6ES7277-0AA22-0XA0参数选型
引言
方便面是食品工程时代的快速食品。方便面极大的满足喜好面食的东方人对于谷物食品的现代化生活需求。基于现代食品工程的方便面制造具有安全卫生营养廉价等等一系列的特点，在中国有着巨大的市场容量。
2 工艺分析
方便面生产工艺过程如下：供给面粉―和面机和面―输送机―复合压片机形成初步压片―连续压片机―面刀切成面条形成波纹―蒸面机蒸熟―拉伸(袋面无)－切断落盒――油炸脱水―冷却―分流―排队―包装
2.1 和面机工艺简述
和面机简单工艺流程为：自动启动―和面机门关好―要求供粉―启动供粉完成―和面机高速运转(包含打干粉―加水)―中速运转―低速运转－允许下料的话就开门―下料―关门―要求供粉。
如果不允许下料―则和面机低速运转停止―可以允许下料―工频启动―工频启动后停止10s-低速运转―开门―下料―关门―要求供粉。
2.2 压片机工艺简述
压片机部分包括：输送机――复合压片机形成初步压片――连续压片机――面刀切成面条形成波纹。面粉和好后送到输送机由输送机送入压片机初步压片再经过一系列列压片机压片形成正常的面条厚度，再送入切丝刀切丝并形成波浪纹。(要求各机组同步)
2.3 成型部分工艺
成型部分包括：蒸面：将面条蒸熟(同成型部分比例控制)；成型：将熟面条切成碗装或袋装面；脱水：油炸脱水或者烘干脱水(要求同成型保证同步且位置一致)；风冷：将面条冷却下来(要求同脱水保证同步且位置一致)。
包装做为独立系统本文不作表述。
3 自动化系统设计
3.1系统原理设计
本系统采用施耐德twido系列小型plc作为控制系统，驱动系统采用施耐德atv31变频器，共有24台变频器，plc同变频器之间采用canopen通信协议通信波特率为500kbps，共分为4个plc子系统，分别为和面机、复合压片机、连续压片机、成型烘干机。4个子系统之间采用modbustcp/ip通信。系统结构图如图1所示。
图1 系统结构
脱水、冷却、成型部分要求面块落入面盒中位置要求较准采用编码器作为反馈，采用pid控制，控制效果比较平滑。比原来用纯比例控制效果好。如果存在累计误差，该误差可以在触摸屏上进行较准。
压片部分采用模拟量光电开关检测面片的高度，用比例+pid方式调节，这样既有比例控制的快速反应性能具备了pid控制的平滑性能。所有的参数都可以在触摸屏上设定。
3.2 控制系统软硬件
本系统主要采用施耐德(schneid-er-electric)公司的产品，控制部分采用施耐德twido系列plc，驱动部分采用施耐德atv31系列变频器，hmi采用施耐德xbtg系列触摸屏。
(1) 施耐德twidoplc：法国施耐德电气公司是世界上的自动化厂商之一，其小型plctwido体积紧凑，节省大量的安装空间功能全面，能提供modbus、canopen等协议。广泛应用在各种场合。
(2) 施耐德atv31变频器：atv31系列变频器，体积小功能强大的变频器，功率范围为0.18～15kw，操作非常简单，提供两种通信方式——modbus、canopen协议。内置输入滤波器。广泛应用于风机水泵、物料输送、纺织机械、包装机械。
3.3 人机工程设计
操作人员在成型机hmi上设定主速度，以及各种速度比例关系。启动控制系统，和面机和完面后在允许放下和好的面粉后系统自动下料到压片。压片操作人员穿好面片后在全自动位置下与成型机同步。脱水部分和风冷部分亦自动与成型机同步，自动调节偏差。
3.4 canopen通信协议设计
can(controller aeranetwork，控制器局部网)是德国bosch公司在1983年开发的一种串行数据通讯协议，初应用于现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换，是一种多主方式的串行通讯总线，介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤，速率可达1mbps，支持多达128个节点；具有高抗电磁干扰性，能够检测出产生的任何错误，保证数据通讯的可靠性。通信机制比较简单，适合于所有机械的嵌入式网络，可以降低设备的复杂程度，在工业领域(如汽车、电梯、医疗、船舶、纺织机械等)得到了广泛应用，是欧洲重要的网络标准。
图2 打开资源管理器
图3 添加canopen模块和变频器
canopen模块添加变频器如图2、图3所示。图2中#1…#7代表变频器对应的节点地址。
plc同变频器的通信程序示例如下(读取地址1的变频器电流和启动停止控制)所示：
canopen通信初始化
通过通信启动停止变频器
读取变频器电流
3.5 modbus tcp/ip 简述
施耐德twido小型plc还提供了一种集成以太网接口的plc，其在软件上简单设置ip地址网关与从站地址并在程序中规定读取的数据区域。设置如图4所示。
图4 modbus tcp/ip设置
4 结束语
本系统已成功用于数十条生产线，相对减少许多按钮开关，在办公室就可以通过触摸屏监视到现场参数。预留的以太网接口为以后接入信息化网络提供了升级的可能。
1 引言
在轮胎行业，橡胶原料配比的jingque性直接影响产品的质量。当前我国轮胎橡胶配料设备的自动化水平偏低，配料的准确性很难保证。为保证产品质量，原料的配比要严格按工艺要求。自动配料称重控制系统即将两种或两种以上的物料按一定重量配比自动加入到混合机内，经过混合后达到预定要求后自动处理出料的过程[1]。plc具有体积小，可读性好，抗干扰能力强及可靠性高等优点，pro-faceglc2000系列触摸屏具有强大的显示功能和数据记录能力，以它们为基础的配料称重控制系统能够实现高精度要求的配料。本文介绍某轮胎生产厂的橡胶配料称重控制系统的工作原理、硬件组成与功能设计。
2 系统分析
2.1 工艺原理
某厂的轮胎配料称重系统的工作流程图如图1所示。整个系统分为两层，1层为主配料系统，主要负责将更各种物料混合搅拌，经过一层混合好的物料通过吸风通道到达二层，二层有四组一样的称重系统，主要负责对一层配好的物料进行检测和对liuliang的控制。
图1 配料称重系统工作流程图
当需要配料时，1#配料称称根据配方中每种料的设置重量，打开1#料仓的闸门，当达到预定重量时，关闭1#料仓闸门，打开2#料仓闸门，依此类推，直到每一种料都放完，1#配料称判断此次的物料是否合格，至此1#称完成一次配料，1#配料称进行下一次的配料。当配料的批次到时，1#称停止配料。由于一层的配料速度很快，在第二层分为四组对配好的物料进行分流。二层的四组中哪一个组中没有料，可以从一层的缓冲仓中进料，当进完料后，通过检验称再一次判断物料是否合格，合格品通过减量称把物料以一定的流速输送到下一个工艺流程中。
2.2 工艺流程
当系统开始工作时启动配料生产线，对系统进行初始化，通过上位机确定配方号，检查1～6号料仓有无物料，若无物料，提示报警并向料斗送料。称重仪表对物料进行称重并实时计量，把数据传入到plc中进行相应的计算和处理，当liuliang称的实际liuliang数据与设定的liuliang数据有偏差，plc根据其偏差值能够进行pid整定，从而实现对liuliang的控制。系统的控制流程如图2所示。
图2 配料系统控制流程图
2.3 功能设计
(1)具有配方储存功能和实际配料数据存储功能：系统能够存储100个预置配方，并能保存至少两周的实际配料数据。
(2)对现场的生产过程进行监控：通过触摸屏能控制现场的生产并能实时显示现场的工作情况。
(3)设置“自动”和“手动”两种工作方式：“手动”方式就是手动单独完成某个控制某个环节，“自动”方式就是完成一个完整的循环周期。
(4)具有断电保护功能：如果在工作工程中突然停电，可以保护现场，一旦来电可以恢复生产。
(5)具有故障诊断能力：当现场出现故障时能够提示报警，当出现严重的故障时能够停止整个工厂的生产。
3 系统设计
3.1 硬件体系结构
控制系统结构如图3所示。控制系统的主要的硬件组成包括:一台三菱q系列plc，两台pro-face触摸屏，一台工控机，9台称重仪表(每个称量料仓放置2个称量传感器)。
(1)三菱q系列plc。三菱q系列plc是整个控制系统的核心部分，他负责接受外部信号(按钮，继电器触点)等外部数字信号的输入，根据当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器、电磁阀等器件，以完成相应的控制。还要接受上位机(触摸屏，工控机)的控制命令并完成与九台称重仪表的通讯任务。三菱q02h型号plc是三菱公司的高性能plc，具有运算速度快，通讯功能强，i/o扩展方便，指令丰富等特点。
(2)上位机系统。上位机系统由两台pro-face触摸屏和一台工控机组成。两台触摸屏分别被放置在现场的一层和二层(见图1)，触摸屏能监视现场的工作情况并能完成相应的参数设置和控制任务，在层的触摸屏还要储存100个配方数据，两台触摸屏要保存实际生产中的实际数据。由于现场环境比较恶劣，对触摸屏的要求比较高。pro-faceglc2601t型号触摸屏是pro-face公司一体式控制的先进的hmi，采用铝制型材，具有极好的散热和防尘功能。glc2601t拥有4mbfeprom，具有强大的配方数据储存和管理功能。上位机通过监视和管理整个工厂的生产情况，来协调整整个工艺流水线的生产。对于配料称重系统，上位机可以控制具体的生产中使用哪一种配方，并能够随时调用储存在触摸屏中实际配方数据，实现报表及打印功能。
(3)称重仪表。称重仪表分为配料称，检验称和liuliang称。配料称通过设定的目标量、提前量、慢进量进行1#～6#物料的配料工作并检查配好的物料是否合格；检验称是为了防止在物料的传输工程中有物料的损失从而对物料进行又一次的检测；liuliang称接受来自plc的liuliangpid整定数据进行liuliang控制。在每个料斗的底部有两个应变力式重力传感器，将输出信号传入称重仪表，称重仪表计算两个传感器数值的平均值并作为实际数值，称重仪表还具有100/s的高速a/d转换处理，对于瞬间的重量变化能迅速反应。该称重仪表具有1/1000kg的测量精度。
(4)系统的通讯方式的实现。整个通讯系统是以三菱q02hplc为核心而建立起来的。如图3所示，c24是三菱q02hplc的串行通讯模块，有两个通讯口，一个是rs232，另一个是rs485/422，其中rs232口通过rs232/rs485转换器与九台称重仪表进行自由口通讯，rs485\422口连接两台pro-face触摸屏，两台触摸屏的站地址分别为0和2；三菱q02hplc通过qj71网络模块与工控机进行数据交换，作为melsecnet/h网络(整个工厂所采用的网络通讯方式)的一部分，它们之间通过光纤电缆能够以10mbps的速度进行通讯；qj61是cc-bbbb系统主/本地模块，它与远程i/o模块以cc-bbbb的通讯方式进行连接，其通讯速率为2.5mbps，在这两个模块上分别要进行主站和从站的站号设定，q61作为主站地址为0，远程i/o模块作为从站地址为1[2]。
3.2 软件体系结构
根据前面介绍的控制原理及主要控制功能设计的要求，在gx-developer的软件平台上设计plc的控制程序，整个程序可分为初始化、主程序、通讯读程序、通讯写程序、pid控制五个部分。其中主程序和通讯读程序是循环扫描进行的，通讯写程序为条件执行的，只有当要对称重仪表设定数据时才执行。pid控制程序是定时中断程序，中断时间为50ms，与pid的采样时间相同[3]。
plc与九台称重仪表通过自由口进行通讯。在通讯读程序中plc实时的读仪表的数据，plc发送的报文格式为“起始字节站号数据校验码”，称重仪表根据接收到的信息返回相应的数据。读程序按1-9台仪表的顺序循环读仪表的数据，每个仪表的通讯等待时间为0.5s，及若当plc发送读某个仪表的数据后，在0.5s后称重仪表没有返回数据就进行下一个仪表的通讯。通讯写程序是把触摸屏设定的数据写入到称重仪表中，由于称重仪表是rs485接口，为半双工通讯方式，在进行通讯写程序时要先暂时终止通讯读程序，在写入完成后开启通讯读程序。
4 结束语
配料称重控制系统应用广泛，采用了可编程控制技术，使系统的可靠性和精度大大tigao，实现了自动控制，pro-face触摸屏提供了良好的人机界面并具有强大的数据管理功能，为配料称重控制系统安全、可靠、方便的控制与监视提供了保障，工控机将整个工厂的控制和管理集成在一起。本系统自投入运行以来，运行状态良好，自动化水平达到国内同行业的水平，取得了良好的经济效益和社会效益