基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)設計

李瑞建，劉艷芳

（1.山東奧諾能源科技股份有限公司，山東 濟南 250101；2.山東小鴨集團洗滌機械有限公司，山東 煙臺 265622）

0 引言

氨基酸造粒是指通過一定的工藝流程，將完成研磨的細碎粉料，通過對其的干燥處理與摻入黏合試劑等方式，將粉料制作成一種具有流動性的顆粒物體。此種工藝目前常被市場應用在塑性物質(zhì)加工方面，隨著我國現(xiàn)代化工藝生產(chǎn)技術的不斷革新，氨基酸造粒的效率與質(zhì)量也存在顯著性的上升趨勢[1]。在此過程中，與氨基酸造粒相關的干燥設備種類也愈發(fā)豐富。但綜合我國市場對此方面的研究可知，對氨基酸造粒通過設備進行干燥處理，不僅需要控制時間，也需要控制溫度，無論在生產(chǎn)制造的任何一個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了問題，均會在某種程度上對氨基酸造粒造成負面影響。因此，如何提升有效控制氨基酸造粒干燥設備運行，成為了生產(chǎn)單位的關注重點[2]。早期在相關此方面的研究中，生產(chǎn)單位常采用“聽”設備運轉(zhuǎn)聲音的方式，進行干燥設備運行控制。即在不同條件下，氨基酸造粒干燥設備運行所發(fā)出的聲響是不同的，但此種控制方式往往會存在不可避免的誤差。為解決上述問題，在本文的研究中，提出了PLC技術的應用，并開展了氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)的設計研究。期望通過應用本文設計的系統(tǒng)，做到對干燥設備運行的自動化控制，實現(xiàn)為氨基酸造粒提供更加良好的技術支撐。

1 硬件設計

1.1 FS-300凍干裝置設計

為了滿足本文系統(tǒng)的運行需求，本文系統(tǒng)將選擇FS-300凍干裝置作為系統(tǒng)主要設備[3]。提出的裝置構(gòu)成及功能如表1所示。

在完成對FS-300凍干裝置零構(gòu)件構(gòu)成及功能的分析后，對FS-300凍干裝置主要技術參數(shù)進行設定。如表2所示。

綜合上述表1與表2中內(nèi)容，完成對FS-300凍干裝置的設計。

表1 FS-300凍干裝置零構(gòu)件構(gòu)成及功能

表2 FS-300凍干裝置技術參數(shù)

1.2 監(jiān)控裝置設計

監(jiān)控裝置的作用在于實時監(jiān)控氨基酸造粒干燥設備的運行情況，并在兼顧氨基酸造粒生產(chǎn)效率與經(jīng)濟條件的前提下，為操作者提供一個相對簡潔的功能界面。綜合本文系統(tǒng)設計需求，采用集中監(jiān)控的方式，對監(jiān)控裝置進行設計[4]。監(jiān)控裝置構(gòu)成如下表3所示。

表3 監(jiān)控裝置構(gòu)成

按照標準化的方式，安裝監(jiān)控裝置，在完成對裝置的安裝后，需要對完成安裝的監(jiān)控裝置進行試運行，確保裝置穩(wěn)定運行，且指示燈無故障后，裝入系統(tǒng)使用。

2 軟件設計

完成系統(tǒng)硬件設計后，在軟件部分，本文基于PLC的可程序設計性，將其應用到氨基酸造粒干燥設備自動控制中，具體應用流程，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)軟件運行原理

如上述圖1所示，在下述研究中，主要將其分為3步實現(xiàn)，針對上述3步主要流程的具體研究內(nèi)容，詳見下文。

2.1 基于PLC采集設備自動控制數(shù)據(jù)

在軟件設計過程中，按照對應設計原則，基于PLC采集氨基酸造粒干燥設備自動控制數(shù)據(jù)。本文選取3個端口，分別表示為PLC（1.0/2.0/3.0），完成設計后，在干燥設備運行過程中，采集其終端數(shù)據(jù)。將PLC（1.0）定義為“0010”通信方式，隨后兩個端口的通信地址分別表示為“01010”與“1010001”，在完成終端數(shù)據(jù)的定位后，輸入通信指令，使數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一定并行排列方式，從而輸出端口數(shù)據(jù)。

2.2 建立PPI高級設備自動控制協(xié)議

在完成設備自動數(shù)據(jù)采集工作的基礎上，本文將應用Interbark通訊網(wǎng)絡，遵循高級協(xié)議內(nèi)容，在支持多路同步自動化的行為上，建立PPI高級設備自動控制協(xié)議，對循環(huán)的次數(shù)進行具體限制。本文建立的PPI高級控制協(xié)議具體信息，如表4所示。

表4 PPI高級控制協(xié)議具體信息

結(jié)合表4所示，考慮到實際氨基酸造粒干燥設備自動控制過程中，信息量不大。上述設計的PPI高級控制協(xié)議即可滿足該設備自動控制需求。

2.3 氨基酸造粒干燥設備自動控制

結(jié)合本文提出PLC技術的應用，按照信號濾波的表述方式，將平流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，并記錄每次?shù)據(jù)發(fā)生變化的行為，通過控制信號電壓值，實現(xiàn)對終端電壓數(shù)據(jù)與信號的有效控制。并以獲取的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進行氨基酸造粒干燥設備在不同運行狀態(tài)下耗能的分析。假定輸出的數(shù)據(jù)值較之前低，則可保留數(shù)據(jù)，倘若輸出的數(shù)據(jù)值較之前高，則保留兩組數(shù)據(jù)中數(shù)值較低的一組。綜上所述，通過調(diào)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在不同滿載狀態(tài)下，對數(shù)據(jù)的控制，從而實現(xiàn)在終端對信息頻率的有效控制。綜上所述，可以利用PLC對該設備狀態(tài)進行判定，進而對氨基酸造粒干燥設備運行全過程進行自動控制，為其自動控制提供強有力的方法支持[5]。綜上所述，完成對基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)的軟件設計。

3 對比實驗

在完成上文對系統(tǒng)硬件與軟件設計的前提下，設計如下所示的對比實驗，希望通過此次對比實驗，證明本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)在應用中，具備顯著的效果。在實驗實施前，需要對實驗所需材料進行準備。相關內(nèi)容如下表5所示。

表5 對比實驗準備

在完成實驗準備工作后，執(zhí)行此次對比實驗。實驗過程中，分別使用本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)，及傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)，對氨基酸造粒干燥設備的運行進行控制。記錄上述表5提出的相關參數(shù)。完成對比實驗后，輸出實驗結(jié)果，如下表6所示。

表6 對比實驗結(jié)果

如上述表6所示的實驗結(jié)果，能夠看出，本文系統(tǒng)可在預計時間內(nèi)完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進行干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設備運行的多項參數(shù)控制在允許誤差范圍內(nèi)。而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不僅無法在預計時間內(nèi)完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進行干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設備運行的多項參數(shù)控制已經(jīng)超出允許誤差范圍。為此得出本次對比實驗的結(jié)論：相比傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)，本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)，在對干燥設備運行的全過程控制中，更好地控制多項指標參數(shù)，使氨基酸造粒干燥處理效率更高。

4 結(jié)語

本文從硬件設備與軟件功能兩個層面，開展了基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統(tǒng)設計研究。并通過對比實驗證明了本文系統(tǒng)可在預計時間內(nèi)完成對氨基酸造粒物料的干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設備運行的多項參數(shù)控制在允許誤差范圍內(nèi)。