自动化饲料生产控制过程是一个多输入、多输出系统，通过采用现代化电子技术、自动控制技术以及计算机网络技术等实现各条配料输送生产线的协调及实时控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节，有效降低了操作人员的强度。本文针对基于局域网饲料行业生产线控制系统进行的技术开发和研究，现场控制部分采用小型PLC 为控制器，开发了通用的饲料生产控制系统，利用WinSocket 技术、面向对象的编程技术编程实现饲料生产远程调度以及生产数据的管理。
1 饲料配料系统总体设计
目前我国大部分饲料生产过程控制系统业务流程主要包含如下几个核心部分：给料部分、称量部分、配料控制部分。
（1）给料部分：给料部分是从原料仓(或储罐)向称重设备中加料的执行机构，系统根据设定好的序号控制原料仓（用于储存各种饲料生产所需的原料，如：棉柏、豆柏、鱼粉等）全速下料。根据饲料生产所需原料的不同特性，需要分别选用不同的给料设备。
（2）称量部分：在进行饲料生产的同时，需要判断饲料生产所需要的所有原料是否下料结束，一般通过采集电子秤的重量，将重量模拟电压信息送往电子称，用来采集重量信号来判断是否到达提前量。在饲料生产中为了提高生产效率与准确度往往采用双配料仓，生产现场有多少配料仓则需要安装相应的电子称。
（3）控制系统：饲料生产控制系统由称量仪表、上位工控机、可编程控制器及其他控制器件等组成。为了实现饲料生产过程的远程控制，则需要配置远程控制计算机，销售计算机，数据库服务器，管理计算机，地磅电子称等。根据饲料生产过程控制的上述流程，本文设计的过程控制系统总体结构设计如下：系统由远程控制计算以及饲料生产现场控制计算机组成一个两级计算机控制网络。
饲料配料控制系统结构设计
其中远程控制计算机用来控制工业现场的生产监控以及管理，为车间级管理及公司级管理层提供接口，包括对各种原料、配方、生产时间等进行预置和设定，同时能够对饲料生产相关数据进行管理及存储。生产现场计算机控制系统则依然采用传统的PC 机和PLC 组成上、下位机控制系统组成，其中上位机是PC 工控机，为操作人员提供良好的人机界面，它的功能主要包括通信链路的建立，数据的接收、校验、处理与打包发送，参数和状态的查询，参数的修改，报表与图表的输出，数据库的更新与维护等。下位机以小型PLC 为核心，通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、变频器等智能程度较高、处理速度快的设备对被控对象进行监测和控制，利用PLC 输出的电流信号大小控制变频器输出的频率的大小，从而改变电动机的转速，起到控制电动给料装置给料速度的目的，并完成对系统故障检测、显示及报警等辅助功能。
2 PLC 控制系统硬件设计
PLC 安装在饲料生产现场区域控制器CUP 中，它可以对饲料生产现场各方面的状态参数进行实时监测和数据处理，并与现场工作站进行通信，及时将各种参数传送给中心，接受中心发送的各种命令；根据监测的参数和控制模型的设置，自动控制现场设备的运行。
考虑到本饲料生产系统饲料配比工艺过程固定，控制量主要以开关量控制为主（电动机的启、停由开关量控制）、带少量数字量控制（变频器的控制端输入），对系统控制速度要求较低，控制功能主要能够实现PID 运算、闭环控制、通信联网等即可。通过对饲料生产现场情况、被控对象的I/O 点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面统计结果的分析，综合考虑系统开发的经济性以及技术成熟度、开发周期等要素，本系统选用模块式结构的西门子公司生产的S7-300 系列的中性可编程控制器就能够很好的胜任自动化生产配料系统开发要求。
可编程控制器CPU 型号为CPU266，最大可扩展1024 点数字量或128 个模拟量，有PID 控制器，具有PID 自整定的功能。另外选用EM235 模块和EM231 模块以及通讯模块扩展以太网CP243-1。EM235 模块有4 点模拟量输入，1 点模拟量输出。EM231 有4 点模拟量输入。控制器I/O 点数选择的内容如下：定义PLC 的I/O 点数，包括开关量的I/O 点数、数字量的I/O 点数、模拟量的I/O 点数以及特殊功能模块；建立I/O 分配表，绘制PLC 的输入、输出接线图。
生产现场I/O 点数量和类型表
此外，在本工程设计中，为了避免电源对系统造成的干扰，计算机、所有PLC、工控仪表、变送器的电源均采用一体化供电方式，输入输出信号全部用继电器隔离，防止强电损坏设备以及信号相互干扰。
3 系统软件设计
本系统在传统仪表PLC 控制系统基础上，利用局域网通信技术将饲料生产现场控制与公司远程管理系统相结合，融和了标准化协议通信、面向对象技术、计算机控制技术等多种方法。本系统软件结构设计包括生产现场软件以及远程端管理信息系统设计两部分内容。
3.1 远程控制端软件设计
系统远程控制端软件通过局域网通信协议使远程计算机实现对饲料生产过程的远程监控及管理，控制软件客户端采用面向对象集成软件开发环境Visual Basic 6.0 开发，生产过程中所有的数据采用微软SQL Server 2005 数据库进行存储。通过自定义PLC 数据通信协议进行数据传输，利用Win Socket编程技术实现远程计算机与控制现场计算机之间通信，保证了数据传输的有效性与准确性。远程控制端管理系统主要功能模块则包括了用户信息管理模块、控制参数设置、生产过程管理模块、统计与分析模块、数据存储及备份模块等。
3.2 现场控制端软件设计
由现场控制计算机完成系统程序初始化，根据远程控制端计算机发送的系统配置参数启动可编程控制器及其传感器设备。首先检查饲料原料仓中是否有料，若空仓或者饲料配量不足，则启动配料生产线进行下料。由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU 计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差，在流量实际控制中采用工业控制中应用最为广泛的PID 调节。经PID 调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节，从而实现恒流量控制。
配料配料现场控制流程
4 结束语
饲料生产的核心工序就是计算机自动配料，本文设计实现的自动配料系统采用PLC 控制方案，便于配料的微机化控制，大大提高了配料精度。同时，强化了饲料生产的整体控制及管理，通过局域网通信协议实现网络化生产管理，为整个厂区的饲料生产实现数据共享奠定了基础。另外，该系统控制稳定可靠，具有较好的通用性及维护性，本系统不仅可用于饲料厂的技术改造，而且可推广到食品加工、医药、建筑材料等行业，均可以达到较好的控制效果。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除