Ontwerp van een automatisch doseerbesturingssysteem gebaseerd op een PLC en een meerkoppige weegschaal.

Auteur: Smartweigh– Multikoppige weegschaal

1 Voorwoord In de Zhongshan Smart Weight-productie is kruiden in principe het mengen van grondstoffen in een bepaalde verhouding om een ​​nieuw product te creëren. Kruiden is daarom een ​​essentieel onderdeel van het productieproces. Tijdens de verwerking moeten de verschillende grondstoffen uniform en in de juiste verhouding worden gemengd, en dit moet gebeuren met behulp van kruidenmachines. In deze fase gebruiken verwerkingsbedrijven over het algemeen twee methoden. De eerste methode maakt gebruik van handmatig wegen, waarna de verschillende grondstoffen in de juiste verhoudingen in een mengmachine worden gedaan en gemengd. De andere methode maakt gebruik van automatisch wegen en volledig automatisch mengen.

Omdat veel grondstoffen poeders of korrels zijn, is het lichaam tijdens het handmatig verwerken ervan zeer vatbaar voor het inademen van stof en ander vuil, wat arbeidsrisico's met zich meebrengt, de productierisico's verhoogt en de personeelskosten doet stijgen. Daarom kan handmatig verwerken van grondstoffen niet op de bouwplaats worden uitgevoerd en is de kans op fouten groot. Dit leidt niet alleen tot een onveilige kwaliteit, maar verhoogt ook de beheerkosten. Om de productkwaliteit beter te waarborgen en de productiviteit te verbeteren, is het noodzakelijk om nauwkeurige en betrouwbare automatische doseersysteemsoftware te selecteren. 2. Volgens het automatische doseersysteem met PLC, industriële besturingscomputer en meerkoppige weegmachine: In het huidige automatische doseersysteem van Zhongshan Smart Weigh transporteren de medewerkers eerst de grondstoffen naar de weegruimte. Na het wegen worden de grondstoffen handmatig naar de doseermachine gebracht. Voor het verwerken van de grondstoffen gebruikt de weegruimte een meerkoppige weegmachine van Hangzhou Sifang. Deze is via een RS232-poort verbonden met de server voor industriële automatisering. De industriële automatiseringsserver in de centrale controlekamer is verantwoordelijk voor het registreren van de weegresultaten en het weergeven van de weeggegevens. Daarnaast kan de operator in de centrale controlekamer, via het besturingscircuit, handmatig het gehele kruidingsproces starten en stoppen.

Deze methode is niet efficiënt. Bovendien draait het DOS-programma, ontwikkeld en ontworpen in de C-taal, op de server [1], wat een slechte schaalbaarheid en moeilijke mens-computerinteractietechnologie met zich meebrengt, en kan het niet alle voorzieningen voor automatische batchverwerking uitvoeren. Om de productie-efficiëntie te verbeteren en de kosten te beheersen, moet een automatisch batchverwerkingssysteem worden gekozen. Het nieuwe systeem maakt gebruik van een master-slave-relatiestructuur.

De industriële computer wordt gebruikt als de bovenste server, en de Siemens PLC[2], softstarter en meerkoppige weegmachine worden gebruikt als de bovenste en onderste slaves. De server speelt een leidende rol, verzorgt het communicatiebeheer en de aansturing van elke slave, en verbindt de RS-232 asynchrone communicatiepoort van de industriële besturingscomputer met de PLC na de pulsconversie, waardoor een fysiek beveiligingskanaal ontstaat voor de communicatie tussen de bovenste en onderste computers. Een andere RS-232-poort van de server wordt verbonden met de communicatiepoort van de meerkoppige weegmachine om een ​​tweede fysiek beveiligingskanaal te vormen. De software van de bovenste computer selecteert de pollingmethode om één voor één met de slavestations te communiceren.

De software van de bovenliggende computer stuurt de resultaten van de algehele planning van de dagelijkse taken door naar de PLC. Gedurende het gehele PLC-proces gebruikt de software van de bovenliggende computer de verbindingsinstructies om de werking van de onderliggende computer en de inhoud van het data-informatiegebied te bewaken en laadt de PLC-gegevens direct. De realtime gegevens van de interne situatie en de meerkoppige weegschaal worden weergegeven op de software van de hoofdcomputer. Over het algemeen heeft de systeemsoftware de volgende functies: ① Volautomatische dosering. Nadat het geheime recept is ingesteld, weegt de systeemsoftware de ingrediënten automatisch af volgens het geheime recept, zonder tussenkomst van het bedienend personeel; ② Formulierfunctie, waarmee dagelijkse rapporten, realtime rapporten, maandelijkse rapporten, jaarverslagen, enz. kunnen worden gegenereerd; ③ Dynamische verbetering en aanpassing van de tabel. De systeemsoftware geeft professioneel en technisch personeel of bedienend personeel de bevoegdheid om wijzigingen aan te brengen volgens de ingestelde beheerrechten, waardoor de controle op het geheime recept wordt verbeterd en de tijd en het daadwerkelijke aantal uitgevoerde wijzigingen worden geregistreerd. 4. Herstelfunctie bij stroomuitval: de systeemsoftware kan de nauwkeurige meetgegevens herstellen voordat de stroom uitvalt, mocht de stroom plotseling uitvallen. 5. Functie voor delen via het lokale netwerk: de server kan informatie over resources delen via het lokale netwerk, zodat de verantwoordelijke personen in de productiewerkplaats de voortgang van de werkzaamheden en andere omstandigheden kunnen volgen. 2.1 Samenstelling van het systeem: Alle automatische mengmachines bestaan ​​uit een industriële computer, PLC, industriële productie-weegschaal met meerdere koppen, softstarter, trilmotor, menger, sensor, transportband, enz.

De bovenliggende industriële besturingscomputer toont de pagina voor mens-computerinteractietechnologie en voert functies uit zoals het manipuleren van informatie-invoer, databasebeheer, weergave van gegevens, opslag, statistische analyse en formulieren. De software van de bovenliggende computer maakt gebruik van de IPC810 industriële besturingscomputer. De belangrijkste taken zijn als volgt: De industriële automatiseringsserver laadt eerst het geheime recept met een bepaald serienummer volgens de instructies van het bedienend personeel. Vervolgens stuurt de server, op basis van de verhouding en volgorde van de kruiden in het geheime recept, het commando naar de PLC om het kruidenproces te starten, zodat de PLC de speciale software kan uitvoeren. Tijdens het gehele kruidenproces gebruikt de industriële automatiseringsserver de pollingmethode om realtime de status van de PLC te controleren en zo de werking van de PLC en de bijbehorende machines te bewaken. De server stuurt, volgens de kruidenstrategie, een commando naar de PLC om het kruidenproces te beëindigen wanneer het gewicht de vooraf ingestelde waarde in het geheime recept nadert. Zodra alle grondstoffen voor een geheim recept zijn voorbereid, wordt het hele proces van het kruiden en bereiden stilgelegd, in afwachting van het bevel van het daadwerkelijke bedienend personeel.

Tijdens het gehele proces van de systeemsoftware-werking communiceert de PLC in realtime met de hostcomputersoftware om de consistentie te waarborgen tussen de gegevens die op de pagina worden weergegeven en de specifieke gegevens ter plaatse. Alle gegevens kunnen direct naar de PLC worden verzonden. De belangrijkste taken van de PLC zijn: ① Het accepteren van de instructies die door de software van de hostcomputer worden verzonden en het aansturen van de start, stop en snelheid van de trilmotor op basis van de softstarter; ② Het in realtime laden van de operationele status van de softstarter in het geheugen van de industriële besturingscomputer; ③ Het voorbereiden van verschillende statuscondities in de vorm van statuswoorden, die direct door de industriële besturingscomputer kunnen worden geladen. 2.2 De besturingsmethode en het gehele verwerkingsproces. Uit de analyse van de kenmerken van het gehele verwerkingsproces blijkt dat het de volgende eigenschappen heeft: (1) Het te meten doel is een eenzijdig, onomkeerbaar systeem. Er is geen mogelijkheid voor de grondstof om vanuit de doseermachine terug te keren naar de transportband.

(2) Er is een aanzienlijke vertraging. Wanneer de kruiden de vooraf ingestelde waarde bereiken, stuurt de PLC de motor aan om de aanvoer van grondstoffen te stoppen. Op dat moment bevinden zich nog grondstoffen op de transportband die niet kunnen worden verwerkt, waardoor de systeemsoftware een aanzienlijke vertraging heeft. (3) De regelbare eigenschap is dat de voeding schakelbaar is.

De start- en stopbewerkingen van de systeemsoftware zijn allemaal schakelhoeveelheden. (4) Het automatische doseersysteem is lineair in alle normale werkgebieden. Daarom houden we rekening met het gebruik van besturingsmethoden zoals snelle en langzame snelheden, en het vroegtijdig doorgeven van het beëindigingscommando voor de toevoer, en met het gebruik van PLC-zelfvergrendelings- en -interlockingtechnologie om de soepele ontwikkeling van het kruiden te garanderen.

Nadat de systeemsoftware is gestart, stuurt de industriële besturingscomputer het datasignaal voor het begin van de toevoer naar de PLC. De PLC stuurt vervolgens de softstarter aan om de motor te laten starten met de snelle toevoer. Daarnaast laadt de industriële automatiseringsserver continu de weeggegevens van de meerkoppige weegmachine via seriële communicatie. Wanneer de nettogewichtwaarde de ingestelde waarde nadert, stuurt de industriële automatiseringsserver de besturingscode voor het beëindigen van de toevoer naar de PLC. Op dat moment stuurt de PLC de softstarter aan om de toevoer te vertragen. De ingestelde waarde en de specifieke toevoer kunnen vooraf worden bepaald op basis van de resterende grondstoffen in de transportstructuur. Wanneer er een fout optreedt of de hoeveelheid resterende grondstoffen in de transportstructuur abnormaal is, stuurt de PLC een beëindigingscommando uit, dat door de softstarter wordt uitgevoerd en vervolgens de motor uitschakelt. De stappen worden weergegeven in Figuur 1. Software voor het automatische doseersysteem 3 Softwareontwikkeling voor de industriële automatiseringsserver De belangrijkste dagelijkse taken van de industriële besturingscomputer zijn als volgt: (1) Het weergeven van de animatie-informatie van het gehele toevoerproces.

(2) Stuur de besturingscode naar de PLC en laad de PLC-bewerking. (3) Laad het weegsignaal op de meerkoppige weegschaal, toon de weegwaarde op het scherm en stuur de opdracht naar de PLC op basis van de weeggegevens. (4) Voer een databasequery en formulierbewerking uit, sla de kruidengegevens op en kopieer het formulier.

(5) De verbetering en aanpassing van het geheime recept. (6) Andere functies, zoals een hulpalarm voor veelvoorkomende fouten bij het kruiden. 3.1 Het paginaontwerp van de mobiele software voor kruiden. De industriële besturingscomputerapplicatie, het Longchuanqiao-configuratieontwerpschema voor industriële touchscreens, de configuratie van het industriële besturingssysteem is in feite een softwareplatform dat door klanten kan worden ontwikkeld volgens hun eigen behoeften.

We kunnen een gebruiksvriendelijk industrieel touchscreen ontwikkelen en ontwerpen voor alle videobewakingssystemen op het serviceplatform, conform de voorschriften voor verwerkingstechnologie. De operator kan via deze pagina in realtime communiceren met de machines en apparatuur ter plaatse. De mobiele software van Longchuanqiao is een HMI/SCADA-configuratie voor industriële besturing en automatisering, die een ontwikkeltool biedt met geïntegreerde beeldverhouding en datavisualisatie. Deze software heeft de volgende kenmerken: (1) Diverse communicatiefuncties.

De Longchuan Bridge-configuratie [3] is geschikt voor de volgende communicatiefuncties: 1) Het is geschikt voor seriële communicatiemethoden zoals RS232, RS422 en RS485, evenals methoden zoals repeater, telefoonkiezen, telefoonpolling en -kiezen. 2) Communicatie via de Ethernet-interface is ook mogelijk met de Ethernet-interface van kabeltelevisie en de Ethernet-interface van draadloze netwerken. 3) De driversoftware van alle machines en apparatuur is geschikt voor GPRS, CDMA, GSM en andere mobiele internetspecificaties.

(2) Handige software voor het ontwikkelen en ontwerpen van systemen. Diverse componenten en besturingselementen vormen een krachtige software voor het ontwikkelen en ontwerpen van HMI's; de verbeterde verbindingskleuren en asymptotische kleureffecten lossen het probleem op dat veel vergelijkbare mobiele telefoonsoftware te veel verbindingskleuren en asymptotische kleuren gebruikt, wat een serieuze bedreiging vormt voor de snelheid en efficiëntie van de systeemsoftware bij interface-updates; meer vormen van vectormateriaal-subgrafieken maken het gemakkelijker om interfaces voor technische projecten te maken; de objectgeoriënteerde denkwijze, ingebedde indirecte onafhankelijke variabelen, tussenliggende variabelen, onafhankelijke variabelen voor databasequery's, toepasbaar op aangepaste functies en aangepaste opdrachten. (3) Open.

De openheid van de Longchuan Bridge-configuratie komt vooral tot uiting in de volgende aspecten: 1) Het gebruik van Excel om databasequery's uit te voeren met VBA. 2) De mobiele software heeft een open systeemarchitectuur die volledig compatibel is met DDE, OPC, ODBC/SQL, ActiveX en DNA-specificaties. Het biedt toegang tot externe sockets in verschillende vormen, zoals OLE, COM/DCOM, dynamische linkbibliotheken, enz., waardoor klanten gemakkelijk diverse gangbare ontwikkelomgevingen (zoals VC++, VB, enz.) kunnen gebruiken voor diepgaande secundaire ontwikkeling.

3) De systeemarchitectuur van de Longchuan Bridge-configuratie I/O-stuurprogrammasoftware is een open structuur, en een deel van de broncode van de sockets is volledig openbaar, waardoor klanten zelfstandig stuurprogrammasoftware kunnen ontwikkelen. (4) Databasequeryfunctie. De Longchuan Bridge-configuratie is voorzien van een tijdreeksdatabase, waarin diverse functionele blokken zijn geïntegreerd voor gegevensverwerking en -opslag. Deze blokken maken diverse functies mogelijk, zoals samenvatting, statistische analyse, manipulatie en linearisatie. (5) Toepasbaar op diverse machines, apparatuur en systeembussen.

Het is geschikt voor PLC's, controllers, multifunctionele instrumenten, mobiele intelligente terminals en intelligente besturingsmodules van de meest bekende fabrikanten wereldwijd; daarnaast is het ook geschikt voor standaard computerinterfaces zoals Profibus, CAN, LonWorks en Modbus. 3.2 Het I/O-niveau van het systeem. De Longchuan Bridge-configuratie gebruikt tijdreeksgegevens om I/O-punten aan te duiden. Na analyse blijkt dat de systeemsoftware drie I/O-punten nodig heeft, waarvan twee referentiepunten worden gebruikt om het starten en stoppen van de motor te regelen volgens de PLC. Daarom is de data-informatieverbinding van deze twee punten geselecteerd als de twee datavolume-I/O's van de PLC.

Een simulatiepunt wordt gebruikt om realtime data te representeren die door de meerkoppige weegmachine wordt geladen. De data-informatie op dat punt is dus gekoppeld aan de exacte meting van de meerkoppige weegmachine. 4 Communicatieprogrammering Het communicatieprogrammeringsontwerp bestaat uit drie delen: het eerste deel betreft de communicatie tussen de server en de PLC; het tweede deel betreft de communicatie tussen de server en de meerkoppige weegmachine; het derde deel betreft de communicatie tussen de PLC en de softstarter. 4.1 De communicatieconfiguratie tussen de server en de PLC is over het algemeen ingebed in de gangbare PLC-driversoftware. Eerst wordt een nieuwe virtuele PLC-machine aangemaakt in de Longchuan Bridge-configuratie. Het model en de specificaties van de virtuele machine moeten overeenkomen met de daadwerkelijke toepassing. De PLC-modellen en -specificaties moeten hetzelfde zijn. Als de vereiste PLC-modelspecificaties niet in de configuratie worden gevonden, kan de fabrikant van de mobiele software toestemming krijgen om kosteloos een nieuwe PLC-driver van dit type en met deze specificaties te ontwikkelen en te ontwerpen.

De virtuele machine wordt gebruikt om de echte machine te projecteren. De PLC die hier door iedereen wordt gebruikt is een Siemens S7-300, en de server is ingesteld om met de PLC te communiceren via seriële communicatie. 1. 4.2 Communicatie tussen de server en de multihead-weegmachine Voor de multihead-weegmachine gebruiken we een multihead-weegmachine van Hangzhou Sifang. Om een ​​optimale communicatie tussen het instrumentenpaneel en de configuratie te garanderen, hebben we Longchuanqiao Enterprise speciaal gemachtigd om het instrumentenpaneel te ontwikkelen. De driversoftware is hiervoor ontworpen. Allereerst selecteren we het benodigde machinetype uit de geconfigureerde schijfdirectory en creëren we voor dit type een virtuele machine om de echte multihead-weegmachine te projecteren. Vervolgens stellen we het poortnummer voor de communicatie tussen het dashboard en de computer en de communicatieprotocollen in.

4.3 Communicatie tussen PLC en softstarter Omdat er diverse grondstoffen in de kruidenproductiewerkplaats aanwezig zijn, hebben we meerdere transportbanden geïnstalleerd voor een efficiënter kruidenproces. Daarom moet één PLC van het automatische doseersysteem verbonden zijn met meerdere softstarters. We gebruiken hiervoor de Profibus-bus tussen de PLC en de softstarter. De speciale Profibus-communicatiemodule wordt in de softstarter geplaatst, waarmee het adres van het slave-station van de softstarter wordt ingesteld. Vervolgens wordt de verbinding tot stand gebracht via de Profibus-radiofrequentie. De controller is verbonden met de PLC, die vervolgens, conform de programmering, berichten naar de softstarter verzendt en ontvangt. De PLC verstuurt het bedieningswoord naar de softstarter en laadt het statuswoord van de softstarter. De CPU315-3DP wordt gebruikt als Profibus-domeinnaam en elke softstarter die met deze domeinnaam communiceert, kan worden beschouwd als een Profibus-slave-station.

Tijdens de communicatie selecteert de domeinnaam het slavestation dat gegevens moet verzenden op basis van de gedetailleerde adresidentificatie in het communicatieberichtformaat. Het slavestation zelf kan niet actief gegevens verzenden en elk slavestation kan niet direct de overdracht van informatie-inhoud uitvoeren. De softstartermodellen en -specificaties die in de systeemsoftware worden gebruikt, zijn allemaal producten uit de Siemens MicroMaster430-serie [4].

De belangrijkste communicatiesleutel tussen PLC en softstarter omvat twee definities. De eerste is het formaat van het databericht, en de tweede zijn het manipulatiewoord en het statuswoord. (1) Communicatieberichtformaat.

De opmaak van elk bericht begint met de identificatiecode STX, gevolgd door de lengte (LGE) en het aantal bytes van het gedetailleerde adres (ADR), en vervolgens de identificatiecode van de geselecteerde data-informatie. De berichtopmaak eindigt met de detectorcode BCC van het data-informatieblok. De namen van de sleutelvelden worden als volgt weergegeven: Het STX-veld is een ASCII-identificatiecode van één byte (02hex) die het begin van de berichtinhoud aangeeft. Het LGE-gebied is één byte en geeft het aantal bytes aan, gevolgd door de inhoud van dit stukje informatie. Het ADR-gebied is één byte en bevat het gedetailleerde adres van het stationknooppunt (d.w.z. de softstarter).

Het BCC-gebied is een checksum van één byte, die wordt gebruikt om te controleren of de inhoud van de informatie correct is. Het is het totale aantal bytes vóór het BCC-gebied in de berichtinhoud, berekend met een XOR-bewerking. Als de informatie die de softstarter ontvangt ongeldig is volgens de checksumberekening, wordt de informatie verworpen en wordt er geen antwoordsignaal naar de domeinnaam verzonden.

(2) Manipulatiewoord en statuswoord. De PLC kan de variabele waarde van de softstarter lezen en schrijven op basis van het PKW-gebied van de softstarter, en vervolgens de bedrijfsstatus van de softstarter wijzigen of beheren. In deze systeemsoftware leest de PLC de gegevens in dit gebied en plaatst deze in een speciaal gegevensinformatiegebied dat de industriële besturingscomputer kan bekijken. Het weergaveresultaat wordt vervolgens op de industriële besturingscomputer weergegeven.

5 Resultaten De systeemsoftware voltooide de vereiste automatische dagelijkse batchtaken in samenwerking met de industriële besturingscomputer, PLC en softstarter. De systeemsoftware is sinds mei 2008 in gebruik. Het dagelijkse batchgewicht bedraagt ​​100 ton en er worden 10 geheime recepten uitgevoerd. De software toont niet alleen realtime de werkstatus, maar ook wijzigingen en upgrades van de geheime recepten. De specifieke bedieningsinstructies zijn duidelijk. De systeemsoftware werkt soepel en betrouwbaar, het industriële touchscreen is fraai en elegant en de bediening is gebruiksvriendelijk. Bovendien is de systeemsoftware ontworpen volgens een configuratie-ontwikkelingsprincipe, wat latere upgrades vergemakkelijkt.

Auteur: Smartweigh– Fabrikanten van meerkoppige weegmachines

Auteur: Smartweigh– Lineaire weegschaal

Auteur: Smartweigh– Lineaire weeg- en verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Meerkoppige weeg- en verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Tray Denester

Auteur: Smartweigh– Clamshell verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Combinatieweegschaal

Auteur: Smartweigh– Doypack verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Voorgevormde zakverpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Roterende verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– Verticale verpakkingsmachine

Auteur: Smartweigh– VFFS-verpakkingsmachine