1  引言

    根據(jù)用戶(hù)需求，作者在設(shè)計(jì)某企業(yè)佐料車(chē)間的炒鍋溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，將工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域中廣泛使用的可編程控制器(PLC)用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和處理，人機(jī)界面(HMI)用于工藝配方設(shè)定、工藝過(guò)程顯示和數(shù)據(jù)存貯等，取得了滿(mǎn)意的效果。

    在企業(yè)調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn):工人在炒佐料的過(guò)程中，需要根據(jù)不同的時(shí)間段和溫度混合不同的原材料，然后進(jìn)行翻炒，并且在炒制的過(guò)程中要嚴(yán)格控制炒鍋的溫度，防止佐料被炒壞。所以準(zhǔn)確測(cè)量車(chē)間炒鍋的溫度并在必要時(shí)進(jìn)行報(bào)警就直接影響著佐料質(zhì)量的好壞。而該企業(yè)現(xiàn)有佐料車(chē)間炒鍋的溫度和時(shí)間控制全憑人工經(jīng)驗(yàn)控制。溫度測(cè)量采用pt100的探頭人工測(cè)量，在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于車(chē)間工作環(huán)境差，工人測(cè)量溫度時(shí)距離炒鍋很近，很容易被鍋內(nèi)的液體佐料飛出來(lái)傷到:同時(shí)，人工溫度測(cè)量和時(shí)間的把握準(zhǔn)確性不高，炒出來(lái)的佐料質(zhì)量參差不齊，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

    針對(duì)以上問(wèn)題，我們選用松下公司的FP-e系列的PLC和觸摸屏設(shè)計(jì)了一套溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，以達(dá)到提高準(zhǔn)確測(cè)量溫度和報(bào)警的目的。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和配置

    監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于系統(tǒng)主要是溫度的設(shè)置和監(jiān)測(cè)報(bào)警，所以PLC的選型中選用了松下FP-e。其輸入信號(hào)分別采集就地啟動(dòng)按鈕、熱電偶信號(hào)。輸出信號(hào)則用于控制指示燈的顯示、蜂鳴器的報(bào)警。

圖1 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

    2.2 硬件的選型

    (1) FP-e控制單元

    PLC模塊系統(tǒng)下層的關(guān)鍵設(shè)備是PLC。該型號(hào)的PLC是松下公司開(kāi)發(fā)的新一代的控制器，它是集定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、溫控器和PLC于一身的控制器。核心部分相當(dāng)于小型PLCFP0-C14,一方面繼承了FP0的功能，又進(jìn)一步補(bǔ)充了脈沖輸出、高速計(jì)數(shù)等功能。

    并具有單獨(dú)通信用的COM端口(RS-232C、RS-485)。同時(shí)還可使用前面的操作按鍵進(jìn)行機(jī)械操作，可使用前面的操作按鍵更改定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的數(shù)值。也可以作為輸入鍵(X30～X3F)使用，所以無(wú)需在外部設(shè)定其他按鍵。由于顯示部分可顯示簡(jiǎn)單字母與數(shù)值，因而簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤信息、操作指示及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的數(shù)值等均能夠被顯示。實(shí)現(xiàn)了雙屏顯示的功能，適合小型的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要求。

    (2) MT500系列觸摸屏

    采用WeinView的人機(jī)界面，MT500系列觸摸屏專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，它的適用溫度范圍和PLC的使用范圍是一樣的。它主要用途是工藝配方數(shù)據(jù)存貯、顯示機(jī)器狀態(tài)和操作參數(shù)、改變機(jī)器狀態(tài)或操作參數(shù)、維護(hù)機(jī)器的運(yùn)行、直接觸控式屏幕、實(shí)時(shí)迅速的顯示等。通過(guò)它來(lái)完成對(duì)溫度參數(shù)和時(shí)間的設(shè)定以及顯示。

    2.3 數(shù)據(jù)采集與處理.

    松下FP-e PLC本機(jī)提供6路開(kāi)關(guān)量輸入和6路開(kāi)關(guān)量輸出，具有固定的I/O地址。由于該檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)關(guān)輸入量較少，無(wú)需增加擴(kuò)展模塊。由觸點(diǎn)直接送入PLC的開(kāi)關(guān)量輸入端。

    由于該型號(hào)的PLC集成2路熱電偶信號(hào)輸入，所以由熱電偶采集的溫度信號(hào)直接進(jìn)入PLC，由PLC的內(nèi)部電路進(jìn)行處理,熱電偶輸入電路如圖2所示:

圖2 熱電偶輸入電路

3 軟件設(shè)計(jì)

    軟件開(kāi)發(fā)工具PLC程序用FP系列的軟件FPWIN GR開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)等功能。該編程軟件運(yùn)行于Windows平臺(tái)上，編程語(yǔ)言有梯形圖(LAD)、語(yǔ)句表(STL)。FPWIN GR編程軟件具有非常豐富的編譯工具，可以很容易地修改程序、編譯、調(diào)試;并且具有強(qiáng)大的編輯功能，可將程序編輯、存盤(pán)、打印，類(lèi)似Windows風(fēng)格的人機(jī)界面。

3.1 PLC工作過(guò)程

    系統(tǒng)下層數(shù)據(jù)采集由松下的FP-e PLC完成，由熱電偶采集的信號(hào)直接送到PLC，經(jīng)過(guò)處理后顯示在觸摸屏，采集時(shí)間為程序每循環(huán)一個(gè)掃描周期采集一次數(shù)據(jù)。由于PLC沒(méi)有掉電保持功能，所以由用戶(hù)設(shè)定的工藝配方數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在觸摸屏存儲(chǔ)器中，然后送給PLC。根據(jù)用戶(hù)的需要，我們?cè)诔绦蛑性O(shè)置了10種工藝處理方法(見(jiàn)圖3(a))，每種工藝處理方法又分為10道工序(見(jiàn)圖3(b)工序可跟據(jù)用戶(hù)的參數(shù)設(shè)置，自動(dòng)調(diào)整工序數(shù)量)，而且為確保工序的安全性，工序調(diào)整只能由管理人員設(shè)定，比如:時(shí)間、溫度，當(dāng)炒鍋內(nèi)的溫度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定值但是時(shí)間達(dá)到事先設(shè)定值的時(shí)候，就轉(zhuǎn)而執(zhí)行下一道工序;而當(dāng)炒鍋設(shè)定的時(shí)間沒(méi)有到達(dá)而溫度到達(dá)時(shí)，PLC即檢測(cè)到有報(bào)警信息，PLC立刻發(fā)送報(bào)警信息，蜂鳴器報(bào)警。 

圖3 工藝工序處理方法

    3.2 系統(tǒng)功能

    PLC完成的功能主要有:(1)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè);(2)自動(dòng)報(bào)警;(4)參數(shù)設(shè)定。部分自動(dòng)報(bào)警程序

    如圖4所示:

圖 4自動(dòng)報(bào)警程序

    3.3 溫度采樣修正功能

    由于熱電偶與PLC距離較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)工況非常惡劣，從而造成PLC的采樣數(shù)據(jù)與實(shí)際溫度有偏差。系統(tǒng)采用多點(diǎn)取樣，通過(guò)PLC程序進(jìn)行曲線(xiàn)運(yùn)算修正偏差值，從而使溫度顯示偏差在±0.2℃。

    3.4 通訊功能

    PLC本機(jī)由一個(gè)通信口，為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，可直接進(jìn)行PLC與觸摸屏的通信，無(wú)需轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)束語(yǔ)

    文章主要介紹用ＰＬＣ完成終端數(shù)據(jù)采集與處理、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)通訊的全過(guò)程。該系統(tǒng)已經(jīng)交付使用，使用過(guò)程中證明，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，操作方便，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)的全部要求,取得了滿(mǎn)意的效果。 

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。

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