Diseño de sistema de control automático de dosificación basado en plc y pesadora multicabezal

Autor: Smartweigh–Pesador multicabezal

1 Prólogo En el campo de la fabricación de pesas inteligentes Zhongshan, el condimento es generalmente la mezcla de materias primas en una cierta proporción para producir una nueva materia prima. Por lo tanto, el condimento es un componente clave de la fabricación en este campo. En el proceso de procesamiento, varias materias primas deben mezclarse uniformemente en estricta conformidad con la proporción, y deben llevarse a cabo mediante maquinaria de condimento. En esta etapa, las plantas de procesamiento generalmente usan dos métodos. El primer método utiliza el pesaje manual, y luego se convertirá en La proporción de varias materias primas se coloca por separado en la máquina dosificadora y se mezcla. Otra forma es el pesaje automático, mezcla completamente automática.

Debido a que muchas materias primas iniciales son polvos o gránulos, cuando la mano de obra sazona, el cuerpo es muy fácil de inhalar polvo y otra suciedad, lo que genera riesgos laborales, aumenta los riesgos de producción y los costos de capital humano. Por lo tanto, el acondicionamiento de la mano de obra no se puede administrar en el sitio de construcción y es muy propenso a la falta de coincidencia, no solo no se puede garantizar la calidad, sino que también aumenta el costo de administración. Para garantizar mejor la calidad del producto y mejorar la productividad, se estipula que se debe seleccionar un software de sistema de dosificación automático preciso y confiable. 2 De acuerdo con el sistema de procesamiento por lotes automático de PLC, computadora de control industrial y pesadora multicabezal En el actual sistema de procesamiento por lotes automático de Zhongshan Smart Pesaje, los trabajadores primero transportan las materias primas al taller de pesaje. Una vez finalizado el pesaje, las materias primas se envían manualmente a la máquina dosificadora. Para llevar a cabo el condimento, el taller de producción de pesaje utiliza la pesadora multicabezal de Hangzhou Sifang para realizar el pesaje. Según el puerto RS232, se conecta al servidor de automatización industrial. El servidor de automatización industrial ubicado en la sala de control principal es responsable de registrar los resultados del pesaje y mostrar la información de los datos de pesaje. Además, el operador puede controlar manualmente el inicio y la parada de todo el proceso de sazonado en la sala de control principal según el circuito de control.

Este tipo de método no es eficiente. Además, el proceso del programa DOS desarrollado y diseñado en lenguaje C se ejecuta en el servidor [1], que tiene poca escalabilidad y una tecnología de interacción humano-computadora difícil, y no puede llevar a cabo todas las disposiciones para el procesamiento por lotes automático. Para mejorar la eficiencia de la producción y controlar los costos, se debe seleccionar un sistema automático de dosificación automática. El nuevo sistema adopta la estructura relacional maestro-esclavo.

La computadora industrial se usa como servidor superior, y el Siemens PLC PLC[2], el arrancador suave y la pesadora multicabezal se usan como esclavos superior e inferior. El servidor está en el papel principal, completa la gestión y operación de comunicación de cada esclavo, y conecta el puerto de comunicación asíncrona RS-232 de la computadora de control industrial con el PLC después de la conversión de la señal de pulso, creando un canal de seguridad física para la comunicación entre las computadoras superior e inferior; Conecte otro puerto RS-232 del servidor al puerto de comunicación de la pesadora multicabezal para formar un segundo canal de seguridad físico. El software de la computadora superior selecciona el método de sondeo para comunicarse con las estaciones esclavas una por una.

El software informático superior transmite los resultados de la planificación global de las tareas diarias al PLC. Durante todo el proceso de operación del PLC, el software de la computadora superior usa las instrucciones de conexión del software de la computadora superior para monitorear la operación de la computadora inferior y el contenido del área de información de datos, y carga los datos del PLC inmediatamente. Los datos en tiempo real de la situación interna y su pesadora multicabezal se muestran en el software de la computadora host. En general, el software del sistema tiene las siguientes funciones: ① Dosificación completamente automática. Después de configurar la receta secreta, el software del sistema pesa automáticamente los ingredientes de acuerdo con la receta secreta sin la intervención del personal operativo real; ② Tiene la función de formulario, que puede generar informes diarios y formularios en tiempo real. e informes mensuales, informes anuales, etc.; ③Mejora dinámica y modificación de la tabla, el software del sistema otorga personal profesional y técnico o personal operativo real para modificar de acuerdo con la autoridad de administración establecida, mejora el control de la receta secreta y registra el tiempo y la operación real de la modificación. Número de serie del personal; 4. Función de reparación de apagado, el software del sistema puede reparar los registros de medición precisos antes de que se apague la alimentación cuando se apaga repentinamente; 5. Función de uso compartido de red de área local, el servidor puede compartir información de datos de recursos en la red de área local, y el taller de producción es responsable. Las personas realizan un seguimiento del progreso de la construcción y otras condiciones. 2.1 Composición del sistema Todos los mezcladores de dosificación automáticos están compuestos por una computadora industrial, PLC, pesadora multicabezal de producción industrial, arrancador suave, motor de vibración, mezclador, sensor, cinta transportadora, etc.

La computadora de control industrial superior muestra la página de tecnología de interacción humano-computadora y realiza funciones como la manipulación de la entrada de contenido de información, la gestión de bases de datos, la visualización de información de datos, el almacenamiento, el análisis estadístico y los formularios. El software de la computadora superior utiliza una computadora de control industrial IPC810. Sus tareas clave son las siguientes: El servidor de automatización industrial primero carga la receta secreta de un determinado número de serie de acuerdo con el orden del personal operativo real y luego, de acuerdo con la proporción y el orden del condimento en la receta secreta, transmite la Comando para iniciar el condimento al PLC, para que el PLC pueda iniciar el software especial. Lanzacohetes. En todo el proceso de preparación, el servidor de automatización industrial utiliza el método de sondeo para cargar la palabra de estado del PLC en tiempo real para dominar el funcionamiento del PLC y sus máquinas subordinadas; La información de datos de pesaje, de acuerdo con la estrategia de condimento, cuando el pesaje está cerca del valor preestablecido en la receta secreta, el servidor envía un comando al PLC para terminar el condimento. Cuando se han preparado todas las materias primas de una receta secreta, se suspende todo el proceso de todos los condimentos, a la espera de la orden del propio personal operativo.

Durante todo el proceso de operación del software del sistema, el PLC se comunica con el software de la computadora host en tiempo real para garantizar la coherencia entre la información de datos que se muestra en la página y la información de datos específicos en el lugar. Todo se puede enviar al PLC inmediatamente. Las tareas clave del PLC incluyen: ①Aceptar las instrucciones impulsadas por el software de la computadora superior y controlar el inicio, la parada y la velocidad del motor de vibración de acuerdo con el arrancador suave; ②Cargue el estado de funcionamiento del arrancador suave en tiempo real. El área de información de datos de memoria es cargada por la computadora de control industrial; ③ Prepare varias condiciones de sí mismo en forma de palabras de estado, y la computadora de control industrial se puede cargar de inmediato. 2.2 El método de control y todo el proceso de secado Según el análisis de las características de todo el proceso de secado, se obtiene que todo el proceso de secado tiene las siguientes características: (1) El objetivo medido es un software de sistema irreversible unilateral . No hay forma de que la materia prima vuelva a la cinta transportadora desde la máquina dosificadora.

(2) Tiene un retraso de tiempo significativo. Cuando el condimento alcanza el valor preestablecido, el PLC controla el motor para detener la transmisión de materias primas. En este momento, hay algunas materias primas en la cinta transportadora que no se pueden comprar, por lo que el software del sistema tiene un retraso significativo. (3) La característica controlable es que la fuente de alimentación es conmutable.

Las operaciones de inicio y parada del software del sistema son todas cantidades de conmutación. (4) El sistema de procesamiento por lotes automático es lineal en todas las áreas de trabajo normales. Por lo tanto, tenemos en cuenta el uso de métodos de control como la transmisión rápida, lenta y temprana del comando de alimentación de terminación, y el uso de la tecnología de autobloqueo e interbloqueo de PLC para garantizar el buen desarrollo del condimento.

Después de que se inicia el software del sistema, la computadora de control industrial transmite la señal de datos del comienzo de la alimentación al PLC, y el PLC controla el arrancador suave para impulsar el motor para comenzar a alimentar rápidamente. Además, el servidor de automatización industrial carga continuamente la información de datos de pesaje de la pesadora multicabezal de acuerdo con la comunicación en serie. Cuando el valor del peso neto está cerca del valor preestablecido, el servidor de automatización industrial transmite el código de control para terminar la alimentación al PLC. En este momento, el PLC controla el arrancador suave para llevar a cabo una alimentación lenta, y el valor preestablecido y la alimentación específica pueden determinarse de acuerdo con las materias primas residuales en la organización de transmisión por adelantado. Cuando el error y la materia prima residual en la estructura de transmisión son anormales, el PLC en realidad envía un comando de terminación, que es ejecutado por el arrancador suave y luego controla el apagado del motor. Los pasos se muestran en la Figura 1. Software de sistema de dosificación automática 3 Desarrollo de software de servidor de automatización industrial Las tareas diarias clave de la computadora de control industrial son las siguientes: (1) Mostrar la información de visualización de animación de todo el proceso de condimento.

(2) Envíe el código de control al PLC y cargue la operación del PLC. (3) Cargue la señal de datos de pesaje en la pesadora multicabezal, muestre el valor de pesaje en la pantalla y envíe el comando al PLC de acuerdo con la información de datos de pesaje. (4) Consulta y formulario de base de datos, almacenar información de datos de condimentos, copiar formulario.

(5) La mejora y modificación de la receta secreta. (6) Otras funciones como alarma auxiliar por fallas comunes en el curado. 3.1 El diseño de la página del software de teléfono móvil de condimento La aplicación de computadora de control industrial Esquema de diseño de configuración de Longchuanqiao Pantalla táctil industrial, la configuración del sistema de control industrial es en realidad una plataforma de servicio de software de desarrollo que los clientes pueden desarrollar de acuerdo con sus propias necesidades.

Podemos desarrollar y diseñar una pantalla táctil industrial amigable para todos los sistemas de videovigilancia en la plataforma de servicio de acuerdo con las regulaciones de tecnología de procesamiento, y el operador puede interactuar con la maquinaria y el equipo en el sitio en tiempo real de acuerdo con esta página. El software para teléfonos móviles Longchuanqiao es una configuración de automatización de control industrial HMI/SCADA, que proporciona una herramienta de desarrollo con relación de aspecto integrada y visualización de datos. Este software tiene las siguientes características: (1) Diversas funciones de comunicación.

La configuración del puente Longchuan [3] es adecuada para las siguientes funciones de comunicación: 1) Es adecuada para métodos de comunicación en serie como RS232, RS422 y RS485, así como métodos como repetidor, marcación telefónica, sondeo telefónico y marcación. 2) La comunicación de interfaz Ethernet también es aplicable a la interfaz Ethernet de TV por cable y a la interfaz Ethernet de red inalámbrica. 3) El software del controlador de todas las máquinas y equipos es aplicable a GPRS, CDMA, GSM y otras especificaciones de Internet móvil.

(2) Conveniente software de sistema de diseño y desarrollo. Una variedad de componentes y controles forman un potente software de sistema de diseño y desarrollo de HMI; el color de conexión mejorado y los efectos de color asintótico resuelven el problema desde el origen de que muchos software de teléfonos móviles similares usan demasiados colores de conexión y colores asintóticos, lo que es una seria amenaza para la actualización de la interfaz El problema de la alta velocidad y la alta eficiencia del funcionamiento del software del sistema; más formas de subgráficos de material vectorial hacen que sea más conveniente hacer una interfaz de proyecto de ingeniería; muestre el método de pensamiento orientado a objetos, variables independientes indirectas incrustadas, variables intermedias, variables independientes de consulta de base de datos, aplicable a funciones personalizadas y órdenes personalizadas. (3) Abierto.

La apertura de la configuración del Puente Longchuan se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos: 1) Use Excel para navegar por la consulta de la base de datos con VBA. 2) El software del teléfono móvil es una arquitectura de sistema abierto, que es totalmente aplicable a las especificaciones DDE, OPC, ODBC/SQL, AcTIveX y DNA. Proporciona sockets de exploración externos en varias formas, como OLE, COM/DCOM, biblioteca de enlaces dinámicos, etc., lo cual es conveniente para que los clientes usen varios entornos de desarrollo comunes (como VC ++, VB, etc.) para llevar a cabo en profundidad. desarrollo secundario.

3) La arquitectura del sistema del software del controlador de E / S de configuración del puente Longchuan es una estructura abierta, y parte del código fuente de sus zócalos está completamente publicado, y los clientes pueden desarrollar el software del controlador de forma independiente. (4) función de consulta de base de datos. La configuración del Puente Longchuan está integrada con una base de datos de series temporales, y una variedad de bloques funcionales están integrados en la base de datos de series temporales para los métodos de procesamiento y almacenamiento de datos, que pueden completar el resumen, el análisis estadístico, la manipulación y la linealización. etc varias funciones. (5) Aplicable a una variedad de máquinas y equipos y buses de sistema.

Es adecuado para PLC, controlador, instrumento multifunción, terminal inteligente móvil y módulo de control inteligente producido por los fabricantes más famosos de todo el mundo; además, también es adecuado para interfaces informáticas estándar como Profibus, Can, LonWorks y Modbus. 3.2 El nivel de E/S de la configuración del puente Longchuan del sistema utiliza puntos de la base de datos de series temporales para indicar los puntos de E/S. Después del análisis, el software del sistema debe tener tres puntos de E/S y se utilizan dos puntos de referencia de datos para controlar el arranque y la parada del motor de acuerdo con el PLC. Por lo tanto, la conexión de información de datos de estos dos puntos se selecciona como dos E/S de volumen de datos del PLC. Salida.

Se utiliza un punto de simulación para representar los datos en tiempo real cargados desde la pesadora multicabezal, por lo que la información de datos en ese punto está conectada con la medición exacta de la pesadora multicabezal. 4 Diseño de programación de comunicación El diseño de programación de comunicación incluye tres partes, la primera parte es la comunicación entre el servidor y el PLC; la segunda parte es la comunicación entre el servidor y la pesadora multicabezal; la tercera parte es la comunicación entre el PLC y el arrancador suave. 4.1 La configuración de comunicación entre el servidor y el PLC generalmente está integrada con el popular software controlador de PLC. Primero, se crea una nueva máquina virtual de PLC en la configuración del Puente Longchuan. El modelo y la especificación de la máquina virtual deben ser coherentes con la aplicación real. Los modelos y especificaciones de PLC son los mismos. Si las especificaciones del modelo de PLC requeridas no se pueden encontrar en la configuración, el fabricante del software del teléfono móvil puede estar autorizado a desarrollar y diseñar un nuevo controlador de PLC de este tipo y especificaciones completamente gratis.

La máquina virtual se utiliza para proyectar la máquina real. Aquí, el PLC utilizado por todos es SimensS7-300, y el servidor está configurado para comunicarse con el PLC de acuerdo con la comunicación en serie 1. 4.2 Comunicación entre el servidor y la pesadora multicabezal Para la pesadora multicabezal, usamos la pesadora multicabezal de Hangzhou Sifang . Para que la comunicación entre el panel de instrumentos y la configuración sea muy buena, autorizamos especialmente a Longchuanqiao Enterprise para desarrollar el panel de instrumentos. El software del controlador está diseñado. En primer lugar, seleccionamos un tipo necesario de equipo de máquina del directorio de la unidad configurada y, para este tipo, creamos un equipo de máquina virtual para proyectar la pesadora multicabezal real, y luego configuramos el número de puerto de comunicación entre el tablero y la computadora y la comunicación. protocolos

4.3 Comunicación entre el PLC y el arrancador suave Debido a que hay una variedad de materias primas en el taller de producción de condimentos, hemos instalado varias cintas transportadoras para una mejor comodidad en el condimento. Por lo tanto, un PLC del sistema de procesamiento por lotes automático debe estar conectado a varios arrancadores suaves. Por lo tanto, usamos el bus del sistema Profibus entre el PLC y el arrancador suave para llevar a cabo la comunicación, insertamos el módulo de control de comunicación Profibus especial en el arrancador suave y configuramos la dirección detallada de la estación esclava del arrancador suave, y luego conectamos de acuerdo a la radiofrecuencia Profibus. El controlador está conectado al PLC, y el PLC completa el envío y la recepción del formato del mensaje al arrancador suave de acuerdo con la programación, envía la palabra de operación al arrancador suave y carga la palabra de estado desde el inicio del arrancador suave. CPU315-3DP se utiliza como nombre de dominio de Profibus, y cada arrancador suave que se comunica con el nombre de dominio se puede considerar como una estación esclava de Profibus.

Durante la comunicación, el nombre de dominio selecciona la estación esclava para transmitir datos de acuerdo con el identificador de dirección detallado en el formato del mensaje de comunicación. La estación esclava en sí misma no puede transmitir datos activamente, y cada estación esclava no puede realizar inmediatamente la transmisión de contenido de información. Los modelos de arrancador suave y las especificaciones utilizadas en el software del sistema son todos los productos de la serie MicroMaster430 de Siemens [4].

La clave de comunicación clave entre el PLC y el arrancador suave implica dos definiciones. El primero es el formato del mensaje de datos y el segundo es la palabra de manipulación y la palabra de estado. (1) Formato del mensaje de comunicación.

El formato de cada mensaje comienza con el identificador STX, luego la longitud indica LGE y el número de bytes de la dirección detallada ADR, seguido del identificador de información de datos seleccionado. El formato del mensaje termina con el detector BCC del bloque de información de datos. Los nombres de los campos clave se expresan de la siguiente manera: El campo STX es un identificador ASCII de un byte (02hex) que indica el comienzo del contenido de un mensaje. El área LGE es un byte, que indica el número de bytes seguido del contenido de esta información. El área ADR es un byte, que es la dirección detallada del nodo de la estación (es decir, el arrancador suave).

El área BCC es una suma de verificación con una longitud de un byte, que se utiliza para verificar si el contenido de la información es razonable. Es el número total de bytes antes de la BCC en el contenido del mensaje.“XOR”el resultado del cálculo. Si el contenido de la información recibido por el arrancador suave no es válido de acuerdo con el resultado del cálculo de la suma de verificación, descartará el contenido de la información y no enviará una señal de datos de respuesta al nombre de dominio.

(2) Palabra de manipulación y palabra de estado. El PLC puede leer y escribir el valor variable del arrancador suave de acuerdo con el área PKW del arrancador suave y luego cambiar o dominar el estado de funcionamiento del arrancador suave. En este software de sistema, el PLC lee la información de datos en esta área y la coloca en un área especial de información de datos para que la vea la computadora de control industrial, y el resultado de la visualización muestra la información en la computadora de control industrial.

5 Resultados El software del sistema completó las tareas diarias de dosificación automática requeridas de acuerdo con la cooperación mutua de la computadora de control industrial, el PLC y el arrancador suave. El software del sistema se ha entregado y utilizado desde mayo de 2008. El peso de dosificación diario es de 100 toneladas y se llevan a cabo 10 recetas secretas. Hacia arriba y hacia abajo, no solo puede mostrar el estado de funcionamiento de la información en tiempo real, sino que también muestra las funciones de cambios y actualizaciones de recetas secretas; las instrucciones de operación específicas, el software del sistema funciona sin problemas y de manera confiable, la pantalla táctil industrial es hermosa y elegante, y la operación real es conveniente. Además, el software del sistema adopta el diseño de desarrollo de configuración, puede proporcionar comodidad para las actualizaciones posteriores.

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