1.4 基于PLC的大米加工碾米阶段控制系统_可编程控制器技术及应用：PLC控制系统设计、开发与调试-QQ阅读男生轻小说网

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1.4 基于PLC的大米加工碾米阶段控制系统

1.4.1 碾米阶段自动控制工艺流程

大米加工自动控制系统可实现由稻谷到精米的生产加工过程设备中自动运行的控制，根据行业特点，一般将整个加工过程分为3个环节，清理砻谷阶段、碾米阶段和色选抛光阶段。这里以某米业有限公司大米加工生产线中碾米阶段为控制对象，详细描述PLC控制系统的需求分析。

1.碾米阶段工艺流程

谷物加工流向：来自清理砻谷阶段的物料->1#缓冲仓->1#米机处理->2#米机处理->3#米机处理->4#米机处理->1#提升机->2#缓冲仓->计量->2#提升机->3#缓冲仓->白米筛->3#提升机->去色选抛光阶段。碾米阶段工艺流程如图1-1所示。

图1-1 碾米阶段工艺流程图

2.碾米阶段控制对象

根据图1-1所示的工艺流程可知，碾米阶段需要控制的设备如表1-1所示。

表1-1 碾米阶段控制对象表

续表

3.碾米阶段控制系统要求

碾米阶段系统控制主要由 PLC、驱动器件（接触器、电磁阀等）、各种检测装置和监控计算机组成，完成工艺流程操作所要求的流程顺序启动、顺序停止、故障停机、流程切换及单台设备的操作功能，并具备失速报警、满料位报警、声光报警功能。

1.4.2 碾米阶段控制系统分析

分析碾米阶段工艺流程可得，该系统是大米加工控制系统中一个阶段，其工作流程以稻谷加工流向为依据。

来自清理砻谷阶段的物料先进入 1#缓冲仓，其仓上料位传感器 HL1 在正常情况下为闭合，如果仓满则变为断开；当闸门W1打开，物料进入1#米机（M20）处理，随后依次经过2#米机（M17）、3#米机（M14）和4#米机（M11）；碾好的米由1#提升机（M10）提升进入2#缓冲仓，其仓上料位器HL2工作同HL1；当闸门W2打开，大米经流量秤计量，由2#提升机（M9）提升进入3#缓冲仓，其仓上料位器HL3工作同HL1；随后大米进入白米筛（M8）除去加工过程产生的超标碎米，碾米阶段加工完成的米由 3#提升机（M7）提升进入色选抛光阶段。

在碾米阶段会有米糠产生，同时由风机、脉冲关风器、关风器和绞龙组成的吸糠系统完成加工过程中糠的传递。

1.系统控制需求分析

根据系统应用行业，该系统需要能够长期连续运行。在系统正常运行情况下，系统可在不断电的情况下替换某些部件。控制系统由不同类型的设备和部件组成，主要功能如下。

① 根据生产流程自动控制。

② 每个设备能单独控制其启动与停止。

③ 自动检测设备运行状态（供电、运行和故障）。

④ 设备间联锁和逻辑控制，大米加工自动控制系统主要的优点是设备间具有合理的联锁控制功能，可以避免由于物料的堵塞而带来的低生产率。

⑤ 料位、失速检测。

⑥ 系统工作状态转换（本地、远程，自动、手动转换）。

2.系统监控需要分析

控制系统以设于中控室的PLC和监控计算机为控制中心，对系统的工艺设备进行控制，该控制系统由PLC、监控计算机等主要控制操作设备组成，完成生产工艺流程中作业的设备控制、系统操作、流程画面及图形显示、监控等工作。控制系统通过监控计算机来实时地、动态地显示工艺流程的作业情况，主要显示以下内容。

① 工艺系统全貌显示。

② 提升机、米机、白米筛等设备的运行状态和故障显示。

③ 流程状态显示（选中、运行中、已运行等）。

④ 辅助设备（如风机、除尘器等）的状态显示（如运行和故障）。

⑤ 阀门的状态显示（开关到位、故障等）。

⑥ 单台设备操作的窗口显示。

⑦ 流程操作的窗口显示。

操作人员可根据上述的各类显示画面，按照工艺操作的需要选择流程，经流程确认后，按逆料流方向顺序启动流程设备，从而完成流程启动。当流程运行完成后，操作人员可以停止流程，流程设备按顺料流方向顺序停止。

根据系统接收和显示的故障信息，指示故障所在流程和区域、故障设备名称、故障时间和故障原因，同时要有声光报警信号输出。

在显示画面中，能通过鼠标和下拉菜单操作选择需要的某个菜单画面、系统概貌图画面，如某个流程的具体画面、菜单画面、流程图画面、控制分组画面、报警画面、系统状态画面，画面中能够显示图形、符号、文本等多种组合。

在设计控制系统流程画面时，除在功能和内容上满足技术规格书的要求外，对画面的整体布局、视觉效果、配色等诸多方面均应给予充分的考虑。

3.系统操作方式分析

控制系统操作方式按照行业需求可分为中控室自动操作方式、中控室集中手动操作方式和现场本地操作方式。通过控制室上位机操作界面上选择开关和现场就地操作箱内的选择开关，选择不同的操作方式。在各种操作方式设备运行中，所有设备的状态信号都能在监控计算机画面上显示。

（1）自动操作方式

当中控室上位机操作界面上选择开关处于自动位置且现场就地操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成自动操作方式，该操作方式能完成下述控制功能。

① 流程设定和选择：操作人员根据生产需求，通过监控操作站的键盘和鼠标，将有关信息输入控制系统，并根据筒仓情况、皮带机及其他设备的完好情况等综合信息选择流程。

② 流程启动和停止：流程设定完成并确认各设备准备完毕和阀门等装置位于正确的位置后，启动流程。启动顺序为逆料流启动，即从下游设备到上游设备顺序启动。正常停机时，流程的停止顺序为顺料流停机，即从上游设备到下游设备顺序停机。

③ 故障停机和紧急停机：作业过程中如果设备发生故障，故障设备和上游设备立即自动停机，下游设备不停机。操作画面上设有紧急停机按钮，当发生紧急情况时，操作人员可以操作该按钮，使整个系统紧急停机。

（2）集中手动操作方式

当中控室选择开关处于集中手动位置且现场就地操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成集中手动操作方式，操作人员通过鼠标启动设备，启动时不要求下游设备必须运行，但启动后即与下游设备带有联锁关系或下游设备停机时，该设备也将停机。该操作方式主要用于设备的调试。

（3）现场本地操作方式

当现场就地操作箱选择开关处于本地位置时，中控室不能对设备进行操作，只能通过现场就地操作箱对设备进行操作。该操作方式不能实现上下游设备的联锁，主要用于现场设备的维修和设备调试时使用，不做为正常的生产作业操作。

1.4.3 碾米阶段控制系统结构设计

该控制系统主要分为上位机与下位机两部分，上位机由工业计算机（安装开发的监控软件）完成工艺流程生产自动监控和监控系统需求；下位机由可编程序控制器（PLC）组成的监控操作站、驱动器件（接触器、电磁阀等）及各种检测装置组成，主要完成工艺流程操作所要求的流程顺序启动、顺序停止、故障停机、流程切换及单台设备的操作功能；失速报警、料位满报警、声光报警等功能。系统整体结构如图1-2所示。