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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2021-08-04 11:26:53 |來源:網絡轉載
PLC技術所采用的存儲器是可變程序的存儲器,是互聯(lián)網發(fā)展到一定程度的產物,當前已經被廣泛應用在建筑業(yè)、電力行業(yè)等[1](1)。我國飼料行業(yè)于20世紀70年代正式起步,經過幾十年的發(fā)展,已經形成了比較完善的飼料工業(yè)體系,包含飼料加工、飼料添加劑和飼料器械制造、飼料教育、科研、資料檢測和標準等多方面。從上世紀90年代開始,我國的飼料工業(yè)已經連續(xù)十幾年位列世界第二,成為了名副其實的飼料大國。在2010年,我國飼料工業(yè)首次超過了美國,位列世界第一[2](30)。飼料行業(yè)的快速發(fā)展,必然對我國飼料相關企業(yè)提出更高的要求,需要積極跟隨時代發(fā)展的潮流,探索最新的技術,促進飼料行業(yè)長遠發(fā)展。飼料稱量和包裝是飼料行業(yè)的重要組成部分,同樣需要不斷改善,提高飼料行業(yè)的生產效率。
一、PLC控制技術概述
PLC的全稱ProgrammableLogicController,其中文名稱為可編程邏輯控制器。在具體的應用中,此種技術所應用的是可編程的存儲器,在內部的順序控制、運算、定時、計數(shù)、算數(shù)等方面都執(zhí)行面向用戶的指令。其輸入和輸出主要通過數(shù)字方式或者模擬方式實現(xiàn)。
微處理器是PLC技術的核心,支持一系列的數(shù)字操作運算。PLC技術最初就是專門為工業(yè)生產所設計的,通過專門的內部處理器執(zhí)行各種各樣的指令,以數(shù)字或者模擬的方式輸入和輸出操作指令,實現(xiàn)對器械和整個生產過程的控制。當前互聯(lián)網技術已經普及,滲透到人們生活的方方面面,PLC技術的應用也是互聯(lián)網技術和傳統(tǒng)繼電接觸控制技術相結合的產物。與傳統(tǒng)的繼電控制技術相比,PLC技術具有更好的靈活性和通用性,具有低功耗、高可靠性的優(yōu)點。它可以充分發(fā)揮微處理器的作用,也能夠將現(xiàn)場操作人員的習慣和技能考慮在內,尤其是在編制PLC的相關程序時,不需要專門運用復雜的計算機編程語言,通過簡單的繼電器梯形圖就可以實現(xiàn)程序編制,不僅方便易學,而且也方便進行查錯和調試。
二、以PLC控制為基礎進行飼料稱量和自動包裝的必要性
(一)我國飼料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢
我國飼料行業(yè)在改革開放之前就已經萌芽,之后才正式作為一個工業(yè)門類得到發(fā)展。大概分為三個階段:(1)起步階段。改革開放之后,我國專門成立了飼料局,一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)、畜牧部門和農場等都開始興辦飼料加工廠。在其他食品部門、化工部門、醫(yī)藥部門、輕功部門和器械部門的支持下,飼料原料加工工業(yè)和飼料添加劑、飼料機械部門得到發(fā)展。經過兩年時間的發(fā)展,我國糧食部門建成了143家1.5噸以上的飼料廠[3](10)。1984年,國家將飼料工業(yè)正式納入國民經濟和社會發(fā)展規(guī)劃之中,我國飼料工業(yè)由此得到快速發(fā)展。(2)高速發(fā)展階段。我國飼料工業(yè)在1985年至2000年期間得到快速發(fā)展,1991年,我國飼料總產量位居世界第二;截止到上世紀90年代末,我國已經成功建立起比較完善的飼料工業(yè)體系[4]
(74)。另外,飼料機械制造工業(yè)和添加劑工業(yè)都得到快速發(fā)展,飼料相關的教育和科研領域也取得了長足的發(fā)展,并建立起統(tǒng)一的飼料標準體系。(3)提升階段。自2000年至今,隨著我國改革開放進入深水區(qū),我國的經濟發(fā)展也進入新常態(tài),發(fā)展速度放緩,進入整合提升階段,飼料工業(yè)發(fā)展也進入到依法興飼、依法治飼的階段。隨著國家對飼料行業(yè)的整合提升,一些小型飼料工廠退出市場,由一批年產100萬噸的大型飼料企業(yè)集團引領飼料工業(yè)的發(fā)展[5](3)。隨著我國飼料工業(yè)規(guī)模的不斷擴大,急需提高其各個環(huán)節(jié)的自動化水平。目前,我國飼料行業(yè)的自動化程度仍然較低,互聯(lián)網的優(yōu)勢未得到有效利用,甚至不少飼料生產企業(yè)依然沿用傳統(tǒng)的人工稱量和裝袋手段,不僅需要大量的人力,提高了勞動成本,而且也無法實現(xiàn)高效準確稱量。為了提高我國飼料行業(yè)的信息化水平,降低生產成本,提高生產效率,就必須在各個環(huán)節(jié)提高機械化、自動化水平,使飼料企業(yè)獲得更好的社會效益和經濟效益。
(二)滿足新時代飼料行業(yè)發(fā)展的需求
根據(jù)中國飼料行業(yè)信息網的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年,中國成品飼料年度總產量18,053.38萬噸,同比下降2.09%。其中豬料產量6,671.46萬噸,同比下降1.16%;蛋禽料產量3,206.58萬噸,同比下降2.01%;肉禽料產量5,462.34萬噸,同比下降2.07%;水產料產量1,514.27萬噸,同比下降7.97%;反芻料產量798.36萬噸,同比增長0.89%。其他料產量400.38萬噸,同比下降0.38%。水產料成為本年度同比下降幅度最大的品種,這與本年度極端惡劣天氣的影響密切相關。
從全價料、濃縮料及預混料的年度產量變化看,2016年,中國畜禽及水產全價料總量同比下降1.65%,濃縮料總產量同比下降4.15%,預混料同比下降3.64%。與全價料增幅相比,濃縮料的增幅比全價料低了2.51個百分點,預混料的下降幅度比全價料低了2.00個百分點。其中豬料濃縮料比其全價料增幅低了5.34個百分點,預混料增幅比全價料低了
5.02個百分點。蛋禽全價料占比呈下降趨勢,濃縮料和預混料占比在增加,這是蛋禽養(yǎng)殖行業(yè)規(guī)?;潭雀?,自配料占比較大導致的結果。肉禽濃縮料增幅比其全價料增幅低了4.72個百分點,預混料增幅比全價料低了3.43個百分點。濃縮料和預混料增幅明顯低于全價料增幅,導致飼料年度總產量增長出現(xiàn)虛高。
從上述數(shù)據(jù)來看,我國2016年飼料生產總體呈現(xiàn)出下降的趨勢。當前互聯(lián)網在農業(yè)生產中已經得到較好發(fā)展,促進了傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)的轉變。飼料行業(yè)也應通過改善各個環(huán)節(jié)的技術,實現(xiàn)傳統(tǒng)飼料生產向現(xiàn)代飼料生產的轉變。
三、基于PLC控制的飼料稱量和自動包裝的實現(xiàn)
(一)基于PLC控制飼料稱量和自動包裝的系統(tǒng)框圖和原理
以PLC技術為基礎實現(xiàn)飼料的稱量和自動包裝,需要運用放大器、稱量傳感器和PLC,以此構成測控系統(tǒng),完成對飼料的稱重、計量和包裝等工藝[6](17)。如圖1所示,以PLC技術為核心,再運用各種機械裝置和電動執(zhí)行器、放大器等,實現(xiàn)對飼料的動態(tài)在線稱量和包裝。
圖1基于PLC的飼料稱量和自動包裝框架圖
從圖1中可以看出,成品倉位于稱斗的上方,主要是收集飼料生產過程中那些散裝的成品料。在成品倉的下端則是進料裝置,當電動機被啟動時,位于成品倉中的散裝飼料就會被傳輸?shù)椒Q斗中進行稱重。將兩個S梁式應變式的拉力傳感器安裝在稱斗上,這樣傳感器就會將稱斗的質量信號直接轉變成電壓信號,在放大器的作用下會將這些數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絇LC模擬器中對數(shù)據(jù)進行相應的處理,如果所獲得的數(shù)據(jù)達到事先設定的預定值時,PLC就執(zhí)行停止命令,停止下料。在PLC系統(tǒng)的控制下,打開稱斗門,并且控制打包機,將成品散裝飼料進行裝袋包裝后,經過皮帶傳送機將包裝好的飼料傳輸出去。這樣就在PLC技術的控制之下實現(xiàn)了對飼料的稱量和自動包裝。
(二)基于PLC控制飼料稱量和自動包裝的系統(tǒng)構成
基于PLC控制,實現(xiàn)飼料稱重和自動包裝,需要運用控制器、稱量傳感器等相關設備[7](1)。第一,稱量傳感器的選擇。當前,在已經應用PLC控制飼料稱量和自動包裝系統(tǒng)的飼料企業(yè),應用較多的稱量傳感器是電阻應變式傳感器,分為半導體應變式和金屬絲電阻應變式兩種形式。前者在溫度和精度上不如后者,但靈敏度較后者高一些,價格也比后者少一半。后者則具備了重復性好、線度好、溫度影響小、精度高等方面的優(yōu)點,但其價格比較高,且靈敏度也較低。在實際的飼料稱量和自動包裝系統(tǒng)中,應用最多的稱量傳感器是半導體應變式傳感器,型號為T-BX,因為這種型號的傳感器是S型結構,采用串聯(lián)的方式,較為方便。第二,控制器的選擇??刂破髟谡麄€系統(tǒng)中起著至關重要的作用,因此在設計飼料稱量和自動包裝系統(tǒng)的過程中,不僅需要實現(xiàn)開關量控制,也需要設計分辨率比較高的模擬量通道。
(三)影響系統(tǒng)準確性、靈敏性的原因及解決策略
在PLC控制飼料稱量和自動包裝的過程中,會受到主客觀因素的影響,導致稱量的效果和預先預估的效果不一致。比如整個系統(tǒng)的電壓以及元器件的老化都會對系統(tǒng)的準確性產生不良影響。要及時檢測元器件,熟練掌握分選和測試工藝,以此來提高稱量的精度[8](169)。而系統(tǒng)想要順利完成稱量和自動包裝工作,需要保持高度的靈敏性。系統(tǒng)在實際的應用過程中會受到外部電壓或者內部噪聲的影響,降低系統(tǒng)的靈敏性。要提高系統(tǒng)靈敏性,可以對市場上所生產的器械設備進行對比,選擇噪聲比較低的器件,或者使用雙層屏蔽的方式來提高系統(tǒng)的靈敏度。農業(yè)是我國經濟的基礎,而飼料工業(yè)和農業(yè)發(fā)展息息相關。目前,我國飼料行業(yè)整體呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢,但在實際的發(fā)展過程中仍然存在不少問題,比如自動化、科學化水平較低,信息化程度不高等,這些問題都制約著我國飼料工業(yè)的良性發(fā)展。飼料的稱量和自動包裝是飼料生產過程中的重要構成部分,一個飼料企業(yè)能否進行準確的稱量和良好的包裝,直接影響其市場和社會信譽。傳統(tǒng)的稱重和包裝技術需要花費大量的人力、物力和時間,準確率低,電子秤只能夠進行靜態(tài)檢測。PLC技術是互聯(lián)網發(fā)展到一定階段的產物,在飼料生產中應用此種技術,可以實現(xiàn)對飼料稱量的動態(tài)檢測和自動包裝,降低飼料企業(yè)的生產成本,提高稱量和包裝的準確度。
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