Projeto de sistema de controle automático de dosagem baseado em plc e balança multicabeçal

Autor: Smartweigh–Peso Multihead

1 Prefácio No campo da fabricação de pesagem inteligente de Zhongshan, o tempero é geralmente a mistura de matérias-primas em uma certa proporção para produzir uma nova matéria-prima. Portanto, o tempero é um componente chave da fabricação neste campo. No processo de processamento, várias matérias-primas devem ser misturadas uniformemente em estrita conformidade com a proporção e devem ser realizadas por máquinas de tempero. Nesta fase, as plantas de processamento geralmente usam dois métodos. O primeiro método usa pesagem manual e depois se torna A proporção de várias matérias-primas é colocada separadamente na máquina de dosagem e misturada. Outra maneira é a pesagem automática, mistura totalmente automática.

Como muitas matérias-primas iniciais são pós ou grânulos, quando a mão de obra é temperada, o corpo é muito fácil de inalar poeira e outras sujeiras, causando riscos ocupacionais, aumentando os riscos de produção e os custos de capital humano. Portanto, o tempero da mão de obra não pode ser gerenciado no canteiro de obras e é muito propenso a incompatibilidades, não apenas a qualidade não pode ser garantida, mas também o custo de gerenciamento é aumentado. Para melhor garantir a qualidade do produto e melhorar a produtividade, estipula-se que um software de sistema de dosagem automática preciso e confiável deve ser selecionado. 2 De acordo com o sistema de dosagem automática do PLC, computador de controle industrial e balança multicabeça No atual sistema de dosagem automática da pesagem Zhongshan Smart, os trabalhadores primeiro transportam as matérias-primas para a oficina de pesagem. Após o término da pesagem, as matérias-primas são enviadas manualmente para a dosadora. Para realizar o tempero, a oficina de produção de pesagem usa a balança multicabeça da Hangzhou Sifang para realizar a pesagem. Conforme a porta RS232, está conectado ao servidor de automação industrial. O servidor de automação industrial localizado na sala de controle principal é responsável por registrar os resultados da pesagem e exibir as informações dos dados de pesagem. , Além disso, o operador pode controlar manualmente o início e a parada de todo o processo de tempero na sala de controle principal de acordo com o circuito de controle.

Este tipo de método não é eficiente. Além disso, o processo do programa DOS desenvolvido e projetado em linguagem C está sendo executado no servidor [1], que possui baixa escalabilidade e difícil tecnologia de interação humano-computador, e não pode realizar todas as provisões para lotes automáticos. Para melhorar a eficiência da produção e controlar os custos, um sistema automático de dosagem automática deve ser selecionado. O novo sistema adota a estrutura relacional mestre-escravo.

O computador industrial é usado como o servidor superior, e o Siemens PLC PLC[2], o soft starter e a balança multicabeça são usados ​​como os escravos superior e inferior. O servidor está no papel principal, completa o gerenciamento de comunicação e operação de cada escravo e conecta a porta de comunicação assíncrona RS-232 do computador de controle industrial com o PLC após a conversão do sinal de pulso, criando um canal de segurança física para a comunicação entre os computadores superiores e inferiores; Conecte outra porta RS-232 do servidor à porta de comunicação da balança multicabeçal para formar um segundo canal de segurança física. O software do computador superior seleciona o método de polling para se comunicar com as estações escravas uma a uma.

O software do computador superior transmite os resultados do planejamento geral das tarefas diárias para o PLC. Durante todo o processo de operação do PLC, o software do computador superior usa as instruções de conexão do software do computador superior para monitorar a operação do computador inferior e o conteúdo da área de informações de dados e carrega os dados do PLC imediatamente. Os dados em tempo real da situação interna e sua balança multicabeça são exibidos no software do computador host. No geral, o software do sistema tem as seguintes funções: ① Dosagem totalmente automática. Depois que a receita secreta é definida, o software do sistema pesa automaticamente os ingredientes de acordo com a receita secreta sem a intervenção da equipe operacional real; ② Tem a função de formulário, que pode gerar relatórios diários e formulários em tempo real. e relatórios mensais, relatórios anuais, etc.; ③Aprimoramento e modificação dinâmicos da tabela, o software do sistema permite que profissionais e técnicos ou pessoal operacional real modifiquem de acordo com a autoridade de gerenciamento definida, aprimoram o controle da receita secreta e registram o tempo e a operação real da modificação. Número de série da equipe; 4. Função de reparo de desligamento, o software do sistema pode reparar os registros de medição precisos antes que a energia seja desligada quando a energia é desligada repentinamente; 5. Função de compartilhamento de rede local, o servidor pode compartilhar informações de dados de recursos na rede local, e a oficina de produção é responsável As pessoas acompanham o progresso da construção e outras condições. 2.1 Composição do sistema Todos os misturadores de lotes automáticos são compostos de computador industrial, PLC, balança multicabeçal de produção industrial, soft starter, motor de vibração, misturador, sensor, correia transportadora, etc.

O computador de controle industrial superior exibe a página de tecnologia de interação humano-computador e executa funções como manipulação de entrada de conteúdo de informações, gerenciamento de banco de dados, informações de exibição de informações de dados, armazenamento, análise estatística e formulários. O software de computador superior usa o computador de controle industrial IPC810. Suas principais tarefas são as seguintes: O servidor de automação industrial primeiro carrega a receita secreta de um determinado número de série de acordo com a ordem da equipe operacional real e, de acordo com a proporção e ordem do tempero na receita secreta, transmite o comando para iniciar o tempero para o PLC, para que o PLC possa iniciar o software especial. Lançador. Em todo o processo de tempero, o servidor de automação industrial usa o método de polling para carregar a palavra de status do PLC em tempo real para dominar a operação do PLC e suas máquinas subordinadas; As informações dos dados de pesagem, de acordo com a estratégia de tempero, quando a pesagem está próxima do valor pré-definido na receita secreta, o servidor envia um comando ao PLC para encerrar o tempero. Quando todas as matérias-primas de uma receita secreta tiverem sido preparadas, todo o processo de todos os temperos é suspenso, aguardando a ordem do próprio pessoal operacional.

Durante todo o processo de operação do software do sistema, o PLC se comunica com o software do computador host em tempo real para garantir a consistência entre as informações de dados exibidas na página e as informações de dados específicas no local. Todos podem ser enviados para o PLC imediatamente. As principais tarefas do PLC incluem: ①Aceitar as instruções enviadas pelo software do computador superior e controlar a partida, parada e velocidade do motor de vibração de acordo com o soft starter; ②Carregar o status de operação do soft starter para operação em tempo real A área de informações de dados da memória é carregada pelo computador de controle industrial; ③ Prepare várias condições de si mesmo na forma de palavras de status, e o computador de controle industrial pode ser carregado imediatamente. 2.2 O método de controle e todo o processo de tempero De acordo com a análise das características de todo o processo de tempero, obtém-se que todo o processo de tempero possui as seguintes características: (1) O alvo medido é um software de sistema irreversível unilateral . Não há como a matéria-prima retornar à correia transportadora novamente da máquina dosadora.

(2) Tem um intervalo de tempo significativo. Quando o tempero atinge o valor predefinido, o PLC controla o motor para parar a transmissão de matérias-primas. Neste momento, existem algumas matérias-primas na correia transportadora que não podem ser compradas, portanto, o software do sistema tem um atraso significativo. (3) A característica controlável é que a fonte de alimentação é comutável.

As operações de partida e parada do software do sistema são todas grandezas de comutação. (4) O sistema de dosagem automática é linear em todas as áreas normais de trabalho. Portanto, levamos em consideração o uso de métodos de controle, como velocidade rápida, lenta e transmissão antecipada do comando de alimentação de terminação, e o uso da tecnologia de travamento e travamento automático do PLC para garantir o bom desenvolvimento do tempero.

Depois que o software do sistema é iniciado, o computador de controle industrial transmite o sinal de dados do início da alimentação para o PLC, e o PLC controla o soft starter para acionar o motor para iniciar a alimentação rapidamente. Além disso, o servidor de automação industrial carrega continuamente as informações de dados de pesagem da balança multicabeçal de acordo com a comunicação serial. Quando o valor do peso líquido estiver próximo ao valor predefinido, o servidor de automação industrial transmite o código de controle para encerrar a alimentação ao PLC. Neste momento, o PLC controla o soft starter para realizar a alimentação lenta, e o valor predefinido e a alimentação específica podem ser determinados de acordo com as matérias-primas residuais na organização da transmissão com antecedência. Quando o erro e a matéria-prima residual na estrutura de transmissão são anormais, o PLC realmente envia um comando de terminação, que é executado pelo soft starter e, em seguida, controla o desligamento do motor. As etapas são mostradas na Figura 1. Software de sistema de lote automático 3 Desenvolvimento de software de servidor de automação industrial As principais tarefas diárias do computador de controle industrial são as seguintes: (1) Mostrar as informações de exibição de animação de todo o processo de tempero.

(2) Envie o código de controle para o PLC e carregue a operação do PLC. (3) Carregue o sinal de dados de pesagem na balança multicabeçal, exiba o valor de pesagem na tela do visor e pressione o comando para o PLC de acordo com as informações dos dados de pesagem. (4) Consulta e formulário de banco de dados, armazena informações de dados de temperos, copia o formulário.

(5) A melhoria e modificação da receita secreta. (6) Outras funções como alarme auxiliar para falhas comuns no tempero. 3.1 O design da página do software de tempero do telefone móvel O aplicativo de computador de controle industrial Longchuanqiao esquema de design de configuração tela de toque industrial, a configuração do sistema de controle industrial é na verdade uma plataforma de serviço de software de desenvolvimento que pode ser desenvolvida pelos clientes de acordo com suas próprias necessidades.

Podemos desenvolver e projetar uma tela sensível ao toque industrial amigável para todos os sistemas de vigilância por vídeo na plataforma de serviço de acordo com os regulamentos de tecnologia de processamento, e o operador pode interagir com as máquinas e equipamentos no local em tempo real de acordo com esta página. O software de telefone móvel Longchuanqiao é uma configuração de automação de controle industrial HMI/SCADA, que fornece uma ferramenta de desenvolvimento com relação de aspecto integrada e visualização de dados. Este software tem as seguintes características: (1) Várias funções de comunicação.

A configuração Longchuan Bridge [3] é adequada para as seguintes funções de comunicação: 1) É adequada para métodos de comunicação serial como RS232, RS422 e RS485, bem como métodos como repetidor, discagem telefônica, polling e discagem telefônica. 2) A comunicação da interface Ethernet também é aplicável à interface Ethernet de TV a cabo e interface Ethernet de rede sem fio. 3) O software do driver de todas as máquinas e equipamentos são aplicáveis ​​a GPRS, CDMA, GSM e outras especificações de Internet móvel.

(2) Desenvolvimento conveniente e software de sistema de design. Uma variedade de componentes e controles formam um poderoso software de sistema de design e desenvolvimento de HMI; a cor de conexão aprimorada e os efeitos de cor assintótica resolvem o problema da fonte de que muitos softwares de celular semelhantes usam muitas cores de conexão e cores assintóticas, o que é uma séria ameaça à atualização da interface O problema de alta velocidade e alta eficiência da operação do software do sistema; mais formas de subgráficos de materiais vetoriais tornam mais conveniente fazer a interface do projeto de engenharia; mostre o método de pensamento orientado a objetos, variáveis ​​independentes indiretas incorporadas, variáveis ​​intermediárias, variáveis ​​independentes de consulta de banco de dados, Aplicável a funções personalizadas e pedidos personalizados. (3) Aberto.

A abertura da configuração do Longchuan Bridge se manifesta principalmente nos seguintes aspectos: 1) Use o Excel para navegar na consulta do banco de dados com o VBA. 2) O software do telefone móvel é uma arquitetura de sistema aberto, totalmente aplicável às especificações DDE, OPC, ODBC/SQL, AcTiveX e DNA. Ele fornece soquetes de navegação externa em várias formas, como OLE, COM/DCOM, biblioteca de vínculo dinâmico, etc., o que é conveniente para os clientes usarem vários ambientes de desenvolvimento comuns (como VC++, VB, etc.) desenvolvimento secundário.

3) A arquitetura do sistema do software de driver de E/S de configuração Longchuan Bridge é uma estrutura aberta, e parte do código-fonte de seus soquetes é completamente publicado, e os clientes podem desenvolver software de driver de forma independente. (4) Função de consulta de banco de dados. A configuração Longchuan Bridge é incorporada com um banco de dados de séries temporais, e uma variedade de blocos funcionais são incorporados no banco de dados de séries temporais para métodos de processamento e armazenamento de dados, que podem concluir resumo, análise estatística, manipulação e linearização. etc. várias funções. (5) Aplicável a uma variedade de máquinas e equipamentos e barramentos do sistema.

É adequado para PLC, controlador, instrumento multifuncional, terminal inteligente móvel e módulo de controle inteligente produzido pelos fabricantes mais famosos em todo o mundo; além disso, também é adequado para interfaces de computador padrão, como Profibus, Can, LonWorks e Modbus. 3.2 O nível de E/S do sistema A configuração do Longchuan Bridge usa pontos de banco de dados de séries temporais para indicar pontos de E/S. Após a análise, o software do sistema deve ter três pontos de E/S, e dois pontos de referência de dados são usados ​​para controlar a partida e parada do motor de acordo com o PLC. Portanto, a conexão de informações de dados desses dois pontos é selecionada como dois I/Os de volume de dados do PLC. Saída.

Um ponto de simulação é usado para representar dados em tempo real carregados da balança multicabeçal, de modo que as informações de dados naquele ponto sejam conectadas à medição exata da balança múltipla. 4 Projeto de programação de comunicação O projeto de programação de comunicação inclui três partes, a primeira parte é a comunicação entre o servidor e o PLC; a segunda parte é a comunicação entre o servidor e a balança multicabeça; a terceira parte é a comunicação entre o PLC e o soft starter. 4.1 A configuração de comunicação entre o servidor e o PLC geralmente é incorporada com o popular software de driver de PLC. Primeiro, uma nova máquina virtual PLC é criada na configuração Longchuan Bridge. O modelo e a especificação da máquina virtual devem ser consistentes com o aplicativo real. Os modelos e especificações do CLP são os mesmos. Se as especificações do modelo PLC necessárias não puderem ser encontradas na configuração, o fabricante do software do telefone móvel pode ser autorizado a desenvolver e projetar um novo driver PLC deste tipo e especificações totalmente gratuito.

A máquina virtual é usada para projetar a máquina real. Aqui, o PLC usado por todos é o SimensS7-300, e o servidor está configurado para se comunicar com o PLC de acordo com a comunicação serial 1. 4.2 Comunicação entre o servidor e a balança multicabeçal Para a balança multicabeçal, usamos a balança multicabeçal de Hangzhou Sifang . A fim de tornar a comunicação entre o painel de instrumentos e a configuração muito boa, autorizamos especialmente a Longchuanqiao Enterprise a desenvolver o painel de instrumentos. O software do driver é projetado. Em primeiro lugar, selecionamos um tipo de equipamento de máquina necessário no diretório da unidade configurada e, para esse tipo, criamos um equipamento de máquina virtual para projetar a balança multicabeçal real e, em seguida, definimos o número da porta de comunicação entre o painel e o computador e a comunicação protocolos.

4.3 Comunicação entre o PLC e o soft starter Como há uma variedade de matérias-primas na oficina de produção de temperos, montamos várias correias transportadoras para melhor conveniência do tempero. Portanto, um CLP do sistema de dosagem automática deve ser conectado a vários soft starters. Portanto, usamos o barramento do sistema Profibus entre o PLC e o soft starter para realizar a comunicação, inserimos o módulo especial de controle de comunicação Profibus no soft starter e definimos o endereço detalhado da estação escrava do soft starter e, em seguida, conectamos de acordo à radiofrequência Profibus. O controlador é conectado ao PLC, e o PLC conclui o push e a recepção do formato de mensagem para o soft starter de acordo com a programação, envia a palavra de operação para o soft starter e carrega a palavra de status da página inicial do soft starter. CPU315-3DP é usado como um nome de domínio Profibus, e cada soft starter que se comunica com o nome de domínio pode ser considerado como uma estação escrava Profibus.

Durante a comunicação, o nome de domínio seleciona a estação escrava para transmitir dados de acordo com o identificador de endereço detalhado no formato de mensagem de comunicação. A própria estação escrava não pode transmitir dados ativamente, e cada estação escrava não pode realizar imediatamente a transmissão do conteúdo da informação. Os modelos e especificações do soft starter usados ​​no software do sistema são todos produtos da série MicroMaster430 da Siemens [4].

A chave chave de comunicação entre PLC e soft starter envolve duas definições. O primeiro é o formato da mensagem de dados e o segundo é a palavra de manipulação e a palavra de status. (1) Formato da mensagem de comunicação.

O formato de cada mensagem começa com o identificador STX, então o comprimento indica LGE e o número de bytes do endereço detalhado ADR, seguido pelo identificador de informações de dados selecionado. O formato da mensagem termina com o detector BCC do bloco de informações de dados. Os nomes dos campos-chave são expressos da seguinte forma: O campo STX é um identificador ASCII de um byte (02hex) que indica o início do conteúdo de uma mensagem. A área LGE é um byte, indicando o número de bytes seguidos pelo conteúdo desta informação. A área ADR é um byte, que é o endereço detalhado do nó da estação (ou seja, o soft starter).

A área BCC é uma soma de verificação com um comprimento de um byte, que é usada para verificar se o conteúdo da informação é razoável. É o número total de bytes antes do BCC no conteúdo da mensagem“XOR”o resultado do cálculo. Se o conteúdo da informação recebido pelo soft starter for inválido de acordo com o resultado do cálculo da soma de verificação, ele descartará o conteúdo da informação e não enviará um sinal de dados de resposta ao nome de domínio.

(2) Palavra de manipulação e palavra de estado. O PLC pode ler e gravar o valor variável do soft starter de acordo com a área PKW do soft starter e, em seguida, alterar ou controlar o estado de execução do soft starter. Neste software de sistema, o PLC lê as informações de dados nesta área e as coloca em uma área especial de informações de dados para o computador de controle industrial visualizar, e o resultado da visualização exibe as informações no computador de controle industrial.

5 Resultados O software do sistema concluiu as tarefas diárias de dosagem automática necessárias de acordo com a cooperação mútua do computador de controle industrial, PLC e soft starter. O software do sistema foi entregue e usado desde maio de 2008. O peso diário da batelada é de 100 toneladas e 10 receitas secretas são executadas. Para cima e para baixo, ele pode não apenas exibir o status de trabalho das informações em tempo real, mas também mostrar as funções de alterações e atualizações de receitas secretas; as instruções de operação específicas, o software do sistema opera de forma suave e confiável, a tela de toque industrial é bonita e elegante e a operação real é conveniente. Além disso, o software do sistema adota o design de desenvolvimento de configuração, pode fornecer conveniência para atualizações subseqüentes.

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