基于易控组态软件和PLC的送料系统设计.pdf

第 3期 总第 1 6 0期 2 0 1 0年 6月 机 械工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG 8 L AUT0M AT1 0N No．3 J u n ． 文章 编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 0 0 3 0 1 5 5 0 2 基 于 易控组 态软件 和 P L C 的送料 系统设计 王春峰 ，张明宝 ，史夏 丽 ，王清清 南京信息职业技术 学院 机 电学院，江苏 南京 2 1 0 0 4 6 摘 要 介绍 了基 于易控工控组 态软件和 可编 程控制器 P L C的送料 系统 ， 阐述 了系统的硬件组成、 软件设计 ， 并 模拟显示 自动送料 系统 的全 部工作过程 ， 实现 了实时监控 。 运行 结果表 明该 系统 能有效地 完成控制任务 ， 具有 一 定的工程实用价值 。 关键词 送料 系统 ；可编程 控制器；易控组态软件 中图分 类号 TP 2 7 3 文献标 识码 A 0 引言 在养 殖行 业应 用 自动送 料 系统 可 以降低 饲 养人 员 的劳动 强度 ， 提 高养殖效益 。 如 国外 的牲 畜养殖场 在上 个世 纪就实现 了机械化 、自动化 ， 喂料 、 喂水 、 控温 、 换 气全部由电脑 自动控制， 饲喂系统定时将饲料由舍外储 料塔输送至食槽，实现了自动化喂料 ， 避免了牲畜的采 食不均，减少了牲畜的争斗致伤， 且饲喂量可根据牲畜 生理 阶段 的不同而变化 口 ] 。 目前 ， 我国养殖 企业 的机 械 化、自动化程度还较低 ，没有形成规模，大部分养殖企 业考虑到机械化养殖设备一次性投资比较大、 成本回收 相对较慢等因素， 对于机械化和 自动化养殖还采取观望 的态度， 但随着劳动力成本的不断提高， 人工养殖在市 场经济下已不具备竞争力 ，可以预期我国机械化、自动 化养殖的发展速度将会不断加快 。 基于这些因素 ， 本文 设计了中小型养殖场的自动送料系统。 1 送料 系统的硬 件 设计 送料系统主要是针对养猪场和养鸡场。 送料系统设 计 为双层 ， 这 不仅节 约了土地 ， 而且为集 中化管 理提供 了便利。硬件结构也分为上、下两层 ， 分别记为下层一 号线、下层二号线、上层三号线、上层四号线，每条线 上设有 4个加料点。自动送料系统结构示意图见图 1 。 送 料系统 具有 自动与 手动 两种 工作 模式 ，两者 之 间的转换 由开 关控 制 。 手 动模式 可 以使 料 斗实现 点动 的 向上 z轴 方 向 、 向下 z轴方向 、 向左 x 轴方 向 、 向右 x 轴方 向 、 向前 y轴方向 、 向后 y轴方 向 运动 ， 以及料斗 的打开和关闭等控制。自动模式可以循序实现饲喂过 程，其工作流程如下 首先料斗在初始位置加料 ，当 料加满后 由传感器发 出信号给 P I C， 控制料斗往下层 一 号线 加料槽 运 动 ， 到达 下层 一号 线 的加料 点后 停止 ， 同时料斗的电机启动并开始加料 ，加料完成后继续前 进 ，一直 加完 4个位 置后 回到初始 点 ，即完 成 下层一 号的加料工作 ；之后 ，料斗回到初始点，等待给料斗 图 1 自动 送 料 系统 结构 示 薏 图 加 料 ， 当料 斗加 满后 会 自动 往下 层二 号线 加料 槽运 动 ， 并依次给 4个加料点加料；加料完成后回到初始点等 待加料 ，当加满料后往上层三号线依次给各个加料点 加 料 ；之后 ，回到初 始 位 置加料 ，当料 斗加 满后往 上 层四号线 的加料点依次加料 ， 加完料后回到原点位置， 至此整个 自动加料过程结束 。 2 送 料 系统 的 软件 设计 收稿 日期 2 0 0 9 1 0 - l 2 ；修 回日期 2 0 1 0 - 0 1 一 l 7 作者简介 王春峰 1 9 7 9 一 ， 男 ， 江苏海安人 ， 讲师 ， 硕士 ， 研究方 向为机 电一体化技术 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 6 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 0 年 第 3 期 根据养殖场系统的控制要求 ，P L C控制器主要是 实现对料斗的左右 x轴方向 、 前后 y轴方向 、 上下 z轴方向 各个方向上的控制以及料斗的电机控制 ， 通 过位置传感器来定位并向上位监控机传送各种信息。 由 此设计的自动送料系统基本结构框图如图 2所示。 根据系统控制工艺的要求 ， 由其相互逻辑关系 ， 可 以得到系统的 自动控制流程图，如图 3 所示。 3 上位机监控系统的设计 易 控组 态 软件是 一套 通 用 的监控 和 数据 采集 S C AD A 软件 ， 亦称组态软件[ 3 ] 。 易控以功能强大、 性 能稳定、图形精美、易学易用、开发高效、扩展容易 等优点为 自动化系统提供 了理想 的监控解决方案。 针对送料系统的实时监控任务 ，采用了易控软件 开始 ] 自动 I 原点加料 手动 1人N N 是否加 满 ＼／ 』 下一 线 是 否是 口 料位置 ＼／ Y I 放料 放料 结束否 依次放料 ，直到 下一线放料结束 放料结束 N Y 原 点加料 是 否加满 ＼／ Y I 下二线 是 否是 Ⅱ 料位置 放料 放料 结束否 依次放料 ，直到 下二线放料 结束 N N ／＼＼N 放料结束 ＼／ ／Y 实现了加料、送料以及放料的组态过程 ，实现了远程 监控任务，其实时监控界面如图 4 所示 。 图 2 自动送 料系统 的结构框 图 r 一 盒 是 否 加 满 上三线 l 是否是 、 Ⅱ 料位置 放料 放料 结束否 l 依次放料，直到 1 上三线放料结束 图 3送料系统的自动控制流程 图 该系统能完全模拟显示加料 、送料以及放料的全 部工作过程 ，实现对其实时监控 的任务。 本 系统经 过实 际运行 ，性能 稳定 可靠 ，操 作简单 方便 ，完全符合设计要求 ，达到了良好的控制效果。 4结语 本文利用易控 I NS P E C 全中文工业 自动化控制 组态软件和可编程控制器 ， 设计了 自动送料监控系统 ， 该系统不仅实现 了送料的 自动化 ，而且实现了在线监 控任务， 保障了控制系统的安全可靠 。 运行结果表 明， 该系统测控界面好， 便于操作 ， 具有较高的应用价值 。 N Y 原 点加料 是否加满 ＼／ 上 四线 是否是 口 料位 ＼／ 放料 放料结束否 依次放料 ，直到 上 四线放料 结束 N N ／＼ ＼N 料 结 束 ＼／ Y 图 4 系统监控主画面 参考 文献和 英 文摘 要 转第 1 5 9页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 3 期 机 械 工 程 与自 动 化 1 5 9 上述试验给出了 自适应逆控制器的控制效果 ，从 定性的角度来看控制效果 良好 ， 完全达到了控制要求 。 2 O 1 ． 5 1 ． 0 O 5 靼0 Ⅱ 坦一O _ 5 1 0 1 ． 5 2 ． 5 ． O 8 ． 2 3 _1 2 3 1 5 0 7 嚣一 一 O 9 1 7 2 ． 5 3 3 1 6 8 7 1 6 4 1 ． 4 04 5 9 ． 6 3 2 7 7 ． 8 信号长度 图 4 随机波形离线建模后控制 图 信 号长度 6结 论 通 过 自适 应 逆 控 制 器对 随机 波 形 进行 控 制 试验 ， 试 验结果 满 足控 制 精度 ，效 果 良好 ，系 统可 以很好 地 实 现 时域 的 “ 波形 再现 ” ，同时 在频 域上 满足 3 d B 的 精 度要求 。 3 l 2 3 1 5 O 7 嚣_ 【_ l 一 O 9 1 7 2 5 3 ．3 1 6 8 7 ． 2 图 6 1 7 3 3 ． 0 1 7 7 8 ． 8 1 ． 5 1 8 7 0 ． 3 信弓长度 随 机 波 形 再 现 修 正 后 控 制 图 参考 文献 [ 1 ] 曹树 谦 ， 张文德 ， 萧龙翔． 振 动结构 模态 分析 [ M] ． 天津 天津大学 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 2 ] 赵文哲． 基于 自适应 逆控制 方法 的振 动控制 系统的研究 [ D ] ． 西安 西安交通大学 ， 2 0 0 8 3 2 3 6 ． [ 3 ] B ．威德 罗 ， E ．瓦莱斯． 自适应 逆控制 [ M] ． 刘树 棠， 韩崇 昭， 译． 西 安 西 安交 通大学出版社 ， 2 0 0 0 ． 图 5 随机 波形 系统 受 干 扰后 控 制 图 A Ne w W a y o f Vi br a t i o n Env i r o nm e nt Te s t GUO Ji a， LI Yon g ho ng No r t h Univ e r s i t y 0 {【 h i n a，Ta i y u a n 0 3 0 0 5 1 ， Ch i n a Abs t r a c t The c o nt r o 1 s y s t e m i s t he c o r e o f a v i br a t i o n e n vi r o nme nt t e s t i ns t r ument ，but t he t r a di t i o na l s ha ke r c o nt r o l l er s c a n no t r e pr od uc e t he hi s t o r y i n t he l a b or a t o r y t o r e p l a c e t he f i e l d t e s t i n r e a l wor ki ng e nv i r o nmen t s． Thi s pa pe r pr e s en t s a ne w v i br at i on e n v i r o n me n t t e s t me t h o d u s i n g a d a p t i v e i n v e r s e ， wh i c h i d e n t i f i e s t h e i n v e r s e o f t h e c o n t r o l l e d s y s t e m t r a n s f e r f u n c t i o n a n d c o n n e c t s t h e s ys t e m a s s e r i e s c o nt r o l l e r t o c ha ng e s y s t e m’ S dy n ami c c ha r ac t e r i s t i c s i n a n op e n l oo p c o nt r o1 ． The c o nt r ol i n t i me d oma i n i s ac c omp l i s he d an d wav e f or m r e pr odu c t i o n i S r e al i z e d． Ke y wo r d s v i b r a t i o n e n v i r o n me n t t e s t ；a d a p t i v e i n v e r s e c o n t r o l ； s y s t e m i d e n t i f i c a t i o n； t i me d o ma i n r e p r e s e n t a t i o n l⋯l⋯⋯⋯lm’mlm”l ib mmⅢl，mlm，，m’’ ，mm，’mm，，’ ml，，，ll- m，’lll ，， 上 接第 1 5 6页 参考文献 [ 1 ] 张晶． 用机械 化实现 自动 化标准 化系统 管理 [ J ] ． 猪业科 学 ， 2 0 0 8 2 3 8 3 9 ． [ 2 ] 郭长华 ． 国外 养猪 生产状 况t- J ] ． 中 国畜牧 杂志 ， 2 0 0 2 5 3 9 40 ． Fe e d i ng S y s t e m Ba s e d o n I NS PEC C0 nf i g u r a t i 0 n S o f t wa r e a n d PLC WANG Ch u n f e n g，ZHANG Mi n g b a o，S HI Xi a l i ，W ANG Qi n g q i n g Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l I n s t i t u t e ，Na n j i n g C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n T e c h n o l o g y ，Na n j i n g 2 1 0 0 4 6 ，Ch i n a Abs t r a c t I n t hi s p a pe r， a f e e di ng s ys t e m ba s e d o n I NSPEC c on f i g ur a t i on s of t war e a n d PLC i s i n t r od uc e d． Th e d e s i gn of bot h ha r dwa r e a nd s o f t wa r e i s de s c r i b e d．The a ut oma t i c f e e di ng pr oc es s i s s i mul a t ed， a nd t he who l e wor ki n g pr o c e s s i s mo ni t or e d i n r e a l t i me ． The s y s t e m c a n f i n i s h c on t r ol l i ng t a s k e f f e c t i v e l y． I t i s o f s ome t he or e t i c al an d pr a c t i c a l va l u e s． Ke y wo r d s f e e d i n g s y s t e m ；P LC ；I NS PEC c o n f i g u r a t i o n s o f t wa r e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m