SmartDry带式烘干机自动控制系统的设计

陈东伟（布勒（常州）机械有限公司,江苏 常州 213332）

工业技术

SmartDry带式烘干机自动控制系统的设计

陈东伟
（布勒（常州）机械有限公司,江苏 常州 213332）

摘 要：介绍了布勒公司带式烘干机SmartDry自动控制系统的设计，软硬件组成及设计，以及该系统在饲料厂中的运行情况和效果。关键词：布勒；Buhler；SmartDry；带式烘干机

1　引言

在水产饲料的生产中，因为生产过程中的水份比较高，所以在成品饲料入库前，饲料的烘干是一道不要缺少的环节，SmartDry带式烘干机是布勒（常州）机械有限公司的新一代饲料生产加工设备，在水产饲料厂广泛应用，因此开发一种高效节能的控制系统是大势所趋，也是使用者所期盼的，SmartDry带式烘干机自动控制系统就是在这样的情况下产生的。

2　系统概述

该控制系统由上位机、下位机及现场的IO站组成，上位机使用触摸屏，下位机使用Siemens公司的S7-300系列PLC，现场IO站则采用德国Wago公司的产品，系统设计时考虑其通配性，以适用这种烘干机的所有型号、所有配置，上位机界面采用了多语言设计，使用场合可以适用于国内外。系统具有多级用户权限设定，控制模式分为手动、自动操作选择，参数设置采用配方功能，以方便客户快速、正确的输入生产参数，系统PID控制参数具有自整定功能，能快速、智能地找到合理的控制参数，是一个真正智能的控制系统。

3　系统的总体结构

（1）系统硬件。系统的操作界面使用触摸屏，下位机控制器采用Siemens高性能PLC，该控制器自带以太网接口，另外还标配西门子标准的Profibus DP总线接口，控制器和触摸屏的通讯采用以太网的形式，这样考虑的目的一是方便操作屏和控制器可以远距离放置，设备现场可以没有操作人员，二是保证通讯速度，使控制信号和状态实时化；现场放置IO通讯从站，控制器和现场IO的通讯采用Profibus DP方式，这样考虑的目的一是尽可能减少信号线、电缆线的长度，减少系统的干扰可能性，二是将现场IO箱放在设备附近，方便信号的核对和故障排除；MCC(电机控制柜) 柜由于内部有比较多的变频器，考虑的变频器的散热问题，考虑放置的中央控制室等有空调的场所。

（2）系统软件。人机操作界面HMI的编程软件使用屏厂家提供的EB8000软件，用于编写人机对话的界面；下位机PLC的编程软件使用Siemens公司提供的Step7软件，用于编写控制器执行命令所能识别的内部程序。

4　系统的硬件配置

设备的机械配置：烘干机上和电气相关的配置有喂料电机、上层网带电机、下层网带电机、破拱电机、出灰绞龙、废气风机、废气风管的风压开关、冷却风机（有冷却段时配）、废气高温传感器、喂料速度变频、上下层网带速度变频、废气风机速度变频、每节烘干段的风压开关、每节烘干段的报警测温、每节烘干段的控制测温、每节烘干段的循环风机变频、每节烘干段的蒸汽调节阀给定，烘干机的型号根据客户的需求不同分为2-6节烘干段，冷却段根据使用场合的需要不同可以选配。

5　系统的软件设计

（1）画面设计。人机界面分多个画面，有自动操作界面、手动操作界面、配方设定界面、运行趋势图界面、系统设置界面、历史报警界面、系统维护界面等主界面。

自动界面：该界面主要完成系统的一键开关机，各操作界面的切换，生产配方的调用，报警窗口及报警消除，生产过程中参数微调的修正。

手动界面：在该界面中可以在工序联锁和不联锁的情况下单独启、停每一台设备，阀门的开关、大小调节。

配方界面：可以将所有配方的生产参数以配方的形式保存下来，以方便下次生产同样配方时快速调用，避免繁琐的参数设定过程，也有效避免人为输入参数出错的可能性。

趋势图：可以将生产过程中的频率、温度、阀门开度等以直观的图形显示。

系统设置界面：在此界面可以配置烘干机的烘干段数、冷却段是否要选配、冷却段的段数、界面的使用语言、烘干机内物料自动清空后的冷机时间、各段的报警温度等参数。

维护界面：以文字的形式给客户一个设备维护的指导参考。

（2）软件编程。此烘干机的主要控制需求是根据设定的温度，如何自动调节各个蒸汽阀的开度，使温度控制在设定的误差范围之内，以及如何合理地调节各层网带的速度来控制烘干时间，最终使得在设定的控制温度范围和烘干时间内，将饲料成品的水分控制在要求的范围。烘干时间则通过调节控制上、下层网带速度的变频器来实现，温度控制则使用了Siemens PLC自带的PID功能块FB58来实现，该功能块具有参数自整定功能，通过几个简单的按键操作就可以自动地找出合理的PID控制参数，将使用者的经验需要降低到最小。

Siemens PID功能块FB58几个关键的参数及作用说明：

PV_PER:外围设备过程变量，即实测值，输入，INT型

LMN:可调节变量，用此信号控制设备，输出，REAL型

SP_INT:内部设定值，REAL型

MAN:手动值，REAL型

PVPER_ON:外围设备过程变量打开，BOOL型

GAIN：比例增益，REAL型

TI:积分时间，REAL型

TD:微分时间，REAL型

CYCLE:采样周期，REAL型

MAN_ON:手动操作是否打开，BOOL型

CON_ZONE: 控制带，REAL型

CONZ_ON:控制带打开，选择是否激活控制带，BOOL型

PID_ON:PID模式打开，选择是执行PI模式或PID模式，BOOL型

PHASE:显示自整定的阶段（0-7），输出，INT型

STATUS_H: 在加热时，此值显示搜索拐点的诊断值，输出，INT型

TUN_ON:自整定打开，BOOL型

TUN_ST:自整定开始，BOOL型

6　结束语

SmartDry带式烘干机自动控制系统的设计成功，并在淮安天参项目中得到现场使用，效果验证。该控制系统用户界面功能齐全，配置灵活，各个烘干段可以分开设定工作温度，参数设定配方化，减轻操作人员繁琐的工作，运行稳定，温度控制精度在±1℃范围之内，完全满足控制需求，为客户减小了电、汽的损耗，受到客户的一致好评。

参考文献：

[1]张春.西门子STEP7编程语言与使用技巧[M].北京:机械工业出版社,2009(06).

[2]郭宗仁,李琰等.可编程序控制器及其通信网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2000.

[3]钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2003.