解決方案
１、 膨化機(jī)的生產(chǎn)工藝概述

圖１　膨化機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　膨化機(jī)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(hù)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(dòng)作立即停機(jī)并在HMI上報(bào)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(tái)電機(jī)帶動(dòng)鉸龍?jiān)俳?jīng)過電磁閥控制的分配器將面粉送至兩個(gè)供料斗，兩個(gè)供料斗上斗裝有重量傳感器，當(dāng)某一料斗中面粉重量超過設(shè)定值時(shí)，電磁閥控制的分配器則自動(dòng)改為向另一料斗供料，若兩料斗中面粉重量同時(shí)超過設(shè)定值則會(huì)暫停向料斗供料。，面粉進(jìn)入料斗后，由兩臺(tái)Baldor electric Co. 生產(chǎn)的直流電機(jī)及控制器通過送料機(jī)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(diǎn)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(jī)配合。
　　擠壓和加熱部分在一個(gè)狹長(zhǎng)的腔體內(nèi)完成，腔體內(nèi)有兩個(gè)螺桿，主電機(jī)帶動(dòng)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(jī)和加水加料的速度即可調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的壓力。主電機(jī)是一臺(tái)70KW的直流電機(jī)，直流控制器為英國CT公司生產(chǎn)的MENTOR系列直流電機(jī)控制器。腔體劃分為五個(gè)單元，每個(gè)單元由一個(gè)溫度傳感器測(cè)量其溫度，并有一個(gè)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(duì)此處的溫度壓力根據(jù)不同產(chǎn)品也有嚴(yán)格要求。此處還有一個(gè)切刀，由電機(jī)帶動(dòng)，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(jī)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(jī)的控制系統(tǒng)主要有PLC、觸摸屏、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件組成。計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)PLC聯(lián)機(jī)下載程序并監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行。觸摸屏通過Modbus 485通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，時(shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)、停止設(shè)定各個(gè)運(yùn)行參數(shù)等操作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行PLC的指令，具體執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。檢測(cè)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(cè)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并對(duì)其余部分進(jìn)行了改造。

圖２　控制系統(tǒng)的構(gòu)成

二、 膨化機(jī)的自動(dòng)及手動(dòng)控制
１、手動(dòng)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(diǎn)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(dòng)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(dá)到工藝要求的技術(shù)參數(shù)。待生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，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(dòng)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(dòng)操作
　　手動(dòng)操作繁瑣、所需時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，所以，客戶要求我們?cè)黾幼詣?dòng)操作，并要求生產(chǎn)配方可存儲(chǔ)，輸入一次后在下次生產(chǎn)相同產(chǎn)品時(shí)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?cè)O(shè)計(jì)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(dòng)生產(chǎn)界面，首先選擇配方號(hào)，按照工藝要求輸入相應(yīng)的工藝參數(shù)，然后按存儲(chǔ)鍵，CPU會(huì)根據(jù)配方號(hào)將當(dāng)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(hào)，輸入不同產(chǎn)品的工藝參數(shù)并按存儲(chǔ)鍵。生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)，輸入相應(yīng)的配方號(hào)，按激活鍵，CPU會(huì)根據(jù)配方號(hào)將相應(yīng)內(nèi)存區(qū)域的的參數(shù)值送入當(dāng)前參數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)域并在界面上顯示，按自動(dòng)開始鍵，設(shè)備會(huì)在程序控制下逐步自動(dòng)改變參數(shù)設(shè)置，最終達(dá)到設(shè)定的生產(chǎn)參數(shù)值。生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，按自動(dòng)停止鍵，設(shè)備會(huì)在程序控制下逐步自動(dòng)降低參數(shù)設(shè)置，最后依次停止設(shè)備。

實(shí)施結(jié)果
　　該項(xiàng)目目前已全部完成，手動(dòng)操作完全達(dá)到改造前的狀態(tài)，新增自動(dòng)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(xiàng)目的PLC、觸摸屏等產(chǎn)品均采用GE智能平臺(tái)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(jiǎn)單方便，調(diào)節(jié)精度高，很好保證了膨化機(jī)生產(chǎn)過程中對(duì)溫度的嚴(yán)格要求。在進(jìn)行改成了單位轉(zhuǎn)換時(shí)，只要改變硬件組態(tài)時(shí)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(tái)的自動(dòng)化產(chǎn)品能夠在食品機(jī)械的改造和制造提供極好的解決方案。