Diseño de un sistema de control de dosificación automática basado en PLC y pesadora multicabezal.

Autor: Smartweigh– Pesadora multicabezal

1 Prólogo En el campo de la fabricación de pesaje inteligente de Zhongshan, el sazonado es generalmente la mezcla de materias primas en una proporción determinada para producir una nueva materia prima. Por lo tanto, el sazonado es un componente clave de la fabricación en este campo. En el proceso de procesamiento, las diversas materias primas deben mezclarse uniformemente de acuerdo con la proporción, y debe llevarse a cabo mediante maquinaria de sazonado. En esta etapa, las plantas de procesamiento generalmente utilizan dos métodos. El primer método utiliza el pesaje manual, y luego se colocan las proporciones de las diversas materias primas por separado en la máquina de dosificación y se mezclan. Otra forma es el pesaje automático, mezcla completamente automática.

Debido a que muchas materias primas iniciales son polvos o gránulos, cuando el sazonado de la mano de obra, el cuerpo es muy fácil de inhalar polvo y otra suciedad, causando riesgos laborales, aumentando los riesgos de producción y los costos de capital humano. Por lo tanto, el sazonado de la mano de obra no se puede gestionar en el sitio de construcción, y es muy propenso a desajustes, no solo no se puede garantizar la calidad, sino que también aumenta el costo de gestión. Para asegurar 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 Según el sistema de dosificación automático de PLC, computadora de control industrial y pesadora multicabezal En el sistema de dosificación automático actual de Zhongshan Smart Weigh, los trabajadores primero transportan las materias primas al taller de pesaje. Después de que se termina el pesaje, las materias primas se envían manualmente a la máquina de dosificación. Para llevar a cabo el sazonado, el taller de producción de pesaje utiliza la pesadora multicabezal de Hangzhou Sifang para llevar a cabo el pesaje. Según el puerto RS232, está conectado al servidor de automatización industrial. El servidor de automatización industrial, ubicado en la sala de control principal, se encarga de registrar los resultados del pesaje y mostrar la información correspondiente. Además, el operador puede controlar manualmente el inicio y la parada de todo el proceso de sazonado desde la sala de control principal, según el circuito de control.

Este método no es eficiente. Además, el programa DOS desarrollado y diseñado en lenguaje C se ejecuta en el servidor [1], lo que presenta una baja escalabilidad y una interacción hombre-máquina compleja, impidiendo la implementación de todas las funcionalidades para el procesamiento automático por lotes. Para mejorar la eficiencia de la producción y controlar los costos, es necesario seleccionar un sistema de procesamiento automático por lotes. El nuevo sistema adopta una estructura relacional maestro-esclavo.

El ordenador industrial se utiliza como servidor superior, y el PLC Siemens[2], el arrancador suave y la báscula multicabezal se utilizan como esclavos superior e inferior. El servidor desempeña el papel principal, completando la gestión de la comunicación y el funcionamiento de cada esclavo, y conecta el puerto de comunicación asíncrona RS-232 del ordenador de control industrial con el PLC tras la conversión de la señal de pulso, creando un canal de seguridad física para la comunicación entre los ordenadores superior e inferior; conecta otro puerto RS-232 del servidor al puerto de comunicación de la báscula multicabezal para formar un segundo canal de seguridad física. El software del ordenador superior selecciona el método de sondeo para comunicarse con las estaciones esclavas una por una.

El software de la computadora superior transmite los resultados de la planificación general de las tareas diarias al PLC. Durante todo el proceso de operación del PLC, el software de la computadora superior utiliza 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 totalmente automática. Después de que se establece 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.; ③ Mejora y modificación dinámica de la tabla, el software del sistema otorga al personal profesional y técnico o al personal operativo real la modificación de acuerdo con la autoridad de gestión 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 por corte de energía: el software del sistema puede reparar los registros de medición precisos antes de que se corte la energía cuando esta se corta 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 de realizar 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.

El ordenador de control industrial superior muestra la página de tecnología de interacción hombre-ordenador y realiza funciones tales como manipulación de entrada de contenido de información, gestión de bases de datos, visualización de información de datos, almacenamiento, análisis estadístico y formularios. El software del ordenador superior utiliza el ordenador de control industrial IPC810. Sus tareas clave son las siguientes: El servidor de automatización industrial primero carga la receta secreta de un cierto número de serie según el orden del personal operativo real, y luego, según la proporción y el orden del sazonado en la receta secreta, transmite el comando para iniciar el sazonado al PLC, para que el PLC pueda iniciar el software especial Launcher. En todo el proceso de sazonado, el servidor de automatización industrial utiliza el método de sondeo para cargar la palabra de estado del PLC en tiempo real para controlar el funcionamiento del PLC y sus máquinas subordinadas; la información de datos de pesaje, según la estrategia de sazonado, cuando el pesaje se acerca al valor preestablecido en la receta secreta, el servidor envía un comando al PLC para finalizar el sazonado. Una vez preparadas todas las materias primas según una receta secreta, se suspende todo el proceso de sazonado, a la espera de la orden del 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 mostrada en la página y la información de datos específica en el lugar. Todo se puede enviar al PLC inmediatamente. Las tareas clave del PLC incluyen: ①Aceptar las instrucciones enviadas por el software de la computadora superior y controlar el arranque, la parada y la velocidad del motor de vibración de acuerdo con el arrancador suave; ②Cargar el estado de operación del arrancador suave en la operación en tiempo real El área de información de datos de memoria es cargada por la computadora de control industrial; ③ Preparar varias condiciones de sí mismo en forma de palabras de estado, y la computadora de control industrial puede cargar inmediatamente. 2.2 El método de control y todo el proceso de sazonado De acuerdo con el análisis de las características de todo el proceso de sazonado, se obtiene que todo el proceso de sazonado tiene las siguientes características: (1) El objetivo medido es un software de sistema unilateral irreversible. No hay forma de que la materia prima regrese a la cinta transportadora nuevamente desde la máquina dosificadora.

(2) Tiene un retardo de tiempo significativo. Cuando el sazonado 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 retardo de tiempo significativo. (3) La característica controlable es que la fuente de alimentación es conmutable.

Las operaciones de arranque y parada del software del sistema son todas cantidades de conmutación. (4) El sistema de dosificación automática es lineal en todas las áreas de trabajo normales. Por lo tanto, tenemos en cuenta el uso de métodos de control tales como velocidad rápida, velocidad lenta y transmisión temprana del comando de alimentación de terminación, y el uso de la tecnología de autobloqueo e interbloqueo del PLC para garantizar el desarrollo fluido del sazonado.

Después de que se inicia el software del sistema, la computadora de control industrial transmite la señal de datos del inicio de la alimentación al PLC, y el PLC controla el arrancador suave para impulsar el motor para comenzar la alimentación rápidamente. Además, el servidor de automatización industrial carga continuamente la información de datos de pesaje de la pesadora de cabezales múltiples de acuerdo con la comunicación serial. 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 la alimentación lenta, y el valor preestablecido y la alimentación específica pueden determinarse de acuerdo con las materias primas residuales en la organización de transmisión de antemano. Cuando el error y la materia prima residual en la estructura de transmisión son anormales, el PLC realmente envía un comando de terminación, que es ejecutado por el arrancador suave, y luego controla el motor para apagar. Los pasos se muestran en la Figura 1. Software del sistema de dosificación automática 3 Desarrollo de software del 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 sazonado.

(2) Enviar el código de control al PLC y cargar la operación del PLC. (3) Cargar la señal de datos de pesaje en la pesadora multicabezal, mostrar el valor de pesaje en la pantalla y enviar el comando al PLC según la información de los datos de pesaje. (4) Consultar la base de datos y generar formularios, almacenar la información de datos de sazonado y copiar formularios.

(5) La mejora y modificación de la receta secreta. (6) Otras funciones como alarma auxiliar para fallas comunes en el sazonado. 3.1 El diseño de la página del software del teléfono móvil de sazonado La aplicación de computadora de control industrial Longchuanqiao esquema de diseño de configuración 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) Varias funciones de comunicación.

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

(2) Software de sistema de diseño y desarrollo conveniente. Una variedad de componentes y controles forman un potente software de sistema de diseño y desarrollo HMI; los efectos mejorados de color de conexión y color asintótico resuelven el problema de origen de que muchos software de teléfonos móviles similares usan demasiados colores de conexión y colores asintóticos, lo que es una seria amenaza para el problema de actualización de la interfaz de alta velocidad y alta eficiencia de la operación del software del sistema; más formas de subgrafos de material vectorial hacen más conveniente hacer la interfaz del proyecto de ingeniería; muestra 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 pedidos personalizados. (3) Abierto.

La apertura de la configuración de Longchuan Bridge se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos: 1) Permite usar Excel para consultar la base de datos con VBA. 2) El software para teléfonos móviles tiene una arquitectura de sistema abierto, totalmente compatible con las especificaciones DDE, OPC, ODBC/SQL, AcTIveX y DNA. Proporciona sockets de exploración externa en varios formatos, como OLE, COM/DCOM, biblioteca de vínculos dinámicos, etc., lo que facilita a los clientes el uso de diversos entornos de desarrollo comunes (como VC++, VB, etc.) para realizar un desarrollo secundario en profundidad.

3) La arquitectura del sistema del software controlador de E/S de configuración de Longchuan Bridge es una estructura abierta, y parte del código fuente de sus sockets se publica completamente, y los clientes pueden desarrollar software controlador de forma independiente. (4) Función de consulta de base de datos. La configuración de Longchuan Bridge incorpora una base de datos de series temporales, y en ella se integran diversos bloques funcionales para métodos de procesamiento y almacenamiento de datos, que pueden completar funciones como resumen, análisis estadístico, manipulación y linealización, entre otras. (5) Aplicable a una variedad de máquinas, equipos y buses de sistema.

Es adecuado para PLC, controlador, instrumento multifunción, terminal inteligente móvil y módulo de control inteligente producidos por los fabricantes más famosos del mundo; además, también es adecuado para interfaces de computadora estándar como Profibus, Can, LonWorks y Modbus. 3.2 El nivel de E/S del sistema La configuración del puente Longchuan utiliza puntos de 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 dos puntos de referencia de datos se utilizan para controlar el arranque y la parada del motor según 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.

Un punto de simulación se utiliza para representar datos en tiempo real cargados desde la pesadora multicabezal, por lo que la información de datos en ese punto está conectada a 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 software controlador de PLC popular. Primero, se crea una nueva máquina virtual de PLC en la configuración de Longchuan Bridge. El modelo y la especificación de la máquina virtual deben ser consistentes con la aplicación real. Los modelos y especificaciones del PLC son los mismos. Si las especificaciones del modelo de PLC requeridas no se encuentran en la configuración, se puede autorizar al fabricante del software del teléfono móvil 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 según la comunicación serial 1. 4.2 Comunicación entre el servidor y la pesadora multicabezal Para la pesadora multicabezal, utilizamos 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. Se diseñó el software del controlador. En primer lugar, seleccionamos un tipo de equipo de máquina necesario del directorio de unidades configurado, 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 panel y la computadora y los protocolos de comunicación.

4.3 Comunicación entre PLC y arrancador suave Debido a la variedad de materias primas en el taller de producción de condimentos, hemos instalado varias cintas transportadoras para facilitar el proceso. Por lo tanto, un PLC del sistema de dosificación automática debe conectarse a varios arrancadores suaves. Para ello, utilizamos el bus del sistema Profibus entre el PLC y el arrancador suave. Insertamos el módulo de control de comunicación Profibus en el arrancador suave, configuramos la dirección detallada de la estación esclava del arrancador suave y, a continuación, nos conectamos mediante la frecuencia de radio Profibus. El controlador se conecta al PLC, y este completa el envío y la recepción de mensajes al arrancador suave según la programación, envía la palabra de operación al arrancador suave y carga la palabra de estado desde su directorio raíz. Se utiliza CPU315-3DP como nombre de dominio Profibus, y cada arrancador suave que se comunica con este nombre de dominio se considera una estación esclava Profibus.

Durante la comunicación, el nombre de dominio selecciona la estación esclava para transmitir datos según el identificador de dirección detallado en el formato del mensaje de comunicación. La estación esclava no puede transmitir datos activamente, y cada estación esclava no puede transmitir el contenido de la información de forma inmediata. Los modelos y especificaciones de los arrancadores suaves utilizados en el software del sistema son todos productos de la serie Siemens MicroMaster430 [4].

La clave de comunicación entre el PLC y el arrancador suave implica dos definiciones. La primera es el formato del mensaje de datos, y la segunda 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 finaliza con el BCC del detector 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 inicio 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 CCO es una suma de verificación de un byte que se utiliza para comprobar si el contenido de la información es correcto. Se calcula mediante la operación XOR entre el número total de bytes anteriores al CCO en el contenido del mensaje. Si el contenido de la información recibida por el iniciador suave no es válido según el resultado del cálculo de la suma de verificación, se descartará y no se enviará una señal de datos de respuesta al dominio.

(2) Palabra de manipulación y palabra de estado. El PLC puede leer y escribir el valor de la variable del arrancador suave según el área PKW del arrancador suave, y luego cambiar o controlar el estado de funcionamiento del arrancador suave. En este software del sistema, el PLC lee la información de datos en esta área y la coloca en un área de información de datos especial para que la computadora de control industrial la visualice, 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 según la cooperación mutua de la computadora de control industrial, el PLC y el arrancador suave. El software del sistema se entregó y se utiliza desde mayo de 2008. El peso de dosificación diario es de 100 toneladas y se llevan a cabo 10 recetas secretas. Puede mostrar el estado de trabajo en tiempo real, así como las funciones de cambios y actualizaciones de recetas secretas; las instrucciones de operación específicas, el software del sistema funciona de manera fluida y confiable, la pantalla táctil industrial es hermosa y elegante, y la operación real es conveniente. Además, el software del sistema adopta un diseño de desarrollo de configuración, lo que puede facilitar las actualizaciones posteriores.

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