解決方案 １、 膨化機的生產(chǎn)工藝概述

圖１　膨化機的基本結(jié)構(gòu)

　　膨化機由冷卻、安全、面粉及生產(chǎn)用水供給、擠壓加熱、擠出頭等幾部分組成。 　　冷卻系統(tǒng)有變頻器控制冷卻水的流量，一般在調(diào)節(jié)好后在生產(chǎn)過程中不再調(diào)節(jié)。 　　安全系統(tǒng)主要由安全繼電器控制，一些安全開關(guān)如護罩限位等接入安全繼電器，安全繼電器的輸出送入PLC，一旦有安全開關(guān)動作立即停機并在HMI上報警。 　　生產(chǎn)用水的供給由水泵完成，速度由變頻器控制。面粉供給先由設(shè)備頂部的一臺電機帶動鉸龍再經(jīng)過電磁閥控制的分配器將面粉送至兩個供料斗，兩個供料斗上斗裝有重量傳感器，當某一料斗中面粉重量超過設(shè)定值時，電磁閥控制的分配器則自動改為向另一料斗供料，若兩料斗中面粉重量同時超過設(shè)定值則會暫停向料斗供料。，面粉進入料斗后，由兩臺Baldor electric Co. 生產(chǎn)的直流電機及控制器通過送料機構(gòu)勻速將面粉送入腔體，送料設(shè)定通過PLC的模擬量輸出點控制供給速度，供水和供面速度要根據(jù)不同產(chǎn)品并與主機配合。 　　擠壓和加熱部分在一個狹長的腔體內(nèi)完成，腔體內(nèi)有兩個螺桿，主電機帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，將加入腔體的面粉和水混合擠壓到腔體的中間擠出頭處，通過調(diào)節(jié)主電機和加水加料的速度即可調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的壓力。主電機是一臺70KW的直流電機，直流控制器為英國CT公司生產(chǎn)的MENTOR系列直流電機控制器。腔體劃分為五個單元，每個單元由一個溫度傳感器測量其溫度，并有一個加熱棒加熱，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求其溫度必須根據(jù)產(chǎn)品的不同保持在相應(yīng)溫度。 　　擠出頭處同樣有加熱棒和溫度及壓力傳感器，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對此處的溫度壓力根據(jù)不同產(chǎn)品也有嚴格要求。此處還有一個切刀，由電機帶動，依據(jù)不同產(chǎn)品和主軸速度由變頻器調(diào)節(jié)切刀速度。 ２、 膨化機控制系統(tǒng)中GE產(chǎn)品配置

一、 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 　　如圖，膨化機的控制系統(tǒng)主要有PLC、觸摸屏、執(zhí)行機構(gòu)、檢測元件組成。計算機通過以太網(wǎng)PLC聯(lián)機下載程序并監(jiān)控設(shè)備的運行。觸摸屏通過Modbus 485通訊協(xié)議與PLC進行通訊，時時顯示設(shè)備的運行狀態(tài)，并對進行設(shè)備啟動、停止設(shè)定各個運行參數(shù)等操作。執(zhí)行機構(gòu)負責執(zhí)行PLC的指令，具體執(zhí)行相應(yīng)的動作。檢測元件將設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)等送入PLC。此次改造保留了原來的檢測及執(zhí)行機構(gòu)，并對其余部分進行了改造。

圖２　控制系統(tǒng)的構(gòu)成

二、 膨化機的自動及手動控制 １、手動操作 在觸摸屏上打開圖３所示的界面，按照工藝要求設(shè)定好各點溫度設(shè)定值和加面斗的上下限，并按步驟１所需參數(shù)設(shè)定主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等。然后打開圖４所示界面，依次啟動主軸、加水、加面、切刀等，待穩(wěn)定后按步驟２參數(shù)要求逐步主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，如此反復(fù)再經(jīng)過步驟３、步驟４步驟５，最終達到工藝要求的技術(shù)參數(shù)。待生產(chǎn)結(jié)束時，首先按照步驟４的參數(shù)要求降低主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，然后依次按照步驟３、步驟２、步驟１的參數(shù)要求逐步降低主軸速度、加水速度、加面速度、切刀速度等，最后重新回到圖３所示的界面，依次關(guān)掉設(shè)備。

圖３　手動生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定畫面

圖４　設(shè)定生產(chǎn)操作畫面

２、 自動操作 　　手動操作繁瑣、所需時間長、對操作人員的經(jīng)驗要求較高，所以，客戶要求我們增加自動操作，并要求生產(chǎn)配方可存儲，輸入一次后在下次生產(chǎn)相同產(chǎn)品時只要將原配方調(diào)出使用即可，無需重新輸入。

 圖５　配方輸入及存貯畫面

　　為此，我們設(shè)計了相關(guān)的HMI畫面和相關(guān)的程序。首先打開圖５所示的自動生產(chǎn)界面，首先選擇配方號，按照工藝要求輸入相應(yīng)的工藝參數(shù)，然后按存儲鍵，CPU會根據(jù)配方號將當前的參數(shù)值送入相應(yīng)的不同內(nèi)存區(qū)域并保存起來，改變配方號，輸入不同產(chǎn)品的工藝參數(shù)并按存儲鍵。生產(chǎn)某種產(chǎn)品時，輸入相應(yīng)的配方號，按激活鍵，CPU會根據(jù)配方號將相應(yīng)內(nèi)存區(qū)域的的參數(shù)值送入當前參數(shù)的存儲區(qū)域并在界面上顯示，按自動開始鍵，設(shè)備會在程序控制下逐步自動改變參數(shù)設(shè)置，最終達到設(shè)定的生產(chǎn)參數(shù)值。生產(chǎn)結(jié)束時，按自動停止鍵，設(shè)備會在程序控制下逐步自動降低參數(shù)設(shè)置，最后依次停止設(shè)備。

實施結(jié)果 　　該項目目前已全部完成，手動操作完全達到改造前的狀態(tài)，新增自動操作大大 　　方便了客戶的操作并提高了生產(chǎn)效率，得到客戶的肯定。 　　本次改造項目的PLC、觸摸屏等產(chǎn)品均采用GE智能平臺的產(chǎn)品，感覺方便易用、性能可靠。特別是PLC的PID調(diào)節(jié)功能和工程量單位轉(zhuǎn)換功能。PID調(diào)節(jié)簡單方便，調(diào)節(jié)精度高，很好保證了膨化機生產(chǎn)過程中對溫度的嚴格要求。在進行改成了單位轉(zhuǎn)換時，只要改變硬件組態(tài)時的參數(shù)設(shè)置，無需在程序中做工程量單位的轉(zhuǎn)換。 　　因此，我們相信GE智能平臺的自動化產(chǎn)品能夠在食品機械的改造和制造提供極好的解決方案。