论生产线上可编程控制器的应用

基于监控计算机(PC)，可编程控制器(PLC)，人机界面(HMI)，智能仪表，工控通信网络DCS(分布式控制系统)

和FCS(现场总线控制系统)的自动化已成为现代工厂的技术支柱，并在国内外的现代化生产线广泛应用。据有关部门统计：全球近年发运的PLC中按最终用户分：汽车占23%;食品加工占16.4%;化工占14.6%;金属矿山占11.5%;造纸占23.1%，可见，食品加工业PLC系统的应用仅次于汽车行业居第二领域。

在我国石化，冶金，电气，化肥等行业已完成了原有继电器控制系统的自动化升级，相比之下相对落后的食品工业是在90年代初从国外成套引进面粉加工生产线后，以PLC，PC机为核心的自动控制和管理系统才逐步为业界所了解和推崇。科技的迅猛发展有力的促进食品工业的技术改造，食品加工企业在重组改制中逐步向规模化，现代化发展，食品加工向精加工，深加工发展。尤为引人注意的是PLC可编程控制技术在食品工业的技改和新建项目中的广泛应用。PLC控制取代了继电器控制;工艺流程的计数机终端动态显示取代了模拟屏显示;PC机与集散控制网络使整个生产线处于计数机控制和管理下，彻底改变了传统食品加工的落后面貌，成为行业发展趋势和方向。

本课题主要研究由PLC，人机界面组成的自动控制系统在一个蛋黄派自动生产线的应用：从用户提出的控制要求入手，对蛋黄派生产线的整理部分的综合分析，通过PLC编程实现基本控制要求，再通过现场调试对各部件进行精确定时和精确定位，并对工艺参数进行调整，通过触摸屏设计一套人性化，简单化的人机界面，最终满足控制要求和工艺要求。本课题内容主要为PLC在该生产线上的应用。

1生产线控制要求

(1)设备工艺流程搅拌-成形-烘烤-冷却-杀菌-包装(2)整理部分的控制要求如下：

①在蛋黄派经过烘烤，甩油，冷却后进入整理部分。

其整理部分包括灌奶和刮料。蛋黄派经过吸盘装置从吸盘部分转移到了整理部分。也就是蛋黄派被吸盘带到了灌奶输送传送带上，在传送带前端有一个物料检测输送信号X0，当X0检测到有信号后，经过灌奶输送延时，延时时间到后灌奶输送伺服Y0运行，启动传送带。

②灌奶装置能分别为左右两边的蛋黄派灌奶，当左边检测灌奶信号X1检测到信号后，灌奶输送停止，同时左边灌奶运行电磁阀运行，经过灌奶运行电磁阀运行延时，延时时间到后，左边灌奶开关口电磁阀打开，同时开始抽料，经过左边灌奶开关口电磁阀开延时，时间到后，关上左边灌奶开关口，同时左边灌奶挤料电磁阀运行，开始挤料，经过左边灌奶挤料延时，时间到后挤料结束，灌奶输送运行，经过以后物料延时，延时时间到灌奶输送停止，重复第2步动作，直到完成预定的排数。(灌奶运行电磁阀，开关口电磁阀，挤料电磁阀都要有运行延时和关断延时)。

③当右边检测灌奶信号X2检测到信号后，灌奶输送停止，同时右边灌奶运行电磁阀运行，经过灌奶运行电磁阀运行延时，延时时间到后，右边灌奶开关口电磁阀打开，同时开始抽料，经过右边灌奶开关口，电磁阀开延时，时间到后，关上右边灌奶开关口，同时右边灌奶挤料电磁阀运行，开始挤料，经过右边灌奶挤料延时，时间到后挤料结束，灌奶输送运行，经过以后物料延时，延时时间到灌奶输送停止，重复第3步动作，直到完成预定的排数。

(灌奶运行电磁阀，开关口电磁阀，挤料电磁阀都要有运行延时和关断延时)。

④刮料伺服在灌奶输送停止时(一轮循环结束时的停止)进行刮料。

⑤整理有3组，整理信号一，整理信号二，整理信号三分别对应X3，X4，X5，检测到信号后对应的整理电磁阀动作，经过一定延时后复位。两个下料信号和检测下料信号对应两个下料伺服。

⑥设有整理下料一伺服急停复位，整理下料二伺服急停复位，蛋糕输送急停复位，刮料急停复位，灌奶急停复位。同时要有信号报警系统。

⑦要有手/动切换，按下启动按钮后知道执行自动控制。

⑧各总参数要求能在触摸屏上能显示并设置。并设有出厂值设定和恢复出厂值，要有参数记录和恢复上次记录。

⑨要有一个整套流水线的监控画面，反应各个控制状态。

⑩设一个服务时间。能更改服务时间控制机器的有效运行时间，时间到后禁止所有输出。

2控制系统分析控制系统分析先要根据控制要求分配I/O点数，根据I/O点数和控制要求选择PLC型号，再选择变频器，触摸屏，伺服型号，然后根据控制要求画出程序流程功能框图。

3型号选择

PLC型号选择：根据输入输出点分配情况选择60点的PLC，再加1个扩展模块，因为需要脉冲输出选择晶体管型的，所以选择PLC型号为 XC3-60T-E，外加1个扩展模块XC- E8X8YR. TP型号选择：10.4寸大屏幕的256色的TFT真彩，应支持RS-232/RS485/RS422通讯，所以选择TPA61-T变频器选择：EDS1000-4T0022G/B.伺服选择：VEC-VB-R40H21B-M-B. 4控制系统设计

(1)PLC与变频器的通讯

本系统用到了4台变频器，即四台变频器与一个PLC的通讯。由于其PLC为信捷的XC系列而变频器用的是易能的EDS1000系列的，它们之间不能通过MODBUS通讯进行，而要求用自由格式通讯。

自由格式通讯是指其通讯格式可根据用户需求自行定义。

起始符(1字节)数据块(最大128字节)终止符(1字节)

通讯以数据块形式传送，每块最大可传送128字节，同时也可根据实际运用情况给每块设置一个起始/终止符，也可不设。设置后，PLC在发送数据时，自动加上起始/终止符，而当在接收数据时，则会去掉起始/终止符。

因此，当PLC采用自由格式通讯协议，实现PLC与智能仪器仪表的数据交换，具有很大的灵活性，避免了PLC内部专用协议的限制。

PLC与3台变频器通讯，要把3台变频器的地址分别设为01，02，03，对应的ASCII为31，32，33，要求对变频器进行频率给定，则可以从变频器手册中查到其主机命令，辅助索引，命令索引分别为12，00，01，然后再转化成ASCII格式。主要的工作就是把输入的十进制频率转化成 ASCII码值，分别写入4个寄存器中，然后对前面的数进行累加计算，即把从机地址到运行数据全部字节的ASCII码值进行累加后放入4个寄存器中，帧尾为0D.通过把不变的数的ASCII码值相加，然后对频率进行ASCII换算，通过的00FFH，FF00H进行与运算再通过逻辑位移，然后把各个数放入寄存器中。在写变频器站号的时候，通过一个定时器对D400进行累加，再对D400的数进行译码送入M50，通过M50对3个变频器的站号和频率给定。