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1、变 频 节 能 及 软 起 动 系 统 P L C和触摸屏及变频器在中药粉碎系统的应用 王红 霞 ( 天津工业大学工程教 学实习训练 中心， 天津 3 0 0 3 8 7 ) 摘 要 ： 介绍以 P L C为核心的控制系统， 并应用变频器和触摸屏对中药粉碎 系统进行 实时监测与控制 ， 实现 自动 与 智 能化控 制 。 关键 词 ： P L C； 触摸 屏 ； 变频 器 ； 中药粉碎 Th e Ap p l ic a t i o n 0 f PL C， T o u c h Sc r e e n a n d I n v er t er i n Ch i n e s e Me d i c i n
2、 e Cr u s h i n g Sy s t e m W ANG Ho n g - x i a ( E n g i n e e r i n g T e a c h i n g a n d T r a i n i n g C e n t e r o f T i a n j i n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ， T i a n j i n 3 0 0 3 8 7 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th e PL C i s u s e d a s t h e c o r e o f t h e c o n t
3、 r o l s y s t e m T h e i n v e r t e r a n d t o u c h s c r e e n a r e u s e d t o i mp l e me n t r e a l t i me mo n i t o r a n d c o n t r o l o f Ch i n e s e me d i c i n e c r u s h i n g s y s t e m a n d t h e a u t o ma t i c i n t e l l i g e n t c o n tro l i s i mp l e me n t e d Ke
4、 y wor d s ： P L C； t o u c h s c r e e n ； i n v e rte r ； Ch i n e s e me d i c i n e c rus h i n g 0引言 如何 提 高效率 和有 效利 用 能源是 中药粉碎 系 统 中急需解 决 的一个 问题 。在传统 中药粉碎 系统 中 ， 经 常 出现人 工喂料过 多或过少 使 粉碎 电机负荷太 大或 是不 足 导 致生 产效 率没 有得 到充 分利 用 而且温 度 过高对药 物的药性会 有一定 的影 响 所 以负荷太 大产 生过 热 现象 时粉碎 系统 不得 不停 止生产 造成 生产 效 率下 降。
5、 为 了改 善这 一现 象 有效 提 高生 产效 率 将 P L C 与变频器 结合使用在 中药 粉碎系统 中 通 过 P L C控制 变频 器可 以将非调 速型 电机 变为调速 运行 喂料量 随 着 负荷 电流 的变化 而变化 不仅有利 于保 留不 耐高温 的生 物活性成分和各 种营养成 分 还 可以显著提 高生 产效率 和能源利用率 ， 节约 了人力 和物力 。另外 ， 触摸 屏 和负压引风 的应 用 使得 中药粉碎 工艺在全 封闭无 粉 尘系统 中进行 可有 效地 避免 外界 污染 改善 工作 环 境 使 产 品微生 物含 量及 粉尘 得到 有效控 制 ， 达 到 药 品生产的 G M
6、P f 药 品生产质量管理规范1 要求 。 1系统方案设计 方案要求生产厂房能够达到 G MP标准 ，有效节 约能源与人力 所 以利用 P L C与变频器 和触摸屏集 中 作者简介 ： 王红霞( 1 9 8 4 一 ) ， 研究方向为工业控制、 医疗器 械 与制 药设 备 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 8 1 8 控制各 电动机 的启停 根据粉碎 机电流 自动调 节进料 电机 的运行 速度 、根据粒 径调 节分 级 电机 的运 行速 度 ： 实 时显示 粉碎 机 的温度 与 电流 对高 温或其 他状 况系统能够做 出相应 的事故报 警 ： 用户 能够 浏览整个 生产工艺 流程 图
7、并打印相应 的生产报表及故 障记录 ： 并将 负压引风排放空气 的方法应用于整个系统 中 该 中药粉碎 控制 系统 主要控 制 的机组 为 自动进 料机 、 粉碎机 、 分级机 、 旋风分离 器 、 除尘器 、 负压引风 机 ： 主要功能设 置有 自动启停控 制 、 单独启停 控制 、 报 警控制 、 检测与数据采集 、 显示与打 印等 。 根据这些功 能 要 求 选 用 西 门 子 P L C 2 0 0系 列 中 的 6 E S 7 2 1 6 、 6 E S 7 2 3 1 、 6 E S 7 2 3 2 完 成设备 控制 和现场数据 采集 ； 人 机界面设计方 面 考虑 到功能设计 和
8、生产成 本控制 选择 三维力 控 的组态 软件作 为用 户可定 制功 能 的软 件平 台设计 工具 ： 变频 器方 面 考 虑到对 喂料 电机 和 分级 电机进 行转 速调节 的功 能及 电动机启 动 、 运行 、 调速 和制动 的特性 选用 易能 E D S I O 0 0系列 V F型 高 功能性 通用 变频 器 其 具有 S型加减 速功 能和转 矩 提升功 能 能较好 地解 决转速 之 间的切换 和启 动 问题 整 个 中药粉 碎 系统通 信与 控制 方案如 图 l 所 示 。 2 P L C的应用 2 1硬件设 计 系统选用 的 C P U是 2 4点西 门子 2 2 6 C N模拟量
9、 扩展模 块选用 E M 2 3 1 和 E M 2 3 2 P L C作为控制单 元 自动化应用 2 0 1 4 1 期 1 8 变 频 节 能 及 软 起 动 系 统 触摸 屏 C OM3 C O M2 C OMl 电 源 l R S _ 23 2 l R S I 23 2 ， 八 l l 8 l 8 j r l 医 I J一 f 广1 广 儿 -g S A +I 4 9 5 B l G N D l I4 8 5 A + c 4 9 5 B l G N D l 变 频 器 变 频 器 l P D n 0 P L c E DS l O 0 0 MT O 0 0 7 G E DS 1 0 0
10、0 _ 4 T 0 0 3 7 G l 6 E S 7 2 1 6 2 B D2 3 0 XB 8 图 1 中药粉碎 系统通信与控 制框 图 是整个 粉碎 系统 的控制 核心 ， 其 主要作 用 ： 接 收触摸 屏发 出 的信 号并 通过控 制继 电器和 接触 器控制 各组 电机 ： 完成对 系统开关量和模拟 量数据 的采 集及相互 转换 ： 完成对 整个 粉碎 系统 的逻辑判 断及 控制 ： 完成 对进料量 和分级机 P I D调节 的运算 和控制 ： 向触摸屏 提供 所采集 及处 理 的数 据 并 执行 触摸屏 发 出的命 令 。 P L C部分 I O硬件接线 、 模拟量端子接线分别如
11、图 2 、 图 3所示 2 4 V DC 3 E S 7 2 1 6 2 B D 2 3 0X B8 1 l M FR1 1 00 2 F R 1 了 3 F R2 F R3 1 0 2 4 F R3 F R 4、l 0 3 5 F R 4 一 rI 4 ， 一 6 变频故 障 G ZI F R5 1 0 5 一 7 F R5 1 0 6 一 ，一 8 变频故 障 G Z 2 SBl 1 0 7 一 9 进料报 警输人 S B 2 I 1 0 。一 1 0 收料报 警输入 S B 3 I 1 1 _f一一 1 1 旋 风收集器启 动 S B 3 6 L 1 2 旋 风收集器停 止 在机 S B
12、 5 l l 3 器上 。 。 一 一 l 3 喂料 启动 S B 6 I 1 4 。 。 一 一 1 4 喂料 停止 喂料 机 自动调 速 1 4 ： n ! ! 系统正 常运行 l 5 进料、 收料 预报警 1 6 业 L 业 系 统故障 l 7 高于 主机 设定 电 流 1 8 L 坐 除尘器运 行 b一 喂料机启动 z o L 图 2 P L C部分 I O口硬件接线 图3 部分 P L C模 拟量端 子接线 P L C用 I O接 口分别接热 继电器开关 、喂料与分 级启停开关 ( 用于紧急情况 现场操作人员操 作 ) 、 料位 报警开关等 开关 量输入信号 输 入信号经 程序运算
13、发出相应的动作信号，经中间继电器及相应的常闭 、 常开 触头分 别控 制各 组 电机 及变 频器 的运行 以及 声 、 光报警器件 的动作 1 9 www c h i n a c a a a o m 自动化应用 P L C用 E M2 3 1 模 拟量 输 入模 块 接人 A D模 块 通 过传感器将 温度和 电流模拟量 送入 E M 2 3 1 转 换为 数字量 经过 P L C程序运算 P L C输出的数字量经 E M 2 3 2模块转换 为模 拟量 以控制喂料变频器 和分级 变频器转速 的给定 从 而实现对 喂料 机和分级 机的速 度控制 在接线设计方面 考虑到要获得最佳的噪声 抑制 把
14、传感 器的供电 M端子接 到地上 2 2软件设计 软件设计 主要包 括启动与停止 程序 、 模拟 量显示 程序 、 电流 P I D控制程序 、 报警程序等 。 部分启停控制 主程序如 图 4所示 M3 0 高电流 Q 1 5 自动： M3 5 自动喂 Q _ _ J 喂料 手动 M3 3喂 符号 地址 注释 高电流 O1 5 主机电流高 于设定值 喂料启 M3 0 喂料 自动启 喂料启 动 O1 7 喂料手 动 M3 3 喂料手动 喂料手启 动 01 0 喂料启动手 动调速 自动 M3 5 喂料 自动 自动喂 n1 1 自动喂料 图4部分启停控制主程序 主程序 主要包括初始化程 序 、 根据
15、 选择模式启 动 停止 电机 、 调用 子程序等功 能。启动停 止程序根据 触 摸屏通信传输来 的信号 和 P L C输入端信号进行 判断 并 发 出相 应 的信 号控 制继 电器来 达 到控制启 停 的 目 的。系统基本 操作功能设置 为手动 和 自动两种模 式 ， 一般采用 自动启动方式 只有 在维护 与调试过程 才开 启手动启动模式 子 程 序 主要 为 电流 P I D控 制程 序 即把 实 时 采 集 到 的粉 碎机 电流 通 过 电流变 送器 转 化 为 4 2 0 m A 电流信 号 E M 2 3 1 模 块把 传感 器输 入 的值 转化 为 1 6 位 有 符号 的二 进 制数 据 并存 储 在 P L C特 殊 寄 存 器 中 ， 通 过采
