摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種用于飼料生產(chǎn)設(shè)備的主從式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由工控機(jī)和PLC組成。文章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、硬件配置、軟件功能分別作了說(shuō)明。實(shí)際運(yùn)行表明，該系統(tǒng)人機(jī)界面良好，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)可靠性高。 關(guān)鍵詞：工業(yè)控制機(jī);PLC;主從式控制;飼料 1. 飼料生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介 　　飼料生產(chǎn)的工藝流程為：1. 原料粉碎。按照飼料配方，將組成原料粉碎，用提升機(jī)將已粉碎料分別送入各儲(chǔ)料倉(cāng)待用。2. 按飼料配方配料。每一個(gè)儲(chǔ)料倉(cāng)下面有一臺(tái)螺旋送料機(jī)，逐次啟動(dòng)螺旋送料機(jī)將原料從儲(chǔ)料倉(cāng)送入秤重倉(cāng)，同時(shí)秤重儀不斷地檢測(cè)某種原料的送入量，達(dá)到配方要求的某種原料的重量，則更換另一臺(tái)送料機(jī)送料，直到所有原料都按比例加入秤重倉(cāng)，打開(kāi)秤重倉(cāng)門(mén)，將原料送入緩沖倉(cāng)，同時(shí)提示添加微量元素，卸空的秤重倉(cāng)關(guān)閉倉(cāng)門(mén)，就又可以開(kāi)始下一輪的配料。3. 原料混合攪拌。此時(shí)刮板機(jī)和提升機(jī)開(kāi)始將加過(guò)微量元素的原料，提升到高處的混料倉(cāng)開(kāi)始攪拌混合，同時(shí)向混料倉(cāng)加入各種油劑原料，按照規(guī)定攪拌混合一定的時(shí)間，攪拌混合好之后，就成了成品飼料，打開(kāi)混合機(jī)倉(cāng)門(mén)，將成品料送入成品倉(cāng)。4. 成品飼料秤重包裝。成品倉(cāng)下面是秤重包裝機(jī)，經(jīng)過(guò)定量包裝，就可以入庫(kù)了。 　　四個(gè)工序在控制系統(tǒng)的控制下，嚴(yán)格按照邏輯順序進(jìn)行，在后一個(gè)工序沒(méi)有結(jié)束之前，前面的工序等待，各工序內(nèi)部也需要根據(jù)設(shè)置的運(yùn)行時(shí)間、脈沖量或倉(cāng)門(mén)位置進(jìn)行邏輯控制。因而控制系統(tǒng)需要多個(gè)輸入，以便了解每一工序的進(jìn)行程度，也需要控制多個(gè)輸出，以便開(kāi)啟或關(guān)閉某個(gè)設(shè)備。 2.主從式控制系統(tǒng)的硬件組成 　　從以上工藝流程可知，飼料生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，需要兩部分組成：一部分是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入檢測(cè)和輸出控制;另一部分是配方管理和生產(chǎn)管理。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制采用PLC實(shí)現(xiàn)，具體型號(hào)采用西門(mén)子公司的S7-200系列的CPU224[1～2]。配方和生產(chǎn)管理采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)干擾因素多，具體采用工業(yè)控制機(jī)。料重的采集由單獨(dú)的秤重儀實(shí)現(xiàn)，秤重儀與上位機(jī)采用串口通訊，上位機(jī)在0.1秒的定時(shí)器中斷中讀取秤重儀的當(dāng)前值?？刂葡到y(tǒng)的硬件組成如圖1所示。 [align=center] 圖1. 控制系統(tǒng)的硬件組成[/align] 3. 主從式控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 　　在主從式控制系統(tǒng)中，上位機(jī)即工業(yè)控制機(jī)的功能，用高級(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，具有很好的人機(jī)界面，可以動(dòng)畫(huà)顯示生產(chǎn)時(shí)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程，完成的功能有配方管理和生產(chǎn)管理，是一個(gè)實(shí)時(shí)控制和小型數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的系統(tǒng)。 　　配方管理功能中，用戶可以建立配方，添加、刪除配方，按各種方式查詢、瀏覽配方，打印輸出配方等。在配方中，可以輸入各組成原料的名稱和配比重量。 　　生產(chǎn)管理功能包括設(shè)備檢測(cè)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制、生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和報(bào)表輸出等。 　　設(shè)備檢測(cè)功能是通過(guò)與PLC通訊，下達(dá)某設(shè)備動(dòng)作命令，然后讀取PLC反饋回來(lái)的設(shè)備輸入信號(hào)，由此判斷設(shè)備的完好性。在每次正式生產(chǎn)之前，都要對(duì)設(shè)備檢測(cè)一遍，所有設(shè)備完好則可以生產(chǎn)，否則輸出報(bào)警信號(hào)，并指出故障設(shè)備名稱，在生產(chǎn)過(guò)程中還要不斷根據(jù)PLC的返回信號(hào)，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 　　生產(chǎn)控制功能是實(shí)時(shí)性功能也是最主要的功能。在設(shè)備運(yùn)行之前，用戶首先要選擇配方、設(shè)置本次生產(chǎn)的批量以及各種原料所在儲(chǔ)料倉(cāng)位置，這些值作為生產(chǎn)參數(shù)可以保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)用戶選擇的配方，系統(tǒng)將配方中各種原料重量從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取到內(nèi)存，經(jīng)檢測(cè)設(shè)備完好，就可以啟動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)了。工控機(jī)的生產(chǎn)控制流程圖如圖2所示。 [align=center] 圖2. 工控機(jī)的生產(chǎn)控制流程圖[/align] 　　生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和報(bào)表輸出功能用來(lái)形成各種生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表并打印輸出。 　　下位機(jī)PLC通過(guò)與上位機(jī)通訊接收控制命令、以及根據(jù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)，按照工序的邏輯要求進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開(kāi)、關(guān)控制。限于篇幅PLC的控制流程圖不再給出。 4. 通訊的實(shí)現(xiàn) 　　工控機(jī)與PLC采用串口通訊，工控機(jī)端串口通訊協(xié)議是RS-232，S7-200端的串口協(xié)議是RS-485，需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，直接采用西門(mén)子公司的具有協(xié)議轉(zhuǎn)換的電纜連接。由于S7-200中的RS-485是半雙工，因此通訊方式確定為：通訊總是由工控機(jī)發(fā)起，內(nèi)容一種是讀取PLC檢測(cè)的設(shè)備輸入信號(hào)，另一種是下達(dá)控制設(shè)備命令，PLC收到信息必須回答，回答內(nèi)容總是當(dāng)前的設(shè)備輸入信號(hào)。工控機(jī)程序中設(shè)置一個(gè)定時(shí)間隔為0.1秒的定時(shí)器，在定時(shí)器的中斷中實(shí)現(xiàn)與PLC的定時(shí)通訊[3]。 　　工控機(jī)與秤重儀的通訊都采用RS-232協(xié)議，不需要轉(zhuǎn)換，二者直接連接。按照秤重儀的通訊格式，工控機(jī)在定時(shí)間隔為0.1秒的定時(shí)器中斷中，定時(shí)讀取秤重儀當(dāng)前數(shù)值，秤重儀接到讀數(shù)命令，返回當(dāng)前秤重?cái)?shù)值。 5. 結(jié)論 　　本文針對(duì)飼料生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了主從式控制方式，控制系統(tǒng)由工控機(jī)和PLC組成。工控機(jī)可以動(dòng)畫(huà)顯示生產(chǎn)時(shí)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程，完成配方管理和生產(chǎn)管理，具有良好的人機(jī)界面。下位機(jī)PLC實(shí)現(xiàn)設(shè)備的輸入信號(hào)的檢測(cè)和設(shè)備的輸出控制，充分利用了PLC高抗干擾性。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)串口通訊。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。 參考文獻(xiàn)： 　　1. 楊維明，徐萍萍，陳建新.PLC在配料稱重控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化），2005年第2期，P9～P10。 　　2. 西門(mén)子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).深入淺出西門(mén)子S7-200 PLC.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.12。 　　3. 張洋，程紅，孟梅等.S7-200可編程控制器與微機(jī)通訊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化），2004年第8期，P13～P14。