关键词：工业控制机;PLC;主从式控制;饲料
1. 饲料生产工艺流程简介
饲料生产的工艺流程为：1. 原料粉碎。按照饲料配方，将组成原料粉碎，用提升机将已粉碎料分别送入各储料仓待用。2. 按饲料配方配料。每一个储料仓下面有一台螺旋送料机，逐次启动螺旋送料机将原料从储料仓送入秤重仓，同时秤重仪不断地检测某种原料的送入量，达到配方要求的某种原料的重量，则更换另一台送料机送料，直到所有原料都按比例加入秤重仓，打开秤重仓门，将原料送入缓冲仓，同时提示添加微量元素，卸空的秤重仓关闭仓门，就又可以开始下一轮的配料。3. 原料混合搅拌。此时刮板机和提升机开始将加过微量元素的原料，提升到高处的混料仓开始搅拌混合，同时向混料仓加入各种油剂原料，按照规定搅拌混合一定的时间，搅拌混合好之后，就成了成品饲料，打开混合机仓门，将成品料送入成品仓。4. 成品饲料秤重包装。成品仓下面是秤重包装机，经过定量包装，就可以入库了。
四个工序在控制系统的控制下，严格按照逻辑顺序进行，在后一个工序没有结束之前，前面的工序等待，各工序内部也需要根据设置的运行时间、脉冲量或仓门位置进行逻辑控制。因而控制系统需要多个输入，以便了解每一工序的进行程度，也需要控制多个输出，以便开启或关闭某个设备。
2.主从式控制系统的硬件组成
从以上工艺流程可知，饲料生产的控制系统，需要两部分组成：一部分是现场设备的输入检测和输出控制;另一部分是配方管理和生产管理。现场设备的控制采用PLC实现，具体型号采用西门子公司的S7-200系列的CPU224[1～2]。配方和生产管理采用PC机实现，考虑生产现场干扰因素多，具体采用工业控制机。料重的采集由单独的秤重仪实现，秤重仪与上位机采用串口通讯，上位机在0.1秒的定时器中断中读取秤重仪的当前值。控制系统的硬件组成如图1所示。
图1. 控制系统的硬件组成
3. 主从式控制系统的软件设计
在主从式控制系统中，上位机即工业控制机的功能，用高级语言编程实现，具有很好的人机界面，可以动画显示生产时设备的运行过程，完成的功能有配方管理和生产管理，是一个实时控制和小型数据库相结合的系统。
配方管理功能中，用户可以建立配方，添加、删除配方，按各种方式查询、浏览配方，打印输出配方等。在配方中，可以输入各组成原料的名称和配比重量。
生产管理功能包括设备检测、生产实时控制、生产量统计和报表输出等。
设备检测功能是通过与PLC通讯，下达某设备动作命令，然后读取PLC反馈回来的设备输入信号，由此判断设备的完好性。在每次正式生产之前，都要对设备检测一遍，所有设备完好则可以生产，否则输出报警信号，并指出故障设备名称，在生产过程中还要不断根据PLC的返回信号，判断设备是否出现故障，并发出报警信号。
生产控制功能是实时性功能也是最主要的功能。在设备运行之前，用户首先要选择配方、设置本次生产的批量以及各种原料所在储料仓位置，这些值作为生产参数可以保存在数据库中。根据用户选择的配方，系统将配方中各种原料重量从数据库中读取到内存，经检测设备完好，就可以启动设备生产了。工控机的生产控制流程图如图2所示。
图2. 工控机的生产控制流程图
生产量统计和报表输出功能用来形成各种生产统计报表并打印输出。
下位机PLC通过与上位机通讯接收控制命令、以及根据检测现场设备的输入信号，按照工序的逻辑要求进行逻辑判断，实现设备的开、关控制。限于篇幅PLC的控制流程图不再给出。
4. 通讯的实现
工控机与PLC采用串口通讯，工控机端串口通讯协议是RS-232，S7-200端的串口协议是RS-485，需要进行协议转换，直接采用西门子公司的具有协议转换的电缆连接。由于S7-200中的RS-485是半双工，因此通讯方式确定为：通讯总是由工控机发起，内容一种是读取PLC检测的设备输入信号，另一种是下达控制设备命令，PLC收到信息必须回答，回答内容总是当前的设备输入信号。工控机程序中设置一个定时间隔为0.1秒的定时器，在定时器的中断中实现与PLC的定时通讯[3]。
工控机与秤重仪的通讯都采用RS-232协议，不需要转换，二者直接连接。按照秤重仪的通讯格式，工控机在定时间隔为0.1秒的定时器中断中，定时读取秤重仪当前数值，秤重仪接到读数命令，返回当前秤重数值。
5. 结论
本文针对饲料生产系统的特点，采用了主从式控制方式，控制系统由工控机和PLC组成。工控机可以动画显示生产时设备的运行过程，完成配方管理和生产管理，具有良好的人机界面。下位机PLC实现设备的输入信号的检测和设备的输出控制，充分利用了PLC高抗干扰性。上位机和下位机通过串口通讯。整个系统构成简单，运行稳定。
参考文献：
1. 杨维明，徐萍萍，陈建新.PLC在配料称重控制系统中的应用.微计算机信息（测控自动化），2005年第2期，P9～P10。
2. 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200 PLC.北京：北京航空航天大学出版社，2003.12。
3. 张洋，程红，孟梅等.S7-200可编程控制器与微机通讯的设计与实现.微计算机信息（测控自动化），2004年第8期，P13～P14。
