PLC在粮食企业集散自动化控制生产线中的应用
时间：2020-12-13 08:02:26 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(中央储备粮通辽直属库，内蒙古 通辽 028021)
摘 要：
文章介绍了可编程控制器(PLC)在粮食企业集散自动化控制生产线改造中的应用，提高了设 备运行的可靠性和工作效率，降低了管理、维护成本，提高了企业效益。
关键词：生产线；
PLC；
自动控制
中图分类号：TS210 文献标识码：A 文章编号：[HT K]1007—6921(2009)06—0109—02
1 背景概述
随着改革开放的大力推进，中国粮食企业经过多年的技术改革获得了突飞猛进的发展，WTO 的加入使中国的粮食企业再一次面临巨大的竞争，这不仅在粮食的质量上要求越来越高， 而且在各方面的要求也越来越高。因此，如何减少粮食进出仓损失，提高控制系统运行安 全、可靠性及粮食调换生产作业的工作效率，成了一个急待解决的问题。
粮食的进出仓需用气垫机、提升机、除尘器等，是通过多台电机、多个电动闸门、电 动三通控制，需按粮食工艺顺序启停设备来实现的。运行过去采用的是人工值守，需要工作 人 员就近观察，按照一定的操作顺序启停机器，增加员工的劳动强度，同时不便于管理。由于 生产规模的扩大及改善员工工作环境的需要，为了便于更好管理设备，提高劳动效率，原有 设备已不能满足需要，必须对原有生产线设备控制系统进行改造扩充。可编程控制器(PLC) 由于具有了体积小巧、易于设计更新、 调试方便、简化线路、操作方便、可靠性高等优点 ，为各种生产线自动化设备提供可靠的控制方案。因此在本生产线自动化控制改造中，采用 PLC来实现原有设备的改造扩充及对新增设备的自动化控制。
2 控制规模介绍
控制系统包括原有生产线及改造新增设备，使用PLC在完成新设备控制的同时还要与原有生 产线进行兼容控制，原有设备的一些动作信号要与新设备进行连锁控制，把原来的一条长气 垫机按实际生产需要改为三条短气垫机，按入仓需要运行各短气垫机，方便操作，节省运行 维护费用，减少粮食破碎。原长气垫机由现场电源控制箱控制，电器控制元件工作条件差， 有粉尘、机械振动大，对元件工作稳定性有一定影响，电器元件很容易损坏，很难保证设备 安全可靠运转，改为三条气垫机的控制部分移至中控室进行集中控制，改善电气元件工作条 件，延长元件使用寿命，减少维修成本费用，保证了设备安全可靠运转，改善输粮工艺流程 控制需要，改造后使完成同样的工作量，使用设备减少，运行费用降低，提高工作效益。
本次PLC改造应用控制系统中，PLC控制设备有4台提升机、17条气垫机（包括新改的 三条气垫机）、75个电动闸门、12个电动三通、6个除尘器，按粮食入出仓工艺要求顺序进 行自、手动控制设备运行，及各种模拟、数字信号若干。PLC接收到设备采样信号的故障信 号及其他反馈信号，控制电机的启动停止及各电动闸门的开闭动作来完成对整个设备的自动 化控制功能。
3 PLC型号配置及控制对象
引用PLC控制系统按粮食作业工艺控制设备运行，根据控制功能要求，需要对设备进行各种 逻辑、顺序、过程控制，包括对设备的手自动控制、各种报警输入、输出，信号反馈等的多 层控制等，对PLC的输入输出的点数要求较多。上位计算机作为人-机操作对话界面，可以 显示实时动态画面和生产流程和工艺参数，可以完成生产工艺参数设定报警。其中，PLC控 制的输入信号包括:操作台的启停按钮、料位计的高、低料位反馈信号、各电机的运行反馈 信号、现场气垫机跑偏信号、提升机的失速信号、电动闸门、电动三通开关到位信号、各种 主要设备电机模拟、数字电流显示信号、各种故障输入信号等共332个输入点，PLC控制的输 出信号包括:气垫机电机、提升机电机、电动闸门、电动三通、状态指示、启停信号输出等 共256个输出点。整个自动控制系统回路中，PLC可以主要采集电机起停、电流、温度等的信 号，作为设备运行的依据。PLC的输入采用24VDC和4～20mA电流信号，输出信号用中间继电 器隔离。使得该系统的抗干扰性，实用性都得到了提高，操作方便，容易维护。
本系统中可编程控制器(PLC)是控制系统的核心，选用了欧姆龙（OMRON） C200H系列中的C2 00HX CPU单元及其3个扩展I/O单元，包括1个C200HX- CPU64-E 模块、4个电源模块CH200HW -PA204、1个直流24V电源 OMRON S8ZJ-6024，22个直流24V输入模块C200H-ID212、15个继电 器型输出模块 C200H-OC225，1个CPU连接底板C200HW-BC101，3个I/O连接底板C200HW-BC101 ，3个模拟量I/O单元C200H-AD003等完成整个电气系统的信号采集、检测、处理、控制。
4 软件设计
根据粮食入出仓生产线的工艺要求，首先确定各个设备动作的先后次序和相互关系，写出PL C各个输入输出信号间的逻辑关系，再由逻辑关系转为梯形图。PLC控制分手动和自动控制两 部分控制，根据系统控制要求，程序设计包括PLC程序及上位机程序设计等。
4.1 PLC控制程序的编制
PLC系统根据控制功能要求，完成控制系统的电机运行状态信号，跑偏信号，电流信号的采 集、显示和存储，需要对设备电机运行进行各种逻辑、顺序、过程控制，包括对设备的手、 自动控制、各种运行故障报警输入、输出控制等，所需数据的采集并存入计算机数据库。具 体包括：
4.1.1 能够在电气控制柜和上位机上分别进行手自动操作控制现场设备运行。
4.1.2 能够按照粮食入出仓工艺控制设备，即入粮时逆着来粮方向启动设备，出粮时顺 着来粮方向停止设备。分别对提升机、气垫机、电动闸门、电动三通、除尘器、采集的电流 信号、声光报警信号输出等按工艺进行了控制编程。
4.1.3 满足每台设备都能进行单机和联机启动。
4.1.4 现场设备的运行状况信号的采集、显示、处理和存储。
4.1.5 对运行的主要电动机的电流采集、检测、转换、显示、存储。
4.1.6 整个自动控制系统回路中，PLC可以主要采集电机起停、电流、跑偏、料位等的信 号，作为设备运行的依据。
4.2 上位计算机控制程序的编制
动态监控系统采用纯中文界面，窗口式图形操作画面，采用“人-机对话”方式，操作人员 通过鼠标操作，可以完成系统的控制、显示、存储。
监控系统由多幅动态画面组成，画面完全符合生产工艺流程，其中主画面为系统监控主画面 。操作人员可以通过动态流程图形完成系统的监视，PLC系统采集的现场数据和控制信号， 设备运行或故障信号均在显示屏上实时显示。
能在上位机动态监控界面进行自、手动转换操作控制现场设备，并且能够在上位机自动运行 设备时可切换成上位机手动运行方式对某个设备将进行操作。满足粮食多种进出仓作业方式 ，并且方便检修维护。在上位机操作远离电气控制设备不直接接触电器元件，大大提高运行 的安全性。
上位机界面中现场工况的实时显示、实时数据的记录与统计分析、历史数据的统计与分析、 现场故障报警信号的处理等功能并形成操作日志和趋势曲线。
监控操作系统采用分级操作管理的方式，分为系统管理员（系统工程师级别）、生产调度员 、操作员、生产管理员等多重级别，设置各级操作口令（可以自行修改），根据操作级别完 成各自操作任务，保证控制系统的安全性和可靠性。
4.3 报警程序设计
各个控制部分或元件出现故障时有声光报警，当报警发生时故障部分设备停止运行，或 进行故障清理后继续运行，或使用手动独立回路单个启动控制系统。故障报警包括各个设备 电机的超过设定电流、设备跑偏、料位计信号、提升机失速等等，采用欧姆龙PLC的编程可 以很好的实现报警控制功能。
5 结束语
项目自动控制系统设计采用欧姆龙（OMRON）C200H系列PLC，具有强大的扩展功能、高 度可靠性及向上兼容性。可扩展远程I/O点，同时可通过网络模块(SYSMAC LINK、ComBus/S 等)与厂中临近的另一套采用欧姆龙（OMRON）C200H系列PLC生产线相兼容组网，也可组成 分布式I/O，减少连线。投入使用两年多，设备的各项技术性能指标均达到了预期要求，系 统工作稳定、操作简单、维护性强、大大提高了工作效率，降低了管理、维护成本，提高了 企业效益，达到生产改造的目的。
