基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統設計

李瑞建，劉艷芳

（1.山東奧諾能源科技股份有限公司，山東 濟南 250101；2.山東小鴨集團洗滌機械有限公司，山東 煙臺 265622）

0 引言

氨基酸造粒是指通過一定的工藝流程，將完成研磨的細碎粉料，通過對其的干燥處理與摻入黏合試劑等方式，將粉料制作成一種具有流動性的顆粒物體。此種工藝目前常被市場應用在塑性物質加工方面，隨著我國現代化工藝生產技術的不斷革新，氨基酸造粒的效率與質量也存在顯著性的上升趨勢[1]。在此過程中，與氨基酸造粒相關的干燥設備種類也愈發豐富。但綜合我國市場對此方面的研究可知，對氨基酸造粒通過設備進行干燥處理，不僅需要控制時間，也需要控制溫度，無論在生產制造的任何一個環節中出現了問題，均會在某種程度上對氨基酸造粒造成負面影響。因此，如何提升有效控制氨基酸造粒干燥設備運行，成為了生產單位的關注重點[2]。早期在相關此方面的研究中，生產單位常采用“聽”設備運轉聲音的方式，進行干燥設備運行控制。即在不同條件下，氨基酸造粒干燥設備運行所發出的聲響是不同的，但此種控制方式往往會存在不可避免的誤差。為解決上述問題，在本文的研究中，提出了PLC技術的應用，并開展了氨基酸造粒干燥設備自動控制系統的設計研究。期望通過應用本文設計的系統，做到對干燥設備運行的自動化控制，實現為氨基酸造粒提供更加良好的技術支撐。

1 硬件設計

1.1 FS-300凍干裝置設計

為了滿足本文系統的運行需求，本文系統將選擇FS-300凍干裝置作為系統主要設備[3]。提出的裝置構成及功能如表1所示。

在完成對FS-300凍干裝置零構件構成及功能的分析后，對FS-300凍干裝置主要技術參數進行設定。如表2所示。

綜合上述表1與表2中內容，完成對FS-300凍干裝置的設計。

表1 FS-300凍干裝置零構件構成及功能

表2 FS-300凍干裝置技術參數

1.2 監控裝置設計

監控裝置的作用在于實時監控氨基酸造粒干燥設備的運行情況，并在兼顧氨基酸造粒生產效率與經濟條件的前提下，為操作者提供一個相對簡潔的功能界面。綜合本文系統設計需求，采用集中監控的方式，對監控裝置進行設計[4]。監控裝置構成如下表3所示。

表3 監控裝置構成

按照標準化的方式，安裝監控裝置，在完成對裝置的安裝后，需要對完成安裝的監控裝置進行試運行，確保裝置穩定運行，且指示燈無故障后，裝入系統使用。

2 軟件設計

完成系統硬件設計后，在軟件部分，本文基于PLC的可程序設計性，將其應用到氨基酸造粒干燥設備自動控制中，具體應用流程，如圖1所示。

圖1 系統軟件運行原理

如上述圖1所示，在下述研究中，主要將其分為3步實現，針對上述3步主要流程的具體研究內容，詳見下文。

2.1 基于PLC采集設備自動控制數據

在軟件設計過程中，按照對應設計原則，基于PLC采集氨基酸造粒干燥設備自動控制數據。本文選取3個端口，分別表示為PLC（1.0/2.0/3.0），完成設計后，在干燥設備運行過程中，采集其終端數據。將PLC（1.0）定義為“0010”通信方式，隨后兩個端口的通信地址分別表示為“01010”與“1010001”，在完成終端數據的定位后，輸入通信指令，使數據呈現一定并行排列方式，從而輸出端口數據。

2.2 建立PPI高級設備自動控制協議

在完成設備自動數據采集工作的基礎上，本文將應用Interbark通訊網絡，遵循高級協議內容，在支持多路同步自動化的行為上，建立PPI高級設備自動控制協議，對循環的次數進行具體限制。本文建立的PPI高級控制協議具體信息，如表4所示。

表4 PPI高級控制協議具體信息

結合表4所示，考慮到實際氨基酸造粒干燥設備自動控制過程中，信息量不大。上述設計的PPI高級控制協議即可滿足該設備自動控制需求。

2.3 氨基酸造粒干燥設備自動控制

結合本文提出PLC技術的應用，按照信號濾波的表述方式，將平流電轉變為交流電，并記錄每次數據發生變化的行為，通過控制信號電壓值，實現對終端電壓數據與信號的有效控制。并以獲取的數據為依據，進行氨基酸造粒干燥設備在不同運行狀態下耗能的分析。假定輸出的數據值較之前低，則可保留數據，倘若輸出的數據值較之前高，則保留兩組數據中數值較低的一組。綜上所述，通過調控數據，實現在不同滿載狀態下，對數據的控制，從而實現在終端對信息頻率的有效控制。綜上所述，可以利用PLC對該設備狀態進行判定，進而對氨基酸造粒干燥設備運行全過程進行自動控制，為其自動控制提供強有力的方法支持[5]。綜上所述，完成對基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統的軟件設計。

3 對比實驗

在完成上文對系統硬件與軟件設計的前提下，設計如下所示的對比實驗，希望通過此次對比實驗，證明本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統在應用中，具備顯著的效果。在實驗實施前，需要對實驗所需材料進行準備。相關內容如下表5所示。

表5 對比實驗準備

在完成實驗準備工作后，執行此次對比實驗。實驗過程中，分別使用本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統，及傳統自動控制系統，對氨基酸造粒干燥設備的運行進行控制。記錄上述表5提出的相關參數。完成對比實驗后，輸出實驗結果，如下表6所示。

表6 對比實驗結果

如上述表6所示的實驗結果，能夠看出，本文系統可在預計時間內完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進行干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統可對設備運行的多項參數控制在允許誤差范圍內。而傳統控制系統不僅無法在預計時間內完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進行干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統可對設備運行的多項參數控制已經超出允許誤差范圍。為此得出本次對比實驗的結論：相比傳統的自動化控制系統，本文設計的基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統，在對干燥設備運行的全過程控制中，更好地控制多項指標參數，使氨基酸造粒干燥處理效率更高。

4 結語

本文從硬件設備與軟件功能兩個層面，開展了基于PLC的氨基酸造粒干燥設備自動控制系統設計研究。并通過對比實驗證明了本文系統可在預計時間內完成對氨基酸造粒物料的干燥處理，且干燥設備在運行的全過程控制中，系統可對設備運行的多項參數控制在允許誤差范圍內。