Progettazione di un sistema automatico di controllo del dosaggio basato su PLC e pesatrice multitesta.

Autore: Smartweigh– Pesatrice multitesta

1 Prefazione Nel campo della produzione di prodotti con pesatura intelligente Zhongshan, la miscelazione consiste generalmente nel mescolare materie prime in una determinata proporzione per produrre una nuova materia prima. Pertanto, la miscelazione è un componente chiave della produzione in questo settore. Nel processo di lavorazione, le varie materie prime devono essere miscelate uniformemente secondo le proporzioni stabilite, e questa operazione deve essere eseguita da macchinari di miscelazione. In questa fase, gli impianti di lavorazione utilizzano generalmente due metodi. Il primo metodo prevede la pesatura manuale, dopodiché le diverse materie prime vengono inserite separatamente nella macchina dosatrice e miscelate. L'altro metodo prevede la pesatura automatica e la miscelazione completamente automatica.

Poiché molte materie prime iniziali sono polveri o granuli, durante la fase di miscelazione manuale, il corpo umano è molto facilmente esposto all'inalazione di polveri e altre impurità, causando rischi professionali, aumentando i rischi di produzione e i costi del capitale umano. Pertanto, la miscelazione manuale non può essere gestita in cantiere ed è molto soggetta a errori, con conseguente insufficiente garanzia della qualità e aumento dei costi di gestione. Al fine di garantire al meglio la qualità del prodotto e migliorare la produttività, è necessario selezionare un software di sistema di dosaggio automatico preciso e affidabile. 2. Secondo il sistema di dosaggio automatico di PLC, computer di controllo industriale e pesatrice multitesta Nell'attuale sistema di dosaggio automatico di Zhongshan Smart Weigh, gli operatori trasportano prima le materie prime al reparto di pesatura. Una volta terminata la pesatura, le materie prime vengono inviate manualmente alla macchina dosatrice. Per eseguire la miscelazione, il reparto di produzione utilizza la pesatrice multitesta di Hangzhou Sifang. Tramite la porta RS232, è collegata al server di automazione industriale. Il server di automazione industriale situato nella sala di controllo principale è responsabile della registrazione dei risultati di pesatura e della visualizzazione delle informazioni relative ai dati di pesatura. Inoltre, l'operatore può controllare manualmente l'avvio e l'arresto dell'intero processo di stagionatura dalla sala di controllo principale, in base al circuito di controllo.

Questo tipo di metodo non è efficiente. Inoltre, il processo del programma DOS sviluppato e progettato in linguaggio C è in esecuzione sul server [1], che ha scarsa scalabilità e una tecnologia di interazione uomo-computer complessa, e non può eseguire tutte le disposizioni per il batching automatico. Al fine di migliorare l'efficienza produttiva e controllare i costi, è necessario selezionare un sistema di batching automatico. Il nuovo sistema adotta una struttura relazionale master-slave.

Il computer industriale funge da server superiore, mentre il PLC Siemens[2], il soft starter e la pesatrice multitesta fungono da slave superiore e inferiore. Il server svolge il ruolo principale, completando la gestione della comunicazione e il funzionamento di ciascuno slave, e collega la porta di comunicazione asincrona RS-232 del computer di controllo industriale con il PLC dopo la conversione del segnale a impulsi, creando un canale di sicurezza fisico per la comunicazione tra i computer superiore e inferiore; collega un'altra porta RS-232 del server alla porta di comunicazione della pesatrice multitesta per formare un secondo canale di sicurezza fisico. Il software del computer superiore seleziona il metodo di polling per comunicare con le stazioni slave una alla volta.

Il software del computer superiore trasmette i risultati della pianificazione generale delle attività giornaliere al PLC. Durante l'intero processo di funzionamento del PLC, il software del computer superiore utilizza le istruzioni di connessione per monitorare il funzionamento del computer inferiore e il contenuto dell'area delle informazioni sui dati, caricando immediatamente i dati del PLC. I dati in tempo reale della situazione interna e della sua pesatrice multitesta vengono visualizzati sul software del computer host. Nel complesso, il software di sistema ha le seguenti funzioni: ① Dosaggio completamente automatico. Dopo aver impostato la ricetta segreta, il software di sistema pesa automaticamente gli ingredienti secondo la ricetta segreta senza l'intervento del personale operativo; ② Funzione di generazione moduli, che consente di generare report giornalieri, report mensili, report annuali, ecc. in tempo reale; ③ Miglioramento e modifica dinamica della tabella: il software di sistema consente al personale tecnico o operativo di modificare la tabella in base all'autorizzazione di gestione impostata, migliorando il controllo della ricetta segreta e registrando l'ora e l'effettiva operazione di modifica. Numero di serie del personale; 4. Funzione di ripristino dopo interruzione di corrente: il software di sistema può ripristinare le registrazioni di misurazione accurate precedenti all'interruzione di corrente in caso di interruzione improvvisa dell'alimentazione; 5. Funzione di condivisione in rete locale: il server può condividere le informazioni sui dati delle risorse nella rete locale e il personale responsabile dell'officina di produzione può monitorare l'avanzamento della costruzione e altre condizioni. 2.1 Composizione del sistema Tutti i miscelatori automatici a lotti sono composti da computer industriale, PLC, pesatrice multitesta per la produzione industriale, soft starter, motore vibrante, miscelatore, sensore, nastro trasportatore, ecc.

Il computer di controllo industriale superiore visualizza la pagina relativa alla tecnologia di interazione uomo-computer ed esegue funzioni quali la manipolazione dell'inserimento di contenuti informativi, la gestione del database, la visualizzazione delle informazioni, l'archiviazione, l'analisi statistica e la creazione di moduli. Il software del computer superiore utilizza il computer di controllo industriale IPC810. I suoi compiti principali sono i seguenti: il server di automazione industriale carica innanzitutto la ricetta segreta di un determinato numero di serie in base all'ordine del personale operativo effettivo, quindi, in base alla proporzione e all'ordine di condimento nella ricetta segreta, trasmette il comando di avvio del condimento al PLC, in modo che il PLC possa avviare il software di avvio dedicato. Durante l'intero processo di condimento, il server di automazione industriale utilizza il metodo di polling per caricare in tempo reale la parola di stato del PLC per controllare il funzionamento del PLC e delle sue macchine subordinate; le informazioni sui dati di pesatura, in base alla strategia di condimento, quando il peso si avvicina al valore preimpostato nella ricetta segreta, il server invia un comando al PLC per terminare il condimento. Quando tutte le materie prime di una ricetta segreta sono state preparate, l'intero processo di preparazione dei condimenti viene sospeso, in attesa dell'ordine del personale operativo.

Durante l'intero processo di funzionamento del software di sistema, il PLC comunica con il software del computer host in tempo reale per garantire la coerenza tra le informazioni sui dati visualizzate sulla pagina e le informazioni sui dati specifici sul posto. Tutto può essere inviato immediatamente al PLC. I compiti principali del PLC includono: ① Accettare le istruzioni inviate dal software del computer superiore e controllare l'avvio, l'arresto e la velocità del motore vibrante in base all'avviatore statico; ② Caricare lo stato operativo dell'avviatore statico in tempo reale. L'area delle informazioni sui dati di memoria viene caricata dal computer di controllo industriale; ③ Preparare varie condizioni sotto forma di parole di stato, che possono essere caricate immediatamente dal computer di controllo industriale. 2.2 Metodo di controllo e intero processo di stagionatura In base all'analisi delle caratteristiche dell'intero processo di stagionatura, si è ottenuto che l'intero processo di stagionatura ha le seguenti caratteristiche: (1) L'obiettivo misurato è un software di sistema irreversibile unilaterale. Non c'è modo per la materia prima di tornare al nastro trasportatore dalla macchina di dosaggio.

(2) Presenta un ritardo significativo. Quando il condimento raggiunge il valore preimpostato, il PLC controlla il motore per arrestare la trasmissione delle materie prime. In questo momento, alcune materie prime sul nastro trasportatore non possono essere acquistate, quindi il software di sistema presenta un ritardo significativo. (3) La caratteristica controllabile è che l'alimentazione è commutabile.

Le operazioni di avvio e arresto del software di sistema sono tutte quantità di commutazione. (4) Il sistema di dosaggio automatico è lineare in tutte le normali aree di lavoro. Pertanto, teniamo conto dell'uso di metodi di controllo come velocità rapida, lenta e trasmissione anticipata del comando di alimentazione di terminazione e dell'uso della tecnologia di autobloccaggio e interblocco del PLC per garantire lo sviluppo regolare del condimento.

Dopo l'avvio del software di sistema, il computer di controllo industriale trasmette il segnale dati di inizio alimentazione al PLC, e il PLC controlla l'avviatore graduale per azionare il motore e avviare rapidamente l'alimentazione. Inoltre, il server di automazione industriale carica continuamente le informazioni sui dati di pesatura della pesatrice multitesta tramite comunicazione seriale. Quando il valore del peso netto è vicino al valore preimpostato, il server di automazione industriale trasmette al PLC il codice di controllo per terminare l'alimentazione. A questo punto, il PLC controlla l'avviatore graduale per eseguire un'alimentazione lenta, e il valore preimpostato e l'alimentazione specifica possono essere determinati in anticipo in base alle materie prime residue sull'organizzazione di trasmissione. Quando l'errore e le materie prime residue sulla struttura di trasmissione sono anomale, il PLC invia effettivamente un comando di terminazione, che viene eseguito dall'avviatore graduale, e quindi controlla il motore per arrestarlo. I passaggi sono mostrati nella Figura 1. Software del sistema di dosaggio automatico 3 Sviluppo del software del server di automazione industriale I compiti giornalieri chiave del computer di controllo industriale sono i seguenti: (1) Mostrare le informazioni di visualizzazione animata dell'intero processo di condimento.

(2) Inviare il codice di controllo al PLC e caricare l'operazione del PLC. (3) Caricare il segnale dei dati di pesatura sulla bilancia multitesta, visualizzare il valore di pesatura sullo schermo e inviare il comando al PLC in base alle informazioni sui dati di pesatura. (4) Interrogazione del database e modulo, memorizzare le informazioni sui dati di condimento, copiare il modulo.

(5) Il miglioramento e la modifica della ricetta segreta. (6) Altre funzioni come l'allarme ausiliario per guasti comuni nel condimento. 3.1 La progettazione della pagina del software per cellulari per il condimento L'applicazione del computer di controllo industriale Longchuanqiao schema di progettazione della configurazione schermo tattile industriale, la configurazione del sistema di controllo industriale è in realtà una piattaforma di servizi software di sviluppo che può essere sviluppata dai clienti in base alle proprie esigenze.

Possiamo sviluppare e progettare un touchscreen industriale intuitivo per tutti i sistemi di videosorveglianza sulla piattaforma di servizio in conformità con le normative sulla tecnologia di elaborazione, e l'operatore può interagire con i macchinari e le apparecchiature in loco in tempo reale secondo questa pagina. Il software per cellulari Longchuanqiao è una configurazione di automazione del controllo industriale HMI/SCADA, che fornisce uno strumento di sviluppo con rapporto di aspetto e visualizzazione dei dati integrati. Questo software ha le seguenti caratteristiche: (1) Varie funzioni di comunicazione.

La configurazione Longchuan Bridge [3] è adatta alle seguenti funzioni di comunicazione: 1) È adatta a metodi di comunicazione seriale come RS232, RS422 e RS485, nonché a metodi come ripetitore, composizione telefonica, polling telefonico e composizione. 2) La comunicazione tramite interfaccia Ethernet è applicabile anche all'interfaccia Ethernet della TV via cavo e all'interfaccia Ethernet della rete wireless. 3) Il software driver di tutte le macchine e apparecchiature è applicabile a GPRS, CDMA, GSM e altre specifiche di Internet mobile.

(2) Software di sistema per lo sviluppo e la progettazione conveniente. Una varietà di componenti e controlli formano un potente software di sistema per lo sviluppo e la progettazione HMI; il colore di connessione migliorato e gli effetti di colore asintotico risolvono alla fonte il problema che molti software per telefoni cellulari simili utilizzano troppi colori di connessione e colori asintotici, che rappresentano una seria minaccia per l'aggiornamento dell'interfaccia. Il problema dell'alta velocità e dell'alta efficienza del funzionamento del software di sistema; più forme di sottografi di materiale vettoriale rendono più conveniente realizzare l'interfaccia del progetto di ingegneria; mostra il metodo di pensiero orientato agli oggetti, variabili indipendenti indirette incorporate, variabili intermedie, variabili indipendenti di query del database, applicabile a funzioni personalizzate e ordini personalizzati. (3) Aperto.

L'apertura della configurazione di Longchuan Bridge si manifesta principalmente nei seguenti aspetti: 1) Utilizzo di Excel per la navigazione e la query del database tramite VBA. 2) Il software per dispositivi mobili ha un'architettura di sistema aperta, pienamente compatibile con le specifiche DDE, OPC, ODBC/SQL, AcTIveX e DNA. Fornisce socket di navigazione esterni in varie forme, come OLE, COM/DCOM, librerie di collegamento dinamico, ecc., il che facilita l'utilizzo da parte dei clienti di diversi ambienti di sviluppo comuni (come VC++, VB, ecc.) per lo sviluppo secondario approfondito.

3) L'architettura di sistema del software driver I/O della configurazione Longchuan Bridge è una struttura aperta e parte del codice sorgente dei suoi socket è completamente pubblicato, consentendo ai clienti di sviluppare autonomamente il software driver. (4) Funzione di interrogazione del database. La configurazione Longchuan Bridge è integrata con un database di serie temporali e una varietà di blocchi funzionali sono incorporati nel database di serie temporali per i metodi di elaborazione e archiviazione dei dati, che possono completare varie funzioni di riepilogo, analisi statistica, manipolazione e linearizzazione. (5) Applicabile a una varietà di macchine, apparecchiature e bus di sistema.

È adatto per PLC, controllori, strumenti multifunzione, terminali mobili intelligenti e moduli di controllo intelligenti prodotti dai produttori più famosi in tutto il mondo; inoltre, è adatto anche per interfacce computer standard come Profibus, Can, LonWorks e Modbus. 3.2 Il livello I/O della configurazione del ponte Longchuan del sistema utilizza punti del database delle serie temporali per indicare i punti I/O. Dopo l'analisi, il software di sistema deve avere tre punti I/O e due punti di riferimento dati vengono utilizzati per controllare l'avvio e l'arresto del motore in base al PLC. Pertanto, la connessione delle informazioni dati di questi due punti viene selezionata come due volumi I/O dati del PLC. Uscita.

Un punto di simulazione viene utilizzato per rappresentare i dati in tempo reale caricati dalla pesatrice multitesta, in modo che le informazioni sui dati in quel punto siano collegate alla misurazione esatta della pesatrice multitesta. 4 Progettazione della programmazione della comunicazione La progettazione della programmazione della comunicazione comprende tre parti: la prima parte riguarda la comunicazione tra il server e il PLC; la seconda parte riguarda la comunicazione tra il server e la pesatrice multitesta; la terza parte riguarda la comunicazione tra il PLC e il soft starter. 4.1 La configurazione della comunicazione tra il server e il PLC è generalmente integrata con il software driver PLC più diffuso. Innanzitutto, viene creata una nuova macchina virtuale PLC nella configurazione di Longchuan Bridge. Il modello e le specifiche della macchina virtuale devono essere coerenti con l'applicazione reale. I modelli e le specifiche del PLC devono essere gli stessi. Se le specifiche del modello PLC richiesto non sono presenti nella configurazione, il produttore del software per telefoni cellulari può essere autorizzato a sviluppare e progettare un nuovo driver PLC di questo tipo e con queste specifiche in modo completamente gratuito.

La macchina virtuale viene utilizzata per proiettare la macchina reale. In questo caso, il PLC utilizzato da tutti è un Siemens S7-300 e il server è configurato per comunicare con il PLC tramite comunicazione seriale. 1. 4.2 Comunicazione tra il server e la pesatrice multitesta Per la pesatrice multitesta, utilizziamo una pesatrice multitesta di Hangzhou Sifang. Al fine di garantire un'ottima comunicazione tra il pannello strumenti e la configurazione, abbiamo incaricato specificamente Longchuanqiao Enterprise di sviluppare il software del driver del pannello strumenti. Innanzitutto, selezioniamo il tipo di macchina necessario dalla directory dei driver configurati e, per questo tipo, creiamo una macchina virtuale per proiettare la pesatrice multitesta reale, quindi impostiamo il numero di porta di comunicazione tra il pannello strumenti e il computer e i protocolli di comunicazione.

4.3 Comunicazione tra PLC e soft starter Poiché nel reparto di produzione dei condimenti sono presenti diverse materie prime, abbiamo installato diversi nastri trasportatori per una maggiore praticità di condimento. Pertanto, un PLC del sistema di dosaggio automatico deve essere collegato a diversi soft starter. Utilizziamo quindi il bus di sistema Profibus tra il PLC e il soft starter per effettuare la comunicazione. Inseriamo un modulo di controllo di comunicazione Profibus specifico nel soft starter, impostiamo l'indirizzo dettagliato della stazione slave del soft starter e ci colleghiamo al PLC tramite la frequenza radio Profibus. Il PLC si occupa di inviare e ricevere i messaggi in base alla programmazione, invia le istruzioni operative al soft starter e carica le istruzioni di stato dalla memoria home del soft starter. CPU315-3DP viene utilizzato come nome di dominio Profibus e ogni soft starter che comunica con tale nome di dominio può essere considerato una stazione slave Profibus.

Durante la comunicazione, il nome di dominio seleziona la stazione slave per trasmettere i dati in base all'identificatore di indirizzo dettagliato nel formato del messaggio di comunicazione. La stazione slave stessa non può trasmettere attivamente i dati e ogni stazione slave non può eseguire immediatamente la trasmissione del contenuto informativo. I modelli e le specifiche del soft starter utilizzati nel software di sistema sono tutti prodotti della serie Siemens MicroMaster430 [4].

La chiave di comunicazione tra PLC e soft starter si basa su due definizioni. La prima riguarda il formato del messaggio dati, e la seconda la parola di manipolazione e la parola di stato. (1) Formato del messaggio di comunicazione.

Il formato di ciascun messaggio inizia con l'identificativo STX, seguito dalla lunghezza LGE e dal numero di byte dell'indirizzo dettagliato ADR, a cui segue l'identificativo delle informazioni sui dati selezionate. Il formato del messaggio termina con il rivelatore BCC del blocco di informazioni sui dati. I nomi dei campi principali sono espressi come segue: Il campo STX è un identificatore ASCII di un byte (02hex) che indica l'inizio del contenuto di un messaggio. L'area LGE è un byte che indica il numero di byte seguiti dal contenuto di questa informazione. L'area ADR è un byte che rappresenta l'indirizzo dettagliato del nodo della stazione (ovvero, il soft starter).

L'area BCC è un checksum di un byte, utilizzato per verificare la validità del contenuto delle informazioni. Il risultato dell'operazione "XOR" è dato dal numero totale di byte che precedono il BCC nel contenuto del messaggio. Se il contenuto delle informazioni ricevuto dal soft starter non è valido in base al risultato del calcolo del checksum, il contenuto verrà scartato e non verrà inviato alcun segnale di risposta al nome di dominio.

(2) Parola di manipolazione e parola di stato. Il PLC può leggere e scrivere il valore variabile dell'avviatore statico in base all'area PKW dell'avviatore statico, e quindi modificare o controllare lo stato di funzionamento dell'avviatore statico. In questo software di sistema, il PLC legge le informazioni sui dati in quest'area e le inserisce in un'area speciale di informazioni sui dati affinché il computer di controllo industriale possa visualizzarle, e il risultato della visualizzazione mostra le informazioni sul computer di controllo industriale.

5 Risultati Il software di sistema ha completato le attività giornaliere di dosaggio automatico richieste in base alla cooperazione reciproca del computer di controllo industriale, del PLC e del soft starter. Il software di sistema è stato consegnato e utilizzato da maggio 2008. Il peso di dosaggio giornaliero è di 100 tonnellate e vengono eseguite 10 ricette segrete. Il sistema non solo visualizza lo stato di funzionamento delle informazioni in tempo reale, ma mostra anche le funzioni di modifica e aggiornamento delle ricette segrete; le istruzioni operative specifiche, il software di sistema funziona in modo fluido e affidabile, il touchscreen industriale è bello ed elegante e l'operazione effettiva è comoda. Inoltre, il software di sistema adotta un design di sviluppo configurabile, che può fornire comodità per i successivi aggiornamenti.

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