饲料产业是连接种植业、养殖业、农副产品加工等农业产业链中极其重要的关键环节。作为世界经济中的新兴产业之一，它在短时间内发展迅速，受到了世界各国政府和企业界的高度重视。饲料加工生产线的控制特点主要是加工设备和检测设备之间的顺序控制，这种顺序控制是PLC控制的优势。PLC控制是工业过程控制中应用非常广泛的控制方法，使用PLC控制可以大大提高生产的自动化程度。PLC与PC之间的通信可以优化整个生产过程，确保正常生产和管理水平的提高。

1饲料生产工艺

混合系统一般包括原料的接收与清理、粉碎、配料、混合、制粒、成品打包人库及除尘与消防等系统，每一个生产环节就是一个独立的生产工段。

2基于PLC的总体控制方案设计

称重式混合机中各系统相对独立，饲料生产的自动化包括整个系统的自动控制、各工序的自动控制和单台设备的自动控制。

其中PLC负责控制现场设备的运行并获取其运行状态和故障信息，传感器系统采集现场信息数据，计算机利用网络通信获取数据进行存储管理，动态显示工艺流程、设备运行状态、生产数据和报警信息，并生成各种生产报表。其核心控制部件PLC采用模块化编程思想，将各子系统从相对独立的内部功能中分离出来，并按照饲料生产系统的工艺流程贯穿各功能块，形成整个系统的分布式控制，通过网络实现生产管理的远程监控和指挥系统。

3配料混合系统设计

3.1配料混合工艺方案选择及控制系统的确定

配料过程是饲料生产过程中的关键环节，其配料精度直接影响饲料产品的质量。混合给料系统实现了将两种或两种以上的物料按一定比例自动定量加入混合机，混合达到预定要求后自动出料的过程。

通过比较常用配料混合工艺方案的优缺点，选择了多配料秤混合工艺。即把所有被计量的物料按其物理性质或称量范围进行分组，每组配备相应的计量装置实现计量操作，从而经济、准确地完成整个配料过程。

多料斗称重混合工艺可以显著缩短饲料的混合时间，大大提高产量。结合饲料生产情况，选择混合工艺为多物料双秤同时配料工艺。

饲料自动配料系统由PC机、PLC、给料机、料斗、称重模块和执行机构组成。

该系统的运行过程是原料配方数据从上位机传输到下位机PLC，然后由PLC控制。配料时，各种饲料原料通过顶部输送设备和分配器分配到相应的配料仓储存。原料由给料机依次送入料斗秤，比例大(>20%)的原料送入大料斗秤；小比例(5%~20%)的原料被送到小料斗秤称重，称重模块检测每种物料的数量，并将信号传送给称重控制器，控制给料机的给料，从而控制料仓内所有物料按设定的配方要求称重混合，达到规定的累计质量(每批物料的量)时每种物料的定量。PLC根据控制程序打开物料门，将料斗秤中的物料放入给料机的混合室进行混合。

当混合机达到预定的混合时间，即混合均匀性达到要求时，在PLC的控制下，物料门打开卸料，进入缓冲仓，落入成品刮板输送机，送到斗式提升机入口，输送到混合仓储存，然后进入下一道工序。

3.2配料混合系统硬件设计

上位机选择带有标准的RS232C通信白、打印机接口的品牌机，本系统控制精度要求高，根据输入输出信号数量，下位机选用一个三菱FX~-80MR型PLC和两个FXN-16EX拓展单元，选用SC-09编程电缆作为计算机与PLC通信的连线。在整个喂料系统中，称重传感器是一个非常关键的部件，它的精度如何，直接影响着系统的配料的精度。本系统选用电阻应变式重量传感器，其精度满足配料的要求，应该比配料精度高一个等级。XSB-A型称重显示控制仪是一种多用途的仪表，速度快，精度高，它拥有的许多特殊性能很适合称重显示及控制的应用。

3.3配料混合系统软件设计

计算机根据生产工艺将相应的配方和生产工艺参数传送给PLC，PLC根据配方参数和下料顺序控制变频器启动配料绞龙，称重信号由PLC检测。

给料系统工作顺序给料系统工作顺序称重后，当给料机中有物料时，料斗秤门关闭；当给料机的出料门关闭到位，料斗秤开启时间到达后，料斗秤门开启，检查料斗秤上的余料当余料超过极限值时，系统会报警，低于极限值时料斗秤门不会关闭，当料斗秤门关闭到位后，如果没有完成预定的生产批次，料斗秤门将关闭，配料将继续，添加预混料和油脂的信号将同时发出，当预混料添加完毕，响应复位后，配料器在搅拌时间到达后开始搅拌计时。当加药机开门时，搅拌机根据缓冲料斗的料位开门卸料，当开门时间到了，加药机门自动关闭，下一批物料落下后开始新一轮循环。本控制系统中，按程序完成的功能主要分为三个程序模块：

(1)送料称量模块按配方参数和进料次序完成各料仓的原料下料以及称重信号采集，保证各原料在允差范围内。加料停止后，从螺旋喂料器到料斗秤之间还滞留一部分原料要落人料斗秤中，需考虑这一部分物料，程序中用“滞留量”代表这个值。滞留量是根据企业生产经验数据，通过试验选择最优值确定。

将变频器设置为多速段频率，用PLC的输出点控制变频器的频率。送料器配料时，PLC控制送料器电机在变频器高速段运行，当原料量逼近(给料量-滞留量)时，由PLC输出点控制送料器电机在变频器低速段运行，进行缓慢加料。加料过程中，PLC将原料量与(给料量-滞留量)实时比较，在允差范围内为合格，停止加料；接近允差下限，应进行变频器低速段加料；大于允差上限为超差，报警。

(2)秤门计量模块控制称重仓门按逻辑顺序开启和关闭，使当前批次的配料工作顺利完成。

(3)混合机门模块实现缓冲仓门和混合门的逻辑控制，使配料按设定时间完成混合搅拌。

在程序设计时，将整个程序分为几个功能模块分别实现，PLC工作时通过主程序分别调用各子程序完成相应功能。

配料系统模糊控制

由于工艺参数、物料性质、落差等的变化，使配料系统的模型具有非线性和时变性。为改善落差等因素对精度的影响，可采用对落差进行预测和对配料量进行逼近控制，以改善配料精度。根据饲料厂重复批量称量的特点，利用大量已有的称量误差数据对空间物料量进行模糊自适应补偿控制，可以保证物料误差在最小范围内波动。

4模糊PID的控制原理

配料控制器接收到来自主机的控制流量数据作为给定，与实际检测到的流量进行比较，通过模糊PID控制方法，计算相应的输出量(0~5V的电压或4~20mA的电流)来控制变频器，从而控制电机的转速，使所配原料流量达到给定的值。

5结束语

应用PLC技术对传统的饲料生产线现代化技术改造进行研究，制定了整体控制方案，结合称量模块技术、通信技术和模糊控制技术等相关知识，进行理论研究和实际论证，设计了一套以PLC为控制核心，由PC机和PLC组成的上下位机的控制系统。实践证明，该系统运行可靠，精度基本达到要求，完全适应企业现代化生产管理要求。