1、引言
隨著控制技術、計算機技術和儀表技術等的發展，飼料生產過程已由過去的簡單控制，發展到現在的綜合自動化控制，其控制設備和控制手段都取得了很大的進步。將自動化技術、計算機技術、網絡通信技術和多媒體技術應用于控制系統是現代控制系統的一個發展方向，控制系統不僅具有控制功能，而且具有管理功能；不僅提供數據顯示和聲、光報警功能，而且提供多媒體顯示和報警功能，
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機是壓制顆粒飼料很好的選擇。
對于飼料生產線的自動化技術改造，過去多集中在對重要配方的控制，而較少考慮設備運行安全參數的檢測與控制，這不利于確保生產設備的安全運行。
昆明某飼料廠于20世紀90年代從意大利引進了一套全自動飼料生產線，按工藝設計要求每小時生產3t預混料和6t濃縮料。但由于配料系統精度不穩定，長期采用手動配料，這極大地影響了產品質量、加大了工人勞動強度、降低了生產能力。為此，廠里決定對濃縮配料及打包系統進行技術改造，采用A2USH PLC對該子系統進行控制，用研華工控機替代原上位機，用功能強大的工控軟件CITECT作為上位開發平臺，對整個生產線進行監控管理。該控制系統已投入正常生產運行。實踐表明，該系統性能可靠、自動化程度高、操作方便、經濟效益和社會效益顯著。
2、工藝控制流程
飼料生產流程比較簡單，要求的測控參數主要是開關量，采用PLC作為控制系統的控制主機，完全能滿足要求，且具有很高的性價比。PLC與DCS、FCS控制主機比較，雖然在軟件編寫上工作量較大，但可大大節省投資。本控制系統引入計算機技術和多媒體技術，使控制系統不僅具有就地控制功能，而且具有遠程監控管理功能。利用現代先進的自動化技術，對飼料生產實施自動檢測、控制和管理，從而優化生產條件，達到節能降耗、提高產品質量和產量的目的，同時可減少人員投入和減輕工人勞動強度，消除人為因素對生產造成的不利影響。
3、主要控制內容
飼料生產線自動控制的目標是：在確保生產過程安全穩定運行的前提下，按照配方要求生產出各種合格的飼料產品，同時最大限度地提高設備的效率，以降低單耗。該控制系統的主要控制內容如下。
3.1飼料生產設備的聯鎖控制
根據生產工藝要求，飼料生產設備必須實現自動、逆序、延時和聯鎖控制。設備聯鎖控制的功能主要是開關量控制，即設備的聯鎖啟／停和切換。為保證生產設備的安全可靠運行，避免誤操作，設備聯鎖控制由PLC實現。生產設備設置“聯鎖，非聯鎖”兩種控制方式。選擇聯鎖控制時，設備逆序、延時啟／停；選擇非聯鎖時，每臺設備完全處于由人工啟／停狀態，這主要針對設備調試和維修時使用。緊急狀態時，可以同時全部停機。
3.2稱重量的檢測和控制
飼料生產的一個重要環節就是按指定配方對原料進行稱量，因此，稱重量的檢測和控制直接關系到產品的質量。稱重量由稱重傳感器檢測，并通過變頻器調節料倉螺運機的電機轉速，從而實現稱重量的連續可調。為了提高準確性，每個稱斗裝了三個稱重傳感器。稱重量控制回路提供“自動”、“手動”控制方式。當選擇“自動”控制時，控制系統自動將稱重量控制在給定值，并提供給定值、輸出值的限制，以保證參數控制在指定范圍內，控制回路提供秤重量的上、下限報警功能；在自動控制方式下，控制回路自動作出處理。控制回路的控制方式與料倉給料設備相關聯，當給料設備螺運機停機時，控制回路自動設置為“等待”控制方式，以防止停機時控制回路繼續遞增輸出。
3.3混配料過程的自動控制
本系統具有根據指定配方，自動順序執行配料的功能。進行配料前，首先從上位機的配方數據庫中選定一種配方名稱、各配方量以及該配方的執行批次傳送到PLC中，然后PLC檢測秤門是否關閉，若沒有關閉，則不能執行配料，同時給出報警信號。在配料執行過程中，若原料倉出現缺料或下料故障時，PLC會暫停配料并給出相應的報警信息。當配料完成后，系統自動檢測混合機，若混合機已經啟動且其卸料門閥已經關閉，則按大小秤的順序先后打開秤斗的卸料閥，將已經配好的飼料卸到混合機中進行混合。當混合結束后，系統又自動檢測相關設備，若混合機下面的集料倉中無料、混合機后面的刮板機和提升機都正常工作、混合機前面的秤門已經關閉等，則打開混合機的卸料門閥進行卸料，然后按照事先指定的路徑傳送到成品倉中。混配料過程設有手動、自動兩種工作方式，當選擇“自動”方式時，整個混配料過程由PLC自動完成；當選擇“手動”方式時，可由操作臺上的操作按鈕手動完成。此外，每臺設備都設計了故障報警和顯示功能。
3.4粉碎機、混合機電流量檢測和報警
粉碎機和混合機由兩臺功率較大的電機驅動，其電機電流量需要在線檢測，以判斷設備的運行狀態，并根據運行狀態采取措施。粉碎機和混合機的電流都與設備的負荷有關，一般情況下，負荷量增加，設備電流量也增大。可根據電流量判斷其負荷量。根據PLC記錄的設備電流量，可進行歷史數據的檢索，以便檢查設備的運行狀態。當電流量過大時，進行報警顯示。
3.5 配方的設定與顯示
本系統的上、下位機均可設定配方，即使上位機出了問題，還可在下位機的數據設定單元( FX-30DU)進行設定，并對配方的執行情況進行監控。對秤的實際稱量值，可同時在上位機、FX-30DU單元以及兩個數顯表上讀數，十分方便準確。當PLC出現故障時，還可采用手動方式執行配方，提高了系統的可靠性和產品質量。
4、控制系統的硬件配置
在對飼料生產自動化系統進行設計選型時，應以產品的質量和能否滿足要求為前提條件，然后再綜合考慮技術的先進性、實用性以及使用維護的方便性等。針對飼料生產的實際情況，本著經濟、實用、耐用、好用的設計思想，力求達到較高的性價比。控制系統要便于擴展和維護，便于與其它計算機聯網。控制系統應設有各種權限，便于安全使用和管理。同時應解決好先進與價格的關系，確保控制系統先進的同時，實現低成本自動化。為了提高控制系統的可靠性，便于調試和維護，控制系統采用分布式控制結構( DCS)，由上位站（計算機）、下位站(PLC)、檢測儀表、執行機構等組成。上位站實現對整條飼料生產線的運行監控，包括設備的運行監控、配方的修改及各種參數的設定、實時報表和統計報表的生成、軟硬件報警的顯示等。下位站負責控制，主要實現各種設備的運轉控制、設備聯鎖控制、運轉控制方式的切換以及工藝過程的自動調節等。本系統采用了兩種不同的PLC，其中一種保留原有的GE6系列PLC，用以實現原料儲存與干燥系統(RB)、原料粉碎與加油系統(MB)、硫酸鹽前處理系統(SB)、預混料配料及打包系統(DPB)、維生素及微量元素前處理系統(VB)的控制；另一種是新增的A2A系列PLC，用于實現濃縮配料及打包系統的控制。下位站可以脫離上位站獨立運行。檢測儀表負責控制系統有關參數（如稱重量、電流等）的檢測，執行機構負責執行PLC的命令（控制信號）以控制有關參數。控制系統的組成結構如圖2所示。控制系統主要硬件配置如下。
(l)下位站。采用A2USHCPU-S1 PLC作為下位控制主機，其組成如表1所示。
(2)上位站。采用臺灣研華公司的工業控制計算機作為上位主機，其主要配置為：IPC 610機箱，PCA6001主板，40 G硬盤，256 M內存，3.5寸軟驅，Philips20寸監視器，52X光驅，PS/2鼠標，104鍵盤。
(3)檢測儀表。采用PST稱重傳感器檢測配料量（其中1 000 kg、500 kg、100 kg各用了三個）；采用電流變送器檢測電機電流；采用62個料位計分別檢測各料倉的高低料位。
(4)執行儀表。采用變頻器控制給料電機轉速，從而控制給料量。
5、系統通信的實現
從圖2可見，上位機要實現同時與兩種不同類型的PLC進行通信，這本來是很容易的事情，只要正確設置通信協議并正確組態PLC與上位機進行通信的變量地址即可。但在本系統中，由于GE6系列PLC機型太老（市面上早已淘汰），而該廠又將原系統的所有資料丟失（既沒有編程器，也沒有梯形圖），且在開發新的上位監控系統時，要求不能影響老系統的正常工作，因此，要找到老系統中的PLC通信變量地址就非常困難。最后，采用“竊聽”的方式來獲得這些通信變量的地址，并為此編寫了相應的串行通信軟件。所謂“竊聽”，就是在兩臺通信設備之間接人一臺用于竊聽的計算機（簡稱“竊聽機”），如圖3所示。當兩臺設備進行通信時，采用“竊聽”的方式即可獲得這兩臺設備之間的實時通信數據，且不會影響兩設備的正常運行。
在本系統中，通信設備A就是原來的上位機WORKMASTER，通信設備B就是GE6系列PLC，它們采用RS-232協議進行通信。由圖3可見，竊聽機必須具有兩個串行通信接口，為了實現竊聽，還需根據A、B兩個通信設備所使用的通信協議制作一根專用的通信電纜。根據GE6系列PLC與原上位機的通信電纜和RS-232接口的通信方式，設計制作出能同時用于通信和竊聽的專用通信電纜，其硬件連接如圖4所示。根據兩設備通信時所“竊聽”到的數據，即可獲得PLC的通信地址，從而解決了這一通信難題，實現了在同一臺上位機上實現全線監控。
6、系統的上位監控功能
本系統采用CITECT作為上位監控軟件的開發平臺，它具有良好的開發環境、強大的PLC接口通信協議支持、實時的網絡數據以及高效完整的Cicode監控語言和豐富的函數集等特點，借助此開發平臺，本系統實現了以下監控功能。
(l)整條飼料生產線的運行監控，包括每臺設備的運行狀態顯示、每個料倉的高、低料位的顯示及各種故障的自動顯示與報警。
(2)啟動或停止設備、執行或暫停配料過程、進行傳送物料路徑的選擇等。
(3)進行飼料配方的編輯和管理。在上位機中輸入用戶名和密碼即可進入配方的設定頁，在設定頁上可選擇、修改和增刪各種配方，還可設定所選配方的執行批次等。
(4)實現了混合機的自動計時、配方總量、各種原料的用料量以及每種配方的實際執行批次等參數的自動統計。
(5)采集生產實時數據，并存入實時數據庫，以此制作實時報表和統計報表。在實時報表頁上，顯示各種配方每一批的實際執行情況，即每一批配方的執行時間、各料倉的配方實際顯示值；在統計報表頁上，顯示指定時間內的各種配方執行的總量、批次以及各料倉所用的總量等。可隨時打印實時報表和統計報表。
(6)安全保護功能。本系統設計了各種各樣的安全保護功能，如使用權限和關機保護等。使用權限就是為了對重要設備和重要數據進行保護，在對他們進行操作和查看時，必須要滿足一定的權限級別；而關機保護則是為了防止因操作人員的誤操作而使系統關機，讓電腦在開機時直接運行監控系統，在退出監控系統時就直接關機，同時封鎖監控系統所有頁面中右上角的三個操作按鈕（即最大／小化、還原和關閉）和開始按鈕等。
(7)對有些變量（如混合機的工作電流信號等）提供了趨勢圖，從而直觀地重現和記錄變量的歷史值，以便查閱歷史數據。此外，還可隨時查閱秤門門閥和電機等設備的運行情況和開啟次數等。
(8)為了節約系統的通信點數，對所監控的部分數字量采用“打包”的形式進行傳送，即把幾個數字量用一個模擬量進行傳送，然后再在接收端對該模擬量進行“解包”處理。原本要用上近600個通信點，結果只用了不到500點，從而節約了開發軟件的成本。
7、結束語
本控制系統充分采用現代先進的自動化技術進行設計，實現了先進、實用、好用、耐用的設計指導思想。控制系統集多種控制方法和多種功能于一體。應用結果表明：①控制系統技術先進、質量可靠、功能強大、操作方便；②實現飼料生產的自動化控制，日產量由原來的60 t提高到130 t，達到了節能增效的目的；③采用“竊聽”技術和CITECT開發平臺，實現新／老PLC控制系統的整體監控，具有三維動畫、語音等多媒體功能，人機界面友好，具有軟／硬件報警功能，方便了解報警點和報警狀態。本控制系統從質量、功能、性價比、使用效果等方面都令人滿意，值得推廣應用。
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