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傳統(tǒng)的飼料配料過程主要是人工完成的。根據(jù)市場對飼料的需求，選擇合適的配方，通過電子秤反饋的重量值，手動操作各種配料的添加和停止。整個生產(chǎn)過程中存在許多不可控的人為因素和非人為因素，無法保證配料過程的準(zhǔn)確性、安全性和連續(xù)性[1]。此外，飼料在封閉的加工環(huán)境中味道很好，生產(chǎn)線上的工人很容易在長期吸入后感到頭暈和惡心。因此，提高配料生產(chǎn)線的自動化水平是現(xiàn)代飼料加工業(yè)未來發(fā)展的主要方向。因此，本文設(shè)計了一套飼料自動配料控制系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控配料過程，設(shè)定生產(chǎn)配方。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計。
1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
飼料生產(chǎn)線由5個原料罐(A~E)、2個稱量釜和1個攪拌釜組成。安裝的1臺稱重儀器和2臺稱重儀器負(fù)責(zé)稱量2個稱量鍋中的原料。配料過程中，原料在加料電機的作用下被泵入稱量釜中；稱取稱量釜中的原料，如果重量合格，打開稱量釜的出料閥，將原料泵入攪拌釜中，等待所有物料稱重，然后攪拌電機開始工作，攪拌結(jié)束后出料，完成一個完整的投料稱量過程。飼料自動配料控制系統(tǒng)由CP1H系列組成。
PLC、觸摸屏、IND560衡器等。相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。作為配料系統(tǒng)的控制核心，PLC通過串行通信單元實現(xiàn)PLC與稱重儀表和觸摸屏之間的RS-232C通信，并實時接收配料數(shù)據(jù)，從而完成對進(jìn)料電機、進(jìn)料閥、攪拌電機和出料閥的控制。
1.2硬件設(shè)計。

1.2.1P1H系列PLC。
為滿足飼料自動配料系統(tǒng)的控制要求，采用CP1H-X40DR-A集成式可編程控制器。為了實現(xiàn)配料系統(tǒng)中PLC與兩臺稱重儀表和一臺觸摸屏RS-232C的通信，選擇了兩塊RS-232C選項板CP1W-CIF01來實現(xiàn)PLC與稱重儀表的通信。選用帶RS-232C接口的串行通信擴(kuò)展單元CJ1W-SCU22，實現(xiàn)PLC與觸摸屏的通信。
1.2.2tcpc7062tx觸摸屏。
本系統(tǒng)選用昆侖某科技有限公司的TPC7062TX觸摸屏，利用其內(nèi)置的MCGS組態(tài)軟件設(shè)計監(jiān)控界面。觸摸屏的COM1端口為RS-232C串口，可以實現(xiàn)RS-232C與PLC的通信[3]。
1.2.3nd560智能衡器。
開發(fā)的IND560智能稱重儀器以其高精度和高可靠性被廣泛應(yīng)用于各種稱重領(lǐng)域[4]。IND560稱重儀的面板按鈕可以修改稱重過程中涉及的重量單位和范圍，并設(shè)置儀器的通信參數(shù)。另外，IND560衡器可以通過RS-232C通訊稱重數(shù)據(jù)，并持續(xù)發(fā)送給PLC，讓PLC根據(jù)原料的實時重量來控制配料過程。
2PLC編程。
2.1控制系統(tǒng)編程。
為了滿足實際配料過程的要求，飼料配料系統(tǒng)包括兩種工作模式，分為手動和自動控制模式。在手動模式下，配料系統(tǒng)要求現(xiàn)場操作人員根據(jù)觸摸屏上的投料配方手動點擊投料的開始和停止按鈕，完成配料任務(wù)。手動模式下的可編程邏輯控制器流程如圖2所示。

在自動模式下，通過在觸摸屏上設(shè)置飼料配方，點擊“自動啟動”按鈕，飼料控制系統(tǒng)可以根據(jù)配方從A到E依次進(jìn)行稱重和配料的過程。當(dāng)原料重量等于配方中設(shè)定的“提前量”時，停止泵送物料，當(dāng)管道中剩余的物料全部進(jìn)入稱量釜時，將原料重量與配方中設(shè)定的“設(shè)定值”進(jìn)行比較。如果二者之差在公式設(shè)定的“允許誤差”范圍內(nèi)，則意味著稱量合格后，才能開始下一批原料的配料過程。自動模式的PLC流程如圖3所示。

2.2報警程序設(shè)計。
報警程序?qū)懺诰幊誊浖﨏X-P中，當(dāng)報警程序觸發(fā)時，報警指示燈一直亮著，觸摸屏的報警屏提示故障信息。只有解決了故障問題，配料系統(tǒng)才能正常運行[5]。
報警程序涉及三種情況。原料a介紹如下:
情況1，如果其他原料(b~e)的選料開關(guān)沒有關(guān)閉，原料a的選料開關(guān)轉(zhuǎn)到啟動狀態(tài)。報警情況1中原料a的PLC程序如圖4a所示。內(nèi)存地址1.01對應(yīng)原料a的選料旋鈕，內(nèi)存地址1.02~1.05對應(yīng)原料b~e的選料旋鈕。
情況2，配料原料時，原料A的啟動按鈕被按下，原料A的選料開關(guān)沒有轉(zhuǎn)到啟動狀態(tài)。報警情況2中原料a的PLC程序如圖4b所示。在圖中，地址0.01是原料A的開始按鈕，地址1.01是原料A的選料旋鈕..
情況3，操作者在配料原料A時，將原料A的選料開關(guān)轉(zhuǎn)到on狀態(tài)后，誤按了其他原料的啟動按鈕。報警情況3中原料a的PLC程序如圖4c所示。圖中，地址1.01是原料A的選料旋鈕，地址0.02~0.05是原料B~E的啟動按鈕..
手動模式下出現(xiàn)各種報警情況，是人為失誤造成的。當(dāng)觸發(fā)三種報警情況中的任意一種時，報警指示燈101.00通電并始終點亮，觸摸屏提示相應(yīng)的報警信息。觸發(fā)警報時的可編程邏輯控制器程序如圖5所示。

2.3處理稱重數(shù)據(jù)的程序設(shè)計。
PLC從IND560儀表讀取的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制ASCII碼，不能直接存儲為稱重數(shù)據(jù)。因此，有必要在編程軟件CX-P中設(shè)計一個處理IND560儀表數(shù)據(jù)的程序，并將處理后的數(shù)據(jù)作為IND560儀表的實際稱重值存儲在指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，供觸摸屏讀取并顯示在觸摸屏的監(jiān)控屏幕上。
PLC處理IND560儀表數(shù)據(jù)的梯形圖如圖6所示。該計劃包括:
第一步，利用MOVD指令進(jìn)行移位操作，將比特、十比特、一百比特、一千比特的權(quán)重數(shù)據(jù)依次傳送到PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)D301的第0、1、2、3比特，在D301中獲得一組BCD碼數(shù)據(jù)。
步驟2，利用邏輯AND指令A(yù)NDW提取D301中的每個數(shù)字，并存儲在D200、D210、D220、D230中；。驗證每個數(shù)字是否為0到9之間的自然數(shù)；經(jīng)過驗證，D301中的數(shù)據(jù)將作為IND560儀器的稱重數(shù)據(jù)。最后，MOV指令將處理后的稱重數(shù)據(jù)保存到D300中，以供后續(xù)使用。

3觸摸屏配置屏幕設(shè)計。
3.1監(jiān)控畫面。
在觸摸屏監(jiān)控畫面中，可以顯示進(jìn)料名稱、秤號、設(shè)定值、提前量、允許誤差、實際值、進(jìn)料狀態(tài)以及兩個稱量釜的出料閥和攪拌電機的工作狀態(tài)。觸摸屏的監(jiān)控屏幕如圖7所示。

3.2配方屏幕。
在觸摸屏的配方畫面中，可以設(shè)置設(shè)定值、進(jìn)給量和允許誤差，點擊“保存配方”按鈕，完成配方設(shè)置。觸摸屏的配方畫面如圖8所示。

3.3報警屏幕。
當(dāng)觸發(fā)配料系統(tǒng)的PLC報警程序時，觸摸屏上會彈出報警畫面。報警信息以表格的形式在觸摸屏報警屏幕上顯示報警日期、時間和報警原因。觸摸屏的報警畫面如圖9所示。

4結(jié)論。
通過對飼料自動配料控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試，實現(xiàn)了飼料配料過程的自動化操作，并在觸摸屏上實現(xiàn)了配料監(jiān)控、配方設(shè)定和報警提示等功能。此外，該系統(tǒng)還可用于其他行業(yè)的配料過程，具有良好的可移植性和廣泛的應(yīng)用前景。

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