自動控制技術(shù)在尿素添加生產(chǎn)線中的應(yīng)用

張 娟

（眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川 750004）

1 尿素添加自動化生產(chǎn)線中PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

PLC 控制系統(tǒng)是基于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的數(shù)字化運(yùn)算的電子裝置，屬于單片機(jī)。在應(yīng)用中通過對其進(jìn)行編譯處理，將編譯好的程序存儲在系統(tǒng)中則可以形成簡單的PLC 設(shè)備。在尿素添加生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，通過PLC 內(nèi)部邏輯進(jìn)行處理，可以執(zhí)行順序計算、計時以及算法運(yùn)算等相關(guān)操作質(zhì)量，進(jìn)行做到數(shù)字化的輸入以及輸出處理，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的有效控制。同時，PLC 也具有一定的可擴(kuò)展功能，在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用效果顯著。分析PLC 控制系統(tǒng)在尿素添加生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)主要包含以下幾部分。

1.1 電源

電源是PLC 控制裝置的重要設(shè)備。PLC 電源具有穩(wěn)定電流的作用。為了保障PLC 可以呈現(xiàn)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，一般狀況之下PLC 裝置主要為交流電，其波動電壓要控制在10%左右。對此，在實(shí)踐中要將PLC 裝置與交流電進(jìn)行鏈接。

1.2 中央處理器

中央處理器的功能與CPU 功能類似，工作效率較高，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)預(yù)算分析，具有控制數(shù)據(jù)輸入以及輸出的職能。其主要包括存儲器、I/O 設(shè)備以及編譯系統(tǒng)等。在PLC系統(tǒng)的尿素添加生產(chǎn)線運(yùn)行中輸入數(shù)據(jù)要通過中央處理器進(jìn)行處理，再通過輸出設(shè)備進(jìn)行輸出處理。整個過程就是基于基本邏輯的輸入以及輸出過程，常規(guī)狀況之其呈現(xiàn)為一種邏輯循環(huán)工作狀態(tài)[1]。

1.3 存儲單元

每個電子控制系統(tǒng)中都要合理地設(shè)置存儲單元。其主要功能就是進(jìn)行存儲預(yù)處理的程序，這樣在運(yùn)行中則可以直接調(diào)用。同時，在設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的時候，這些數(shù)據(jù)有效存儲，通過中央處理器處理輸出。

1.4 輸入與輸出設(shè)備

其主要職能就是充分保障設(shè)備的交互定，具有一定的外界交流能力。同時PLC 也具有一定的通信功能，在遠(yuǎn)程通信設(shè)備中也要設(shè)置通信功能，便于交流，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2 尿素添加生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

采用全智能的自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)尿素添加自動化。系統(tǒng)包含自動控制系統(tǒng)、包裝袋自動上下料系統(tǒng)、物料自動拆包系統(tǒng)以及密閉環(huán)保的物料輸送系統(tǒng)。通過現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)及智能化信號傳輸及控制實(shí)現(xiàn)尿素添加過程的無人化操作。系統(tǒng)具備自主、智能、柔性化等多種特點(diǎn)，且整體結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)用的需求，達(dá)到可靠、實(shí)用的技術(shù)應(yīng)用。

2.2 智能搬運(yùn)上料系統(tǒng)

系統(tǒng)流程為工人利用叉車將裝有尿素的托盤料卸載在滾筒輸送線上，滾筒輸送線將尿素托盤輸送至搬運(yùn)機(jī)器人處，搬運(yùn)機(jī)器人利用相機(jī)識別來料位置，啟動末端執(zhí)行器將尿素上料至皮帶輸送線上，上料完的托盤由托盤收集貨叉從滾筒輸送線上取下。

智能搬運(yùn)上料系統(tǒng)控制邏輯相對較為簡單，數(shù)字量中I/O的控制點(diǎn)相對較少，其輸入點(diǎn)為16點(diǎn)，輸出點(diǎn)12點(diǎn)。在設(shè)計中應(yīng)用西門子S7-200PLC 增加EM277通信模塊，將其與現(xiàn)場總線連接，作為網(wǎng)絡(luò)從站與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)監(jiān)控處理[2]。

2.3 自動拆包投料系統(tǒng)

全自動拆包機(jī)主要用于袋裝物料的自動拆包及下料，主要包括進(jìn)料裝置、破袋裝置、篩分裝置、廢袋收集裝置。管鏈輸送機(jī)主要用于將拆袋后的散裝物料輸送至溶液罐中，主要包括管道、鏈條盤片、驅(qū)動裝置等。在此系統(tǒng)中拆包機(jī)控制邏輯較為復(fù)雜。其控制子系統(tǒng)是通過可編程的邏輯控制器PLC、觸摸屏、手動的操作屏以及變頻控制等各個系統(tǒng)構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)，具有實(shí)時性較強(qiáng)的特征。

2.4 智能視覺系統(tǒng)

采用基于計算機(jī)視覺的全自動化智能視覺定位系統(tǒng)，模擬人眼的的定位原理，準(zhǔn)確定位物料包裝袋的精確位置。配合工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)，模擬人眼視覺定位原理，在高速度、高精度、高穩(wěn)定性的同時，達(dá)到類人的智能化定位水平，對于托盤上每個包裝袋精確定位，配合工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行抓取，保證整個加藥過程的正常運(yùn)行。

2.5 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)主要包括PLC、HMI 人機(jī)交互界面、到位檢測傳感器等組件，具備手動、全自動運(yùn)行模式，觸摸屏帶有整機(jī)的操作功能。用于對此整套自動化尿素添加系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、報警、控制和管理，PLC 系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場工藝需求，按照編制的程序?qū)ο到y(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行控制，并且具有溶液罐液位聯(lián)鎖、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)指示、參數(shù)設(shè)置、故障報警等功能。操作人員可通過控制界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、輸送量調(diào)整、系統(tǒng)自動運(yùn)行的啟停以及現(xiàn)場設(shè)備的單個手動控制。

同時系統(tǒng)帶有PROFIBUS 和PROFINET/以太網(wǎng)接口，與交換機(jī)進(jìn)行串聯(lián)，可將現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)將輸送至動力部的中控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化、自動化操作。

3 可編程序控制器在尿素添加生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 可編程序控制器自動生產(chǎn)線運(yùn)用

可編程序控制器（PLC）電子單元利用在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)自動化管理。在尿素添加生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用，利用PLC 系統(tǒng)嵌入處理，可以對生產(chǎn)流程以及過程的自動化控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全自動化的生產(chǎn)環(huán)境控制。在技術(shù)層面上來說，PLC 自動生產(chǎn)線就是利用中央處理器進(jìn)行控制，PLC具有寫入功能，可以實(shí)現(xiàn)編程變異功能，通過對處理系統(tǒng)進(jìn)行編譯處理可以保障其滿足生產(chǎn)程序要求，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中做到編譯化處理。其主要應(yīng)用流程主要如下。

3.2 寫入編譯程序

在工業(yè)自動化生產(chǎn)程序中進(jìn)行編譯處理，通過寫入操作進(jìn)行PLC 控制器處理。

第一，輸入數(shù)據(jù)。通過輸入設(shè)備輸入程序，實(shí)現(xiàn)自動化的生產(chǎn)流程。第二，編譯處理中央處理器。將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，發(fā)出輸出指令信息進(jìn)行操控處理。第三，邏輯循環(huán)操作。工程生產(chǎn)中其與一種循環(huán)操作模式之中，因此，要做好邏輯的循環(huán)操作處理。第四，系統(tǒng)設(shè)計?；赑LC 的尿素包裝添加生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)，其核心就是PLC 計算手段，在尿素包裝自動生產(chǎn)線的工作中，要明確PLC 系統(tǒng)控制參數(shù)以及方式，根據(jù)工藝過程以及要求宣傳對應(yīng)的動作。為了保障系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，在設(shè)計中要增加聯(lián)鎖、保護(hù)以及互鎖等相關(guān)功能，通過模塊化編程進(jìn)行設(shè)計可以有效優(yōu)化。第五，控制系統(tǒng)連通電路之后，操作人員可以根據(jù)實(shí)際狀況選擇模式，在手動模式之下分析檢修不同皮帶之間點(diǎn)動運(yùn)行狀況。第六，在自動運(yùn)行模式運(yùn)行之后，在PLC 總控單元控制之下可以實(shí)現(xiàn)對各個系統(tǒng)的集中控制處理。在實(shí)踐中要想滿足尿素包裝的需求，在設(shè)計中要合理的設(shè)計分析。通過PLC 讀取在傳送帶上的信號，通過計數(shù)模塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)自動化的控制。為了提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，在進(jìn)行PLC 尿素添加生產(chǎn)線自動控制設(shè)計中可以設(shè)置存儲單元，通過將多余的產(chǎn)出輸送到存儲單元中，根據(jù)皮帶的速度、產(chǎn)品大小等進(jìn)行輸送速度的控制。提升設(shè)備以及人身操作安全，要設(shè)置緊急拉線開關(guān)，包裝開關(guān)拉動的時候可以立即停止控制系統(tǒng)[4]。同時，要根據(jù)系統(tǒng)的程序以及不同單元的功能進(jìn)行分段編程處理。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行

在系統(tǒng)運(yùn)行中要綜合多個方面的因素，尿素生產(chǎn)線在實(shí)際工作中會出現(xiàn)一些緊急的事件以及故障問題。對此，在設(shè)計中要合理地設(shè)置緊急開關(guān)以及按鈕，保障在遇到突發(fā)狀況的時候可以及時停止設(shè)備。在故障完全解除之后通過啟動按鈕或者開關(guān)保障生產(chǎn)線繼續(xù)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

分析可編程序控制器在尿素添加生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，了解PLC 技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用技術(shù)手段，可以有效的提升生產(chǎn)效率，縮短周期，真正的實(shí)現(xiàn)自動化的處理。在尿素添加生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中整合PLC 技術(shù)手段，對其進(jìn)行優(yōu)化完善，可以在根本上提升整體的經(jīng)濟(jì)效益。