基于PLC和組態(tài)王的蕎麥餃子粉配粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王東偉,李芮芷,路 飛,張 瑜,楊玉霞,義蘭燕,閆 偉,周奇形,梁 瑋

(1.沈陽師范大學(xué) 糧食學(xué)院,沈陽 110034;2.沈陽旭風(fēng)電子科技開發(fā)有限公司,沈陽 110034)

0 引 言

近年來,隨著人民生活水平的提高,食品企業(yè)對面粉品質(zhì)的要求越來越高,配粉系統(tǒng)作為改變面粉品質(zhì)的重要手段之一,不容忽視[1-2]。將自動化技術(shù)融入配粉系統(tǒng),是提升面粉質(zhì)量的一個(gè)重要途徑[3]。我國在配粉系統(tǒng)自動控制技術(shù)的發(fā)展中取得了一定的成果[4],但隨著計(jì)算機(jī)及可編程序控制器(programmable logic controller,PLC)近些年的迅猛發(fā)展[5-7],相關(guān)技術(shù)設(shè)備等也應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新升級。

目前,我國每年專用粉需求量約為3 200萬t[8],餃子粉作為專用粉之一,具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＪw麥營養(yǎng)豐富,含有蘆丁等生物黃酮類活性物質(zhì),具有抗氧化、降三高等多重藥理作用[9-12]。將一定比例的蕎麥粉與傳統(tǒng)餃子粉相結(jié)合制成蕎麥餃子粉,將極大程度提高餃子粉的功能性和營養(yǎng)價(jià)值。蕎麥餃子粉的相關(guān)配方在前期實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)確定[10,13],本設(shè)計(jì)將根據(jù)蕎麥餃子粉配方并結(jié)合PLC與組態(tài)王軟件,完成對蕎麥餃子粉配粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)主要包括圖中如下設(shè)備。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)反饋、數(shù)據(jù)儲存、報(bào)表打印以及報(bào)警等功能。蕎麥餃子粉配粉系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 蕎麥餃子粉配粉系統(tǒng)工藝流程Fig.1 Process flow chart of buckwheat dumpling powder blending system

2 PLC在配粉系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 可編程序控制器的選擇

PLC是在傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的[14-15]。其特點(diǎn)是接線少,體積小,靈活性和擴(kuò)展性較好,控制速度快,計(jì)周期短,方便調(diào)試和維修,可靠性和可維護(hù)性較高[16-18]。

在PLC的選擇上首先要斟酌是否能滿足其功能要求,其次要考慮到性價(jià)比等因素。要求系統(tǒng)在能夠運(yùn)行穩(wěn)定、可靠的前提下做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用[19]。

2.2 PLC的I/O點(diǎn)分配

根據(jù)系統(tǒng)要求,本次設(shè)計(jì)選用歐姆龍CP1E-N60SDR-A型號PLC控制,該型號有60點(diǎn)I/O,輸入36點(diǎn),輸出24點(diǎn),基本符合系統(tǒng)需求。通過分析配粉系統(tǒng)工作過程,得到配粉系統(tǒng)共需4個(gè)輸入點(diǎn),20個(gè)輸出點(diǎn)。I/O接口分配如表1所示。

表1 配粉系統(tǒng)I/O分配Table 1 I/O allocation of powder mixing system

2.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

圖2為配粉系統(tǒng)控制程序框圖。啟動階段,先啟動風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備,后按倒序依次啟動各主機(jī);停止階段,按照先停料、再正序停主機(jī),最后停輔助的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖2 控制程序框圖Fig.2 Control program diagram

2.4 系統(tǒng)程序梯形圖

根據(jù)啟停階段,各主機(jī)啟停順序繪制梯形圖(梯形圖略)。

3 組態(tài)軟件在配粉系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 組態(tài)軟件的選擇

系統(tǒng)的監(jiān)控開發(fā)軟件組態(tài)王6.55是由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的一套產(chǎn)品,它具有可視化操作界面,能夠自動建立I/O點(diǎn)并分布式存儲報(bào)警和歷史數(shù)據(jù),設(shè)備集成能力強(qiáng),可連接幾乎所有設(shè)備和系統(tǒng)[20-22]?？梢詾槠髽I(yè)提供一個(gè)對整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及管理的有效平臺,以便企業(yè)能夠及時(shí)做出調(diào)整[23-24]。

3.2 基于組態(tài)王的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)將 PLC作為控制器,通過程序控制設(shè)備的運(yùn)行與啟停。個(gè)人電腦作為上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)王(King View)6.55組態(tài)軟件。個(gè)人電腦與PLC通過RS232通信轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信,通過設(shè)備對應(yīng)的驅(qū)動程序,使PLC與組態(tài)王進(jìn)行信息交互[25]。

3.2.2 組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖3 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)功能圖Fig.3 Function diagram of configuration monitoring system

3.3 系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試

啟動電腦,通過電腦將PLC程序加載至設(shè)備中,啟動組態(tài)王6.55,載入配粉系統(tǒng)程序后,單擊“VIEW”按鈕進(jìn)入組態(tài)王的監(jiān)控畫面,即可進(jìn)入工廠配粉流程監(jiān)控畫面,點(diǎn)擊右上角按鈕可進(jìn)入自動控制界面,點(diǎn)擊屏幕下方導(dǎo)航界面內(nèi)各個(gè)按鈕可進(jìn)入對應(yīng)的實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線、實(shí)時(shí)報(bào)表等畫面。當(dāng)系統(tǒng)檢測到工廠設(shè)備出現(xiàn)異樣時(shí),會自動彈出報(bào)警窗口,并暫停設(shè)備的運(yùn)行,操作人員可根據(jù)提示的報(bào)警信息及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整,待問題解決后,系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行。圖4為組態(tài)軟件運(yùn)行界面。

圖4 組態(tài)界面Fig.4 Configuration interface

4 結(jié) 語

本設(shè)計(jì)將PLC和組態(tài)技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用到蕎麥餃子粉配粉系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)中PLC程序經(jīng)簡單調(diào)整后不局限于單一工廠,可根據(jù)不同配粉需求做出相應(yīng)調(diào)整,適用性較強(qiáng)。通過PLC與組態(tài)軟件(King View)的結(jié)合,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,操作者可根據(jù)需要切換人工操作模式和自動操作模式,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí),可根據(jù)報(bào)警彈窗及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并做出不同的響應(yīng)。組態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工廠內(nèi)配粉系統(tǒng)監(jiān)控功能、報(bào)表保存及打印功能、報(bào)警功能以及生成反應(yīng)車間內(nèi)生產(chǎn)動態(tài)的實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢曲線圖。整個(gè)設(shè)計(jì)立足于實(shí)際,編程語言簡潔明了,組態(tài)設(shè)計(jì)美觀大方,具有較強(qiáng)的實(shí)用性