PACSystems及觸摸屏在膨化機控制系統改造中的應用

解決方案 １、 膨化機的生產工藝概述

圖１　膨化機的基本結構

　　膨化機由冷卻、安全、面粉及生產用水供給、擠壓加熱、擠出頭等幾部分組成。 　　冷卻系統有變頻器控制冷卻水的流量，一般在調節好后在生產過程中不再調節。 　　安全系統主要由安全繼電器控制，一些安全開關如護罩限位等接入安全繼電器，安全繼電器的輸出送入PLC，一旦有安全開關動作立即停機并在HMI上報警。 　　生產用水的供給由水泵完成，速度由變頻器控制。面粉供給先由設備頂部的一臺電機帶動鉸龍再經過電磁閥控制的分配器將面粉送至兩個供料斗，兩個供料斗上斗裝有重量傳感器，當某一料斗中面粉重量超過設定值時，電磁閥控制的分配器則自動改為向另一料斗供料，若兩料斗中面粉重量同時超過設定值則會暫停向料斗供料。，面粉進入料斗后，由兩臺Baldor electric Co. 生產的直流電機及控制器通過送料機構勻速將面粉送入腔體，送料設定通過PLC的模擬量輸出點控制供給速度，供水和供面速度要根據不同產品并與主機配合。 　　擠壓和加熱部分在一個狹長的腔體內完成，腔體內有兩個螺桿，主電機帶動螺桿旋轉，將加入腔體的面粉和水混合擠壓到腔體的中間擠出頭處，通過調節主電機和加水加料的速度即可調節腔體內的壓力。主電機是一臺70KW的直流電機，直流控制器為英國CT公司生產的MENTOR系列直流電機控制器。腔體劃分為五個單元，每個單元由一個溫度傳感器測量其溫度，并有一個加熱棒加熱，為保證產品質量，要求其溫度必須根據產品的不同保持在相應溫度。 　　擠出頭處同樣有加熱棒和溫度及壓力傳感器，為保證產品質量，對此處的溫度壓力根據不同產品也有嚴格要求。此處還有一個切刀，由電機帶動，依據不同產品和主軸速度由變頻器調節切刀速度。 ２、 膨化機控制系統中GE產品配置

一、 控制系統的構成 　　如圖，膨化機的控制系統主要有PLC、觸摸屏、執行機構、檢測元件組成。計算機通過以太網PLC聯機下載程序并監控設備的運行。觸摸屏通過Modbus 485通訊協議與PLC進行通訊，時時顯示設備的運行狀態，并對進行設備啟動、停止設定各個運行參數等操作。執行機構負責執行PLC的指令，具體執行相應的動作。檢測元件將設備的狀態、參數等送入PLC。此次改造保留了原來的檢測及執行機構，并對其余部分進行了改造。

圖２　控制系統的構成

二、 膨化機的自動及手動控制 １、手動操作 在觸摸屏上打開圖３所示的界面，按照工藝要求設定好各點溫度設定值和加面斗的上下限，并按步驟１所需參數設定主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等。然后打開圖４所示界面，依次啟動主軸、加水、加面、切刀等，待穩定后按步驟２參數要求逐步主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，如此反復再經過步驟３、步驟４步驟５，最終達到工藝要求的技術參數。待生產結束時，首先按照步驟４的參數要求降低主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，然后依次按照步驟３、步驟２、步驟１的參數要求逐步降低主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，最后重新回到圖３所示的界面，依次關掉設備。

圖３　手動生產參數設定畫面

圖４　設定生產操作畫面

２、 自動操作 　　手動操作繁瑣、所需時間長、對操作人員的經驗要求較高，所以，客戶要求我們增加自動操作，并要求生產配方可存儲，輸入一次后在下次生產相同產品時只要將原配方調出使用即可，無需重新輸入。

 圖５　配方輸入及存貯畫面

　　為此，我們設計了相關的HMI畫面和相關的程序。首先打開圖５所示的自動生產界面，首先選擇配方號，按照工藝要求輸入相應的工藝參數，然后按存儲鍵，CPU會根據配方號將當前的參數值送入相應的不同內存區域并保存起來，改變配方號，輸入不同產品的工藝參數并按存儲鍵。生產某種產品時，輸入相應的配方號，按激活鍵，CPU會根據配方號將相應內存區域的的參數值送入當前參數的存儲區域并在界面上顯示，按自動開始鍵，設備會在程序控制下逐步自動改變參數設置，最終達到設定的生產參數值。生產結束時，按自動停止鍵，設備會在程序控制下逐步自動降低參數設置，最后依次停止設備。

實施結果 　　該項目目前已全部完成，手動操作完全達到改造前的狀態，新增自動操作大大 　　方便了客戶的操作并提高了生產效率，得到客戶的肯定。 　　本次改造項目的PLC、觸摸屏等產品均采用GE智能平臺的產品，感覺方便易用、性能可靠。特別是PLC的PID調節功能和工程量單位轉換功能。PID調節簡單方便，調節精度高，很好保證了膨化機生產過程中對溫度的嚴格要求。在進行改成了單位轉換時，只要改變硬件組態時的參數設置，無需在程序中做工程量單位的轉換。 　　因此，我們相信GE智能平臺的自動化產品能夠在食品機械的改造和制造提供極好的解決方案。