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包裝生產線分布式監控系統的設計
作者:輸送機械設備網  發布于:2015-1-7 10:50:15  瀏覽量:
 
 [摘要]本文對包裝生產線的分布式監控診斷系統進行了總體設計(包括硬件、軟件的設計),對包裝生產線分布式監控診斷系統的研究和開發,在包裝工程學科和計算機自動控制方面都具有重要的學術價值。

  分布式監控診斷系統是針對大型包裝生產線成套設備主機和多輔機功能分布和地域分布的特點,通過工業局域網把分布各局部現場、獨立完成特定功能的本地微機互聯起來,以達到資源共享、協同工作、分散監視和集中操作、管理、診斷的目的的工業計算機網絡系統;同時,該系統可通過遠程通信支持遠程監視、診斷功能,通過網絡互聯與包裝生產線控制系統、企業MIS網絡以及Interwet聯網遠行,它是以微型計算機為核心的計算機技術、設備故障診斷技術、網絡通信技術、CRT顯示技術竟相發展并緊密結合的產物。
  近幾年來,國外一些著名的設備狀態監測系統公司已相繼推出了成套的在線分布式監測系統,國內也有數家科研單位和廠家正在從事這方面的研究和開發工作,但總體而言,還是剛剛起步,處于探索性研究和實驗性應用階段。加強這方面的研究,促使分布式狀態監測與故障診斷技術盡快走向成熟,完善和應用到生產實際中,是設備監測診斷領域的迫切任務 。
  在國外科技發達先進的國家,對包裝生產線的監控和診斷的研究已經開展,但還沒有完全成熟的技術去應用到現實生產中去;國內,盡管在單機(指針對生產線上的某一具體設備)已經實現了自動化控制,但整條包裝生產線的智能控制還相當落后,生產線整體的自動化程度極低。對包裝生產線的智能控制的研究還處于剛剛起步階段,對于其上的故障診斷的研究還沒有真正意義上的開展。
  1、包裝生產線分布式控制系統
  包裝生產線分布式控制系統簡圖見圖1。從包裝生產線分布式控制系統簡圖可以看出:散裝粉粒狀物料通過外部運輸機構送入大料倉,然后在提升機PLC控制子系統的控制下給小料倉加料,完成包裝生產線的上料工作;由單片機控制子系統控制的充填機將物料定量成一定規格的單份物料,然后準備對包裝袋進行物料的充填;包裝機在PLC控制子系統的控制下通過制袋、充填、封口等工序將物料包裝成袋裝的產品;稱重檢測選別、輸送機在單片機控制子系統的控制下完成包裝成袋產品的輸送、稱重、選別、剔除等工作,最后將它們運送到裝箱點。

包裝生產線分布式控制系統簡圖
圖1   包裝生產線分布式控制系統簡圖

  從通信、監控、診斷角度上講,在如圖所示的包裝生產線分布式監控診斷系統中,中央IPC為上位機,兩個單片機和PLC為下位機。上位機利用RS-232/RS-485轉換器與下位機連接通信。上位機給下位機分配任務,并接收下位機在現場檢測到的各種資料,經過處理后再次向其下位機發出各種控制命令,以實現對被控對象的監控。本系統采用先進的分散控制、集中管理的網絡控制,即采用兩個單片機和PLC分別在不同的地點工tqz(注:為了提高包裝的質量和速度,其中控制充填機的單片機與控制包裝機的PLC要在充填和橫封時協調工作,所以,兩者時序上需要協調,而不完全獨立),互不依靠,并應用網絡技術將兩個單片機和兩個PLC連網,以便收集各地點的信息,進行集中監督管理,做到指揮權集中,控制權分散。通過控制權分散,獲得危險分散,最終達到提高系統可靠性的目的。具體地講:中央IPC機起著集中操作和管理的作用;兩個單片機和兩個PLC控制子系統是分散過程控制裝置;它們之間相連的RS-485總線就起到數據傳輸和通信的作用。它們一起構成了整個分布式監控診斷系統,整個系統的設計包括硬件和軟件2個部分。
  2、系統硬件構成
  結合市場的購買條件,并根據包裝生產線的特點,本系統對所用的PLC、單片機及接口總線進行選型:在硬件的選用上,兩個可編程序控制器(PLC)采用日本三菱公司生產的FX2系列的PLC;兩個單片機采用AT89C52型號,它是美國ATMEL公司生產的;中央PC機選用工業控制機IPC610(它帶有2個RS-232C通信口和輸入輸出板,便于數據采集和系統故障診斷系統的設計);采用RS-485總線來實現分布式測控系統中上下位機之間的串行通信。
  3、系統軟件構成
  系統軟件是構成整個包裝生產線監測控制診斷系統的重要部分,它對整個系統工作性能的好壞將起到決定性的作用。根據該系統的功能要求,按照一般軟件系統開發的一般步驟,通過對系統功能的分類和研究,在選擇相應的開發工具的基礎上,大體可以把整個軟件系統分為通信軟件、監控軟件和診斷軟件3大部分。軟件構成總圖見圖2。對于不同的部分,可以選擇不同的開發工具,按其性能的不同要求進行開發,以求達到預期的效果。

上位機軟件總體設計簡圖
圖2   上位機軟件總體設計簡圖

  分布式監控診斷系統具有分散采集,集中監視、診斷和管理,可靠性高,網絡互聯能力強,系統功能強等特點。本文對包裝生產線的分布式監控診斷系統進行了總體設計(包括硬件、軟件的設計),對包裝生產線分布式監控診斷系統的研究和開發,在包裝工程學科和計算機自動控制方面都具有重要的學術價值,在生產線實踐中也有較大的應用推廣價值。


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