浅析预混合饲料厂的电气自动化控制
⇨⇦
【摘 要】随着电子技术的发展，连续配料输送自动控制系统在预混合饲料厂生产当中有很广泛的应用。它具有功能全面，灵活性强，性价比高等特点，受到连续配料系统集成商和用户的欢迎。饲料生产线自动化控制系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，其中的配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。
自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节。本文依据饲料生产配料系统的工艺流程介绍了流量控制方式和饲料生产配料系统控制过程。
【关键词】预混合饲料厂；电气自动化；控制
随着国内饲料企业对生产要求的日益提高，需要充分利用计算机技术和控制技术的最新发展，构建基于PLC的饲料生产现场过程控制系统，并成为同类企业首选的技术方案。同时随着网络化、信息化技术逐渐渗透到饲料加工工业，使得饲料加工及生产的自动化系统体系结构也逐渐发生了巨大的变化，迫切需要在现场控制管理的基础上，从企业生产计划、销售角度进行统一规划，这种市场需求的变化也必将对饲料生产自动化产生重大影响。有鉴于此，研制一种适合我国国情、满足饲料加工现代化管理要求的智能化监控系统势在必行。
一、预混合饲料厂的饲料生产系统概述
饲料生产自动化控制系统是对饲料生产及加工过程中的各类碎玉米、配料、微量元素等粉粒或液体物料进行单秤称重并按所选配方进行混合搅拌，制成满足一定要求，具有较高营养的饲料成品的实时监控管理的自动化系统，具有广阔的市场前景。目前我国大部分饲料生产过程控制系统业务流程主要包含如下几个核心部分：给料部分、称量部分、配料控制部分。
（一）给料部分
给料部分是从原料仓（或储罐）向称重设备中加料的执行机构，系统根据设定好的序号控制原料仓（用于储存各种饲料生产所需的原料，如：棉柏、豆柏、鱼粉等）全速下料。根据饲料生产所需原料的不同特性，需要分别选用不同的给料设备。
（二）称量部分
在进行饲料生产的同时，需要判断饲料生产所需要的所有原料是否下料结束，一般通过采集电子秤的重量，将重量模拟电压信息送往电子称，用来采集重量信号来判断是否到达提前量。在饲料生产中为了提高生产效率与准确度往往采用双配料仓，生产现场有多少配料仓则需要安装相应的电子秤。
（三）控制系统
饲料生产控制系统由称量仪表、上位工控机、可编程控制器及其他控制器件等组成。为了实现饲料生产过程的远程控制，则需要配置远程控制计算机，销售计算机，数据库服务器，管理计算机，地磅电子秤等。
二、饲料生产自动化控制的给料方式选择
目前，在饲料生产及加工领域，其中饲料生产配料广泛采用的给料系统一般有以下几种：电磁振动给料系统、螺旋给料系统、料门给料系统、电磁阀给料系统等。除了上述四种方式外，还有一些场合可以采用传送带、刮板、真空抽吸、震动给料等给料方式。其中应用较为广泛的分别是电磁振动给料机和螺旋给料机。电磁振动给料机运用机械振动学的共振原理使得饲料生产中所需要的混合料在低临界近共振状态下工作，在给料过程中，物料在料槽中被连续抛起， 并按抛物线轨迹向前作跳跃运动，这种给料方式因为不需要转动部件，同时对料槽的磨损较小，具有耗电少、体积小、重量轻、运行费用低等优点。但遗憾的是该种给料方式对安装要求较高，并且现场调试困难，调整不当会产生噪声且运行不好。
螺旋给料机方式与电磁振动给料机相比，能夠实现给料均匀的特点，并且不容易受外界影响。饲料所需混料由旋转的螺旋叶片在螺旋管体内连续推进送料，在重力作用下进入搅拌器，使得系统机械振动较小，能够保持搅拌仓运行平稳，并且对称量的干扰相对较小，能够很好的避免饲料搅拌过程中饲料原材料分层或者搅拌不均的缺陷。但螺旋给料机上安装有电动机和减速器，重量大，效率较低。对于液体物料，一般采用阀门控制给料量。
三、饲料生产自动化控制的称重方式选择
在饲料生产的配料过程中，包括原料的储存、输送、称重配料、除尘、物料混合等多种设备，涉及粉粒状固体散料、液体等多种物料。根据饲料生产工艺要求，常用称量方式有进料式称量和卸料式称量2种，具有单斗单料、单斗多料、多斗多料等多种工作模式。其中进料式称量又可分为零位法和增量法等称重方式，零位法指的是料仓开始从空位给料，直到料仓满足给定要求，即停止加料，然后打开料仓放料直到空位，再重新称重。增量法指的是称量料斗接收、称量好饲料后， 在未放空料仓的情况下就开始加料，系统自动将电子秤内部计数值清零。很明显，采用零位法的称量方式其精度相对增量法更为精确。
采用进料式方法进行物料称量时，需要注意给料落差的计算，即当给料设备停止给料后，部分物料尚未进入搅拌仓的余料。考虑到落差余量对最终配料成份的影响，在实际配料称量计算时其给料设定值应为要配制的物料标准重量减去落差值。在实际的给料控制模式中，一般采用双速给料的方法，首先根据给料设定值，快速放料，当放料量接近设定值的90%左右，则减少闸门放料量，采取慢速给料，这种控制方式能够在保证放料速度的同时增加称量精度。卸料式称量方式则与给料式过程相反，即先在料斗内预先装入多于配方要求的物料，然后开启放料进行称量，通过称量落下的物料重量便能够获取饲料生产所需配料的重量。采用减量法称量可以直接将传感器安装在料仓上，通过传感器检测料仓中物料总重量减少的参数值计算饲料生产的实际配料量，但该方法称量精度较低，因而在实际的配料控制过程中较少采用。同理，为了实现和增量法同样的效率和控制精度，减量法也采取双速卸料，在快速卸料量达到给定值的90%左右开始变为慢速卸料。
四、饲料生产自动化控制的饲料生产线结构
在目前大部分饲料加工企业，建立的饲料生产线结构主要有如下几种：
（1）采用固定式单组份料斗秤的结构：该结构配料成本较高，其基本特征就是每个放料仓对应1台电子称重装置——料斗秤，各组份原料在称量后由溜槽、集料带或集料小车收集并进入搅拌仓进行后续加工工序。
（2）采用固定式多组份料斗秤的结构：该称量结构类似固定式料斗秤结构，只不过该结构为了节省电子称量装置，采用固定几个料仓对应l台电子料斗秤，各组份原料通过皮带传送装置混合在同一台料斗秤内累加称量后再由集料带或集料小车收集进入搅拌仓进行后续工序，该结构有利于实现多种配料的精确控制。
（3）采用移动式料斗秤的结构：装有各类饲料原料的集料小车根据自身携带的称量装置对配料量进行计算，并根据配料给定值进行饲料原材料配量的累加式称量，该方式能够实现对各类饲料原材料放料的精确控制，采用这种方式进行配料需要集料小车有很好的定位精度，自然增加了配料控制系统的设计难度和成本。
（4）采用称重带式输送机式的多组份秤的结构：料仓的出料机构就是多组份秤的给料机构，各种物料在移动的配料带上由皮带秤进行累加称重。
对于以上这几种结构的生产线，采用固定式单组份料斗秤的结构的生产线的配料精度最高，但由于每种物料都要有一台称量仪表和一套传感器，因而成本也最高。饲料生产线自动化控制系统中的配料控制模块由称量仪表、上位工控机、可编程控制器及其他控制器件等组成。典型的配料控制系统在一些比较简单的称重配料系统中， 也可以采用工业计算机（IPC）加数据采集板卡的形式进行配料的控制。
【参考文献】
[1]何瑞，贾磊. 基于PLC控制的自动配料系统研究与应用[J]. 微计算机信息， 2017年，25（12）：45-47
[2]熊晴海.饲料企业生产监控管理系统的研制[D].电子科技大学硕士学位论文，2015.
[3]刘艳荣.饲料厂自动配料系统的设计[J].电子设计工程，2012，20（12）：27-29