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本文介紹了機(jī)械廠一個(gè)配料混合機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，上位機(jī)采用PC機(jī)，下位機(jī)采用SIMATICs7—200的可編程控制器，描述了系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)和上下位機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方法．在實(shí)際生產(chǎn)中，該自動(dòng)控制系統(tǒng)可以提高配料精度、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，可以消除誤操作、實(shí)現(xiàn)混合機(jī)的升級(jí)換代．

目前國內(nèi)的各類混合機(jī)的配料和上料，均是采用簡單配料稱重儀表控制加人工操作方式進(jìn)行的．由于配料混合的精度和速度與產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量直接相關(guān)，人工操作的配料速度較慢，而且操作不當(dāng)容易造成產(chǎn)品的大量報(bào)廢．隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的日趨完善和普及，自動(dòng)配料混合機(jī)上料配料過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制是必然的趨勢(shì)．我們目前所研制的自動(dòng)控制裝置能實(shí)現(xiàn)配料的量比設(shè)定、流量的自動(dòng)計(jì)量和自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線修改和生產(chǎn)過程各參數(shù)的自動(dòng)記錄與打印，達(dá)到自動(dòng)、穩(wěn)定、高效配料的目的．消除了誤操作的可能性，實(shí)現(xiàn)了混合機(jī)的升級(jí)換代．

1,湖和控制系統(tǒng)的組成
本混合系統(tǒng)的控制對(duì)象DSH雙螺旋錐形混合機(jī)是機(jī)械廠生產(chǎn)的一種高效粉粒體混合設(shè)備，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、化工、醫(yī)藥、涂料、染料、顏料、食品、冶金、建材等行業(yè)的粉料混合．在混合機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，配料、下料和混合為并發(fā)過程．它采用模擬式稱重傳感器和稱重顯示儀作為檢測(cè)變換設(shè)備，對(duì)筒體內(nèi)物料總量的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并送到下位機(jī)的可編程控制器PLC中，PLC采用SIMATICS7—200．由PLC將它與上位機(jī)PC傳送過來的設(shè)定值相比較，根據(jù)PLC中的控制算法所求得的控制輸出量，通過交流變頻裝置分別控制各原料包喂料器電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速，達(dá)到自動(dòng)、穩(wěn)定、精確配料的目的．

自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件部分由用VB語言編制的上位機(jī)監(jiān)控軟件和用PLC語言編制的下位機(jī)控制軟件組成，監(jiān)控軟件包括模擬運(yùn)行顯示、配方設(shè)置、參數(shù)調(diào)整、生產(chǎn)記錄統(tǒng)計(jì)打印、故障報(bào)表等七個(gè)操作界面．主要功能如下：

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控混合機(jī)的工作狀態(tài)、動(dòng)畫模擬現(xiàn)場(chǎng)工作情況；(2)向下位機(jī)發(fā)送命令參數(shù)，啟?；旌蠙C(jī)，設(shè)置自動(dòng)或手動(dòng)操作模式；(3)實(shí)時(shí)監(jiān)控混合機(jī)工作狀況，故障報(bào)警，保存故障信息、日期、時(shí)間等以供分析；(4)設(shè)置配料配比參數(shù)，可保存多個(gè)配方，可在線修改、打印配比參數(shù)；(5)設(shè)置和存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作參數(shù)；(6)實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)生產(chǎn)過程有關(guān)參數(shù)，可供操作人員查找某一時(shí)間段的生產(chǎn)記錄；(7)可生成生產(chǎn)記錄報(bào)表，統(tǒng)計(jì)各班次的生產(chǎn)狀況．

配料軟件包包括以下幾個(gè)模塊：(1)接收、顯示模塊，(2)故障監(jiān)測(cè)與處理模塊，(3)發(fā)送參數(shù)模塊，(4)設(shè)置配方及配料參數(shù)模塊，(5)生產(chǎn)過程的記錄與統(tǒng)計(jì)模塊．

配料混合機(jī)控制軟件以PLC編程軟件為平臺(tái)，包括初始化、啟動(dòng)、停止、數(shù)據(jù)處理等七個(gè)子程序及接收數(shù)據(jù)等三個(gè)中斷服務(wù)程序，其主要功能是：(1)接收從稱重儀及上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，(2)能進(jìn)行手動(dòng)及自動(dòng)的操作與切換，(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)稱重及系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)啟動(dòng)和停止操作，(4)稱重?cái)?shù)據(jù)應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性．

2，混合機(jī)上位機(jī)軟件的功能
2．1，接受、顯示模塊

該模塊使用VB通訊口的OnComm()事件，接受從下位機(jī)(PLC)發(fā)送過來的20個(gè)字節(jié)通訊數(shù)據(jù)，這2O個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的格式為：第1字節(jié)為起始字符02H，第2、3、4字節(jié)為秤重儀傳來的數(shù)值的小數(shù)點(diǎn)位置及單位，第5至10字節(jié)為系統(tǒng)毛重，第11至16字節(jié)為系統(tǒng)皮重，第17至19字節(jié)表示系統(tǒng)狀態(tài)(具體格式見表1)，第20字節(jié)為終止符0DH．在OnComm()事件中取出下位機(jī)控制的稱重儀凈重與皮重，分析出系統(tǒng)各物料的實(shí)際稱重及當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在相應(yīng)的文本框中顯示．同時(shí)，動(dòng)畫模擬系統(tǒng)的工作現(xiàn)場(chǎng)．

2．2，故障監(jiān)測(cè)與處理模塊

通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的凈重和運(yùn)行狀態(tài)，可以分析出系統(tǒng)當(dāng)前可能的故障．可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)見表1．

可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)
表l，可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)

若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，應(yīng)立即在操作界面中顯示相關(guān)的故障信息，并詢問是否立即停止系統(tǒng)的運(yùn)行．若應(yīng)答“是”，向下位機(jī)發(fā)送停止命令；否則，忽略此故障信息，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行．同時(shí)保存此故障信息的內(nèi)容及發(fā)生時(shí)間等，生成故障表格以便查詢．

2．3，發(fā)送參數(shù)模塊

上位機(jī)(PC)向下位機(jī)(PIC)發(fā)送的參數(shù)包括系統(tǒng)的命令參數(shù)(如運(yùn)行、停止、自動(dòng)、手動(dòng)等)及系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)(如三種物料的給定稱量、三種物料的慢加值、三種物料的提前量、批次、混合機(jī)的攪拌時(shí)間、允許偏差值、三根螺桿的延時(shí)時(shí)間、包裝給定值、包裝出料的延時(shí)時(shí)間及包裝提前量供18個(gè))．為使通訊準(zhǔn)確及時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)設(shè)置為20個(gè)字節(jié)，其中第1字節(jié)為起始位，第2字節(jié)為二進(jìn)制數(shù)，末位為1表示啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，倒數(shù)第二位為1表示停止系統(tǒng)運(yùn)行．第3字節(jié)表示系統(tǒng)運(yùn)行為自動(dòng)方式還是手動(dòng)方式，若為0表示系統(tǒng)自動(dòng)，否則表示手動(dòng)．第4字節(jié)至第19字節(jié)格式見表2所示．第20字節(jié)為終止符0DH．

第4至第l9字節(jié)的格式
表2，第4至第l9字節(jié)的格式

為使通訊端口不至于過分繁忙，保證通訊的準(zhǔn)確性，將發(fā)送數(shù)據(jù)分成發(fā)送命令數(shù)據(jù)及發(fā)送參數(shù)數(shù)據(jù)兩類．在按命令按鈕時(shí)發(fā)送命令參數(shù)數(shù)據(jù)，在進(jìn)入系統(tǒng)程序時(shí)先發(fā)送當(dāng)前的系統(tǒng)參數(shù)值，若系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)更改，再發(fā)送新的系統(tǒng)參數(shù)．這樣，在傳輸通道中，將大部分時(shí)間留作PLC傳輸給PC數(shù)據(jù)的時(shí)間，只有在程序啟動(dòng)、更改參數(shù)及按命令按扭時(shí)，才有數(shù)據(jù)從PC傳送給PIC，這樣就可減少由于數(shù)據(jù)傳輸沖突而造成的誤操作．

2．4，設(shè)置配方及配料參數(shù)模塊

此模塊主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，通過編程實(shí)現(xiàn)對(duì)配方數(shù)據(jù)庫及配料參數(shù)數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、編輯、保存、打印并檢查是否有錯(cuò)誤輸入等．在錯(cuò)誤數(shù)值輸入及出現(xiàn)相同配方號(hào)時(shí)出示錯(cuò)誤信息框．配方數(shù)據(jù)表格包括配方號(hào)，1、2、3物料的給定稱量，三種物料的給定稱量和，給定稱量單位、操作員、操作日期進(jìn)行定量稱重配料．

2．5，生產(chǎn)過程的記錄與統(tǒng)計(jì)模塊

記錄生產(chǎn)過程在工業(yè)生產(chǎn)中十分必要，它對(duì)規(guī)劃生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)效率提供了基本數(shù)據(jù)．在一次作業(yè)中，要記錄操作員、操作配方號(hào)、操作的起止時(shí)間、配料日期等．生產(chǎn)記錄不得隨意添加、更改和刪除．還可按年份、月份、季度、半年、日期、班次、操作員等進(jìn)行查詢，并打印出相應(yīng)結(jié)果．生產(chǎn)記錄的統(tǒng)計(jì)可統(tǒng)計(jì)出各班次的生產(chǎn)狀況，可按年份、月份、季度、半年、日期、班次、操作員等進(jìn)行查詢，并打印某一班次生產(chǎn)的某一物料或某一配方總的配料數(shù)．

3，通訊功能的實(shí)現(xiàn)
通訊是SIMATICS7—200的一個(gè)重要功能，它為用戶提供了靈活的通訊功能．集成在S7200中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口(PPI)中，可用普通的雙絞線作波特率為9600bps的數(shù)據(jù)通訊，或利用公司的PC／PPI電纜，將S7—200CPU與計(jì)算機(jī)或稱重顯示儀通過RS232口連接起來組成PC／PPI網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊．如果在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有多于1個(gè)以上的主機(jī)，則可在編程計(jì)算機(jī)或由公司提供的編程設(shè)備中插入一塊多點(diǎn)接口卡(MPI)．由于該卡本身具有RS232／RS485信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器，因此可使用一般的電纜連接．
4，結(jié)束語
本項(xiàng)目是與機(jī)械廠共同合作研制DSH雙螺旋錐形混合機(jī)的自動(dòng)配料控制系統(tǒng)，現(xiàn)已與DSH雙螺旋錐形混合機(jī)配套成產(chǎn)品銷售．此控制系統(tǒng)略加修改后，同樣可應(yīng)用于其他種類的配料混合機(jī)．從用戶的運(yùn)行結(jié)果來看，本系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、配料精度較高、操作簡單方便、功能完善等優(yōu)點(diǎn)．使用本系統(tǒng)不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短工藝流程、降低生產(chǎn)成本，而且可以改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率．

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