摘要：饲料工业是农业、养殖业、畜牧业、农副产品加工业等产业的联合枢纽，十分重要。饲料行业以前都是人工操作，无法精确控制生产过程。生产方式效率低下，产品质量得不到保证，严重制约了行业的生产。如何改进传统的生产方式，提高效率，是目前迫切需要解决的问题。
1、饲料生产自动化系统设计
1.1自动化生产线介绍
本文以某饲料公司生产线改造为背景，进行了系统的研究和实践，实现了以PLC为核心，以计算机、变频器、传感器为组件的自动化系统。控制系统结合了计算机存储和PLC控制的优点，上下位机分散控制，稳定性高，有效避免了计算机集中控制带来的不稳定因素。上位机采用人机触摸屏，通过简单的计算机操作即可完成配方参数、配料时间、设备操作等操作，实时监控生产，实时模拟设备运行状态，工控机在后台实时存储生产过程数据、配方参数等关键数据。下位机选用西门子公司的S7系列，其简单的可维护性使基层单位使用起来更加得心应手。
1.2系统设计方案
1.2.1配料、负荷及相关工艺参数由计算机自动设定，生产条件完全受控，按工段实现启动、联锁、解锁等控制功能。
1.2.2根据用户需求，可随时显示生产状态，如破碎系统中的破碎电流、配料系统中的取料时间等关键参数，以及阀门的实时位置和样品仓的料位等。要用数值和模拟形式来体现。
1.2.3为了保护生产线的安全，设置了报警功能。当传感器采集到报警信号时，显示屏上会第一时间弹出报警信息，包括报警的生产工段、具体设备、异常参数等，还会有明显的颜色变化，如红色预警。
1.3控制系统子系统设计
在大多数情况下，控制系统是一个多输入多输出系统。如果控制要求可以用精确的数学模型来表达，就可以设计出精确的控制系统。而饲料生产线的动态特性和数学模型很难搞清楚，所以只能通过实际测试来分析各工段设备的特性。
如：配料系统。配料控制模块包括配料模块、小料模块和液体模块。它作为控制系统的核心部分，主要用来完成生产、管理等特殊功能。在配料控制中，首先上位机根据生产过程发出配方和工艺参数的指令，下位机PLC收到指令后开始配料生产，同时检测配料的称重信号。称重后，打开秤的料斗门排出物料，然后检查剩余物料。当检测结果低于极限值时，门关闭，当超过极限值时，启动报警。在配料工作达到配方参数之前，继续配料，直到结束。生产过程由PLC控制，工控机监控PLC运行全过程，实时存储生产数据。
2、软硬件设计
控制的核心是A/D转换，因为从灵活性和可靠性来说，连续变量需要按模数采集，而计算机只能采集量，所以转换需要特殊的设备。对于智能设备，有一个内置的监控单元，可以收集相关的模拟量。对于非智能设备，必须增加专门的数据采集器，将其转换成所需的电信号。本文首先采集压力、速度等物理量，并转换成模拟电信号和数字量，由计算机进行分析和计算，然后根据计算结果进行处理
本文选用MT500系列与现场PLC通讯，除了普通触摸屏功能外，还具有数据转换、配方设定、在线模拟、窗口移动和切换等功能。
变频器
为了配合西门子PLC有效控制给料机的速度，本文选用了西门子Micro-laser 420变频器。变频器无故障工作时间大于50万小时，并具有恒转矩、内置PI、远程控制等功能。
PID控制器是目前最成熟的控制器。根据比例、积分、微分三定律，可由P、PI、PID组成。
2.2软件设计控制系统包括系统自带软件和应用软件。自带软件的核心是操作系统，是厂商自己编译的。应用软件是工程师根据生产线的要求编写的程序，用于指导生产设备满足各种工艺要求。系统自带软件分为两部分：组态软件和定制软件。组态软件控制传感器、数据采集等许多重要设备，定制软件满足客户的各种需求。某个产品不可能覆盖所有用户的要求，用户需求多样化的特点使得“配置”和“定制”缺一不可。
组态软件最初是单一的管理，逐渐发展到大数据处理。早期的硬件系统严重依赖配置软件。随着技术的发展，一些软件已经从硬件中分离出来。对于组态软件来说，越来越多的用户关注实时数据监控的功能。高性能计算机使数据传输的实施速度更快，允许用户根据实际数据进行实时分析，为指挥和决策提供第一手的重要信息。
结束语
综上所述，饲料行业是农牧业产业链中的关键一环。为了进一步优化饲料生产资源配置，提高生产效率，需要不断提高饲料生产的自动化水平。目前继电器控制为半自动，PLC控制为全自动，但继电器控制存在诸多缺陷，而PLC技术明显优于继电器控制，因此基于PLC的自动化建设成为主流趋势。——参考文献：作者：郭张
黄飞
标签：系统生产PLC