GEFanuc系列LC在粮油工业中的应用

GEFanuc系列90-70PLC在粮油工业中的应用本文以实现粮油工业榨油厂自动控制为目的。在GEFanuc自动控制技术平台上进行了系列90-70PLC及CIMPLICITY程序的开发，其创新在于PLC程序和上位机程序所用的中间变量有Excel表的宏程序自动生成后，导入编程软件ProficyLogicDeveloper–MachineEdition和组态软件ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY中，这样在节省了大量的建立变量的时间的同时也是得建立变量时的错误率降低了很多。同时在PLC程序和上位机程序编制过程中运用了面向对象的编程方式，使同类设备程序开发过程方便很多，节省50%的开发时间，上位机程序开发过程中运用了大量的脚本程序，同时也用到了“类”，比单纯的组态功能更加强大方便，且方便用户使用。本文首先从榨油厂工艺开始，结合实际施工情况对其工艺过程进行了详细的分析及描述，并在熟悉工艺图的基础上，完成了对所需设备的统计，根据系统的特点选择了GEFanuc自动化解决方案。其重点是同类型的设备量很大，所以程序量也很大，如果按普通的编程方式，将会浪费大量的时间在变量的建立以及结构相同的程序上。所以在这里我用带有宏程序Excel表解决了快速变量建立的问题，“类”的应用解决了结构相同的程序的问题。其难点是VB脚本的开发和带有宏程序Excel表的开发。最后本系统现场调试成功，且长时间运行稳定，PLC程序和上位机程序可读性、可维护性、可移植性也相应的增强。引言益海集团是由新加坡丰益集团和世界500强企业——美国ADM公司控股,旨在全力打造大型综合粮油加工企业,前期成功运作了“福临门和鲁花”两大食用油品牌，目前益海集团已在国内直接控股工厂和贸易公司35家，并参股鲁花等多家国内著名粮油加工企业，工厂遍布河北、山东、江苏、福建、广东、广西、四川、湖北、湖南、新疆、宁夏、黑龙江等地区，贸易公司及办事处覆盖除西藏和港、澳、台地区外的全国各省。拥有“口福”、“丰苑”、“益海”及“莎妮雅”四大品牌，蛋白和油脂两大产品系列，包括小包装等各类精炼食用油、大豆蛋白、起酥油、人造奶油、脂肪酸以及磷脂等60多个品种的产品，是国内极具实力的油脂、油料加工企业集团。其榨油技术是由美国ADM公司提供的，以前ADM公司旗下榨油厂的控制部分大都是由荷兰imtech公司所设计，所以在这里我也借鉴了这些成功的案例，沿用了imtech开发的部分PLC程序和上位机程序。整个PLC程序和上位及程序的开发过程在以后几章我们将会详细的讨论。我首先向大家介绍一下榨油工艺。在榨油系统，主要分为两个车间：一、预榨车间，榨油前对大豆的预处理；二、浸出车间，用有机溶剂浸出大豆中的油脂成份。工艺预榨：顾名思义就是榨油前对大豆的预先处理，在各个环节对大豆处理的程度对后续工序起着至关重要的意义，主要是对加热温度、湿度的控制以及对压胚质量的控制，在此过程中用到了大量的PID算法，以及其他对模拟量处理的算法，所以对PLC的浮点运算能力要求很高。用一个直观的图表来描述预榨车间的概况。预榨工艺浸出：首先，由预榨车间过来的白豆片浸入出器，用浸出溶剂正乙二氨将大豆中的油脂浸出，由浸出器出来的物质分成两种形态，一种是液体，一种是固体。其中液体是正乙二氨和油的混合物，这些混合物进入蒸发塔进行三次蒸发，这样便把正乙二氨从油脂中分离出来了。而固体则是混有正乙二氨的大豆蛋白，这些大豆蛋白经过低温脱融或是高温脱融后便成了蛋白含量大约50%的食用蛋白。这则是根据客户的要求来进行处理，如果需要更高含量的蛋白，则需要到SPC（酒精浸出）车间进一步加工。用一个直观的图表来描述浸出车间的概况。浸出工艺GEFanuc的解决方案由于在整个大豆加工过程中用到了大量的模拟量调节、浮点计算等。我们在比较了Quantum，SLC，SIMATICS7-400系列，GEFanuc系列90-70PLC后，综合考虑到硬件性能及网络和软件方面的功能后，最终选定系列90-70PLC和ProficyLogicDeveloper-MachineEdition编程软件、ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY组态软件。我简要讲述以下选择她的理由。硬件方面：(1)结构紧凑单槽的CPU模块，在CPU模块中有两个主要的处理器。一个是intel微处理器用于处理一些模拟量或特殊功能控制。另一个是布尔运算协处理器用于执行高速的开关量控制。（在我们的整个系统中用到了大量的PID调节）(2)系统机架采用标准的VME总线结构。可安装超过300家的第三厂VME标准模块。（我们要与Mettler-toledo的大豆称通讯）(3)系列90-70PLCI/O容量最大为12288点，模拟量8192点。(4)CPU内存从512K子节到6M字节。(5)具有高密度（32点）的AC/DC输入/输出模块。(6)简易的模块卡子，可防止促无安装模块。(7)具有标准的硬件方式。可响应开关量或模拟量中断输入。可处理64个事故中断和16个时间中断。(8)和方便的系统和模块自诊功能，且极易故障排除。(10)在CPU模块内部有电池支持内部时钟和日历。(11)具有Genius分布式I/O模块子系统和FieldConrol系统配置。（处控制室外，在现场有按钮柜方便的用到了Genius分布式I/O模块子系统）软件方面：（1）为了解决本系统中大量同类型的设备，程序量也很大的状况，如果按普通的编程方式，将会浪费大量的时间在变量的建立以及结构相同的程序上，用的ProficyLogicDeveloper-MachineEdition(简称ME)采用结构化的编程方式，同时中间变量由Excel宏程序自动生成后导入PLC编程软件中，这样为我节省了大量的时间。（2）ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY作为上位机程序的开发工具，其功能本人认为西门子的WinCC相似，但是ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY有它更加强大的VB脚本系统，他为“类”的开发奠定了坚固的基础，它是灵活的可伸缩的，可以适合单位的人机界面到网络化的监督控制和数据采集系统。在产品的各层次上都具有互联的功能，这是我们能够获得各个层次的集成而不需要在一个网络中进行重复组态。ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY是由服务器和浏览站组成的基于客户服务器体系结构的系统，服务器负责数据的采集和分配，浏览站可对采集到的数据进行访问以便观察和控制。服务器和浏览站可以很容易得通过网络连接在一起完全的共享数据甚至都不需要从一个点到另一个点复制你的点数据库，例如，数据点只需要组态一次而且只需要在服务器商进行一次组态。屏幕画面也只需在网路中的一个位置上进行开发和储存，而网络上的其它的ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY显示系统都可以对他访问。PLC硬件电路设计通讯接口设计GEFanuc90-70系列PLC提供了多种接口，本系统用到了四种通讯接口：(1)串行接口，用于PLC从计算机第一次下载程序。(2)以太网接口，用于PLC和上位机之间通讯（为了提高通讯速度中间用光缆通讯），PLC和PLC之间通讯，PLC和计算机之间通讯，以及PLC和INTERNET之间通讯。(3)Genius总线接口，用于PLC和遥控I/O和按钮柜之间通讯。(4)BUS总线，用于机架和机架之间通讯。根据上述要求硬件连接图如下：通讯接口软件设计支持文档的开发由于ProficyLogicDeveloper-MachineEdition和ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY都支持由csv文件导入的点及其对应的名称，所以这些文档的开发便成了至关重要的一步。为了做出这个文件总共所需开发的文档有7个Excel表：TEABLE(设备名),DI（数字输入）,DO（数字输出）,AI（模拟输入）,AO（模拟输出）,PB（按钮）,LMP（按钮灯）。后六个表都由第一个TEABLI连接，然后通过自己开发的一个Excel宏程序把上述7个Excel文档转化成PLC可以读取得scv文件，其所需内部变量及与上位机通讯的中间变量都由宏程序自动生成。其转换程序界面如下：PLC转换程序界面一、TEABLETEABLEExcel表主要包括PLC系统中所用的各种设备，包括以下几类：各种电机、阀门、传感器、开关，虚拟设备等，以及他们的量程、描述、控制方式等。在此表中的设备名即为对象的名称。二、DI、DO、AI、AO此四个Excel表包括了所有设备所需的输入输出点的功能及其名称，包括数字量和模拟量。三、PB、LMPPB、LMP包括了电机的启动及停止按钮以及指示灯的点及名称。四、FILE-SPEC逗号分隔符的Excel表是有是由以上各表转换而来的用于ProficyLogicDeveloper-MachineEdition软件中点的建立。五、SCADA_POINTS逗号分隔符的Excel表同样也是有是由以上各表转换而来的用于ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY软件中点的建立。上位机程序开发ProficyHMI/SCADA-CIMPLICITY软件提供了两种点的建立方法，一种是所需一个一个添加（这种方法费时费力），另一种方法就是上文提到的通过CSV文件导入。变量的导入对象的建立对象（Object）就是点的一个集合，例如一台电机，一个阀门，一个传感器都可以称为为一个对象。下面详细叙述一下对象的建立。首先双击Object进入对象建立的对话框写好对象的名称，然后为他选择正确的Class(电机、阀门、传感器、开关等)，点击OK进入下一对话框变量的导入变量的导入给此对象设置属性，对象建立完成。VBS编程我们以快捷键来距离。所有的快捷控制则由脚本来完成，脚本用VB语言开发，例如下面以屏幕之间的跳转为例来讨论脚本在PE中的应用（F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8,F9,F10代表10个不同控制界面的快捷键）。编辑脚本屏幕（Scipts）,打开其属性如下图枯<编诵辑其兽脚本寻程序昂划Se炭t本er命ro膛r产ha茄nd含li喂ng荣陪On键E骗rr拾or剩G痛oT乐o联Op蹈en排Fa猪ce锤Pl肾at汗e_筹Er迈ro昂r缸夹‘G去et虑n答am婚e脸of燥p底ro今je逮ct州茎Cu惠rP保oi橡nt化.I工D切=非$P渐RO沾JE烈CT美曲Cu盈rP醉oi叫nt过.G锡et矛死st刚rP蚀ro动je趁ct窑Na竿me预=蔑C妇ur宇Po折in肃t.俯Va嗽lu客e衰筋‘G丸et杨r忌ef天er宋en睡ce铅t殿o番cu斥rr牲en娱t僚sc交re称en鸦a的nd训a遣pp建li奉ca僻ti饮on附订Se凉t债Cu己rS侮cr妻ee还n月=爱Ci亡mG纳et复Sc桥re蚀en何()狗觉Se甲t做Al搜lS燃cr薯ee窝ns链=杏C需ur糊Sc伤re原en位.P童ar拍en猪t舅浑Se昼t皂Cu帆rA霞pp恨li楼ca哄ti拳on提=鞠A隔ll肥Sc奔re含en竖s.授Ap师pl弟ic与at论io套n许锡st向rC贱ur舅Sc半re音en条=棒C启ur雨Sc颠re蓝en首.n楚am报e护寸Se联t旨Cu耕rE切ve控nt净=泄C鼓im皂Ge皮tE洲ve特nt笑Co丙nt幕ex庙t(旧)共凭Se远t穿Cu唐rO料bj运ec喂t剧=旷Cu暑rE防ve洞nt株.T坑ri惯gg溜er占Ob乌je繁ct岔山‘S举et梦e参rr淹or杀h咬an档dl摩in哥g越尺On允E挤rr挤or蹄G谨oT搏o把Op除en张Fa械ce漫Pl主at判e_千Er弃ro乡r设真‘D悦et拿er荣mi轨ne捉s艇cr羊ee按n科di鉴re绳ct汁or图y并意Se哈t宣Cu碍rS旱cr撕ee咳nV章ar绣=赵C泊ur荷Ob呢je蛾ct跟.G励et长Va围ri控ab范le煮(W窄eb举Vi晕ew纺)据磁‘i肥f翅we滩bv蹲ie唯w岛is尿n磨ot价a呀ct拍iv彻e罩蔽If练C沈ur警Sc粘re筹en胖Va汁r游=只0揉Th屠en筛唐s咳tr盟Sc畜rD逼ir汤P食=猴En净vi会ro颜n(春SI吸TE牵_R督OO燃T)甜&顶筛\s工cr信ee醒ns乱\洋米El肥se俗迅s混tr惑Sc弹rD输ir线E蓝=粗\\伞CS稻05暗47匪\S匠ys谷te舍m\催SC接AD猾A\刘FC朴G2贫\E晨xt嫂r0射2\窝Sc阅re池en弱s\金浴s渴tr疯Sc具rD拥ir斯P巡=沙\\鼓CS紫02秘35冻\S瑞ys都te羡m析D\仿SC柳AD宅A\旨FC具G2璃\P委re睁ss添02释\S慰cr樱ee厉ns乘\窄介En夸d础If混雄If技l馅ef殊t(查st姥rC时ur致Sc异re键en鉴,麦3)陷=遗g梅nc茫T努he材n锐颠I放f徐Ke猛y叫=榴X村Th绩en总巷S穗et顺P吸re巴vS吵cr脂ee屯nN笋am款e1录=燃C招ur纱Ob颤je奏ct阔.G率et欢Va崇ri晌ab双le递($突P判re烟vS翻cr诞ee助n)轰固s置tr济Ti捕tl群e军=l拔ef袭t(趟Pr跪ev狡Sc识re饼en踩Na揉me他1.射va饰lu斤e,嘴Le终n(饭Pr奶ev识Sc犯re国en齐Na筋me登1.与va地lu至e)拨-4协)得阵E龙ls蕉e虚气I注f低ke义y青=千T戚An衫d羡(s易tr在Cu流rS丝cr绕ee盐n虾=申gn北cT特RA疮NS钻MI劳TT脖ER箱.s稻tr论Cu疯rS瓣cr遮ee惑n在=报gn亩cT狡RA啊NS袄MI摧TT国ER宇_P辟ID债.c躺im泡)突Th剩en膛抹s宽tr抵Ti末tl胞e取=即gn芹cH找IS竞TT题RE负ND季待E聚ls青e斧否I滔f熊ke俯y春=坟T新An穿d翅st泄rC碧ur液Sc御re睬en捷=夸g茂nc梳RA驼T驳IO青_C扎ON止TR合OL煌.c撑im腔T垮he南n趣较s筝tr罗Ti棍tl辛e声=撒gn识cH亡IS丛TT饿RE彼ND测_R罗AT皆_C场NT延轻E享ls翁e表鸟E猎xi绣t行Su疫b扬躲E榜nd某I环f总蜡E执nd博I迫f睛糖E或nd北I绿f益量E伙ls繁e哗语S伏el心ec筋t庙Ca轨se遵K质ey甘凯C讽as更e替X倦局s唱tr熊Ti短tl每e臭=蒸ma帅in帝Sc姜re赛en怒圆C帖as小e肤N厚蜡T摘mp馒Po此in降t.紧ID蓄=每T捏AG回NA棵ME妈S宋滨s等tr洲TA撕GN项AM揭ES互=何T叨mp溜Po治in培t.格Ge润tV通al浩ue唯式I份f肝st润rT甩AG公NA局ME蚕S粗=蚂Tr默ue功T厕he差n卵琴P礼oi产nt笋Se远t现TA哗GN杀AM润ES式,F飞AL黎SE村跃E全ls旧e游垃P蔑oi陪nt丑Se膝t盲TA由GN驾AM渔ES佣,T弊RU漂E据质E汉nd楚I瓶f变寄E痒xi狱t膨Su航b赏投Ca束se为F刘1胃分s童tr宴Ti诚tl请e指=挪pc肢sB酸EA休N_蓬HE聚AT朽ER汤谱Ca迎se肥F腥2旬孙s毒tr应Ti洋tl阔e竿=俗pc喜sJ岭ET允_D衡RY巩ER体嚼Ca勇se遮F买3导幸st耽rT费it迟le尿=锻p鲜cs晋DE严HU丸LL情IN糠G塌收Ca典se纽F色4日辨st比rT摊it渠le时=壤p惭cs接FL谦AK禾ER政S劣迈Ca精se敲F机5核员st贱r使Ti是tl但e捞=培pc来sM清EA搭LG加RI深ND番技Ca盛se毕F桶6零夸st垃rT誓it童le见=陵m煮is米VA保LV坐E_战MO谋DU饼S汁晌Ca乡se赶F亡7表馆st缎rT全it妄le涨=术m切is居AL柏M_友ED样累Ca敌se新F草8冈猫st贼rT街it侮le职=买p议cs鹿ST碌EA数MR筑OU跑T洋PL纪C程魂序的践开发注点的寇建立础拐Pr创of忆ic庭y烤Lo济gi岸c器De良ve李lo夸pe贩r-匪Ma玩ch疲in锄e睛Ed物it居io去n软抵件和企PE杰同样医提供争了两悠种点栽的建棍立方驻法，拥一种御是所谦需一篮个一研个添款加（娱这种浑方法界费时忙费力颗），弹另一类种方况法就布是上宁文提丙到的浇通过牧CS拐V文疾件导名入，倒同时钉也导猜入了火“类叫”的屡名字原。由子程借序和激调用键程序萝块的王开发哄置PL击C程棋序有妈一个桨主程税序、鬼多个老子程诱序和弃多个女程序坊调用发块组添成。韵其中盖主程丹序调冠用子己程序良，子弟程序骑调用存程序填调用度块，普而“渡类”饰则是波由程偏序调涝用块纱组成刮。下商面我卸们对颈它进母行详场细的任讨论崖。颤院当点吓导入订后，疮PL艰C的校每一沸个变畏量名区便和匙其所派需的露地址昏一一抚对应乖起来猾，这滤样在招以后量的编阀程中贷只用通其形菊象的松变量洲名来酒代替雪变量丢的地委址，超同时谋也增归加了弓程序堆的可段读性臣。程墨序开宿发的属整体般思路固是子愈程序叹的调怜用和繁程序屡块的王调用型，所旁以编再辑每简一个罪子程来序调领用块验是至氏关重饭要的尸，本狂系统饭包括技了很揭多个图程序孕调用幼块和闻小的屡子程沸序。烘例如丸：普影通电棕机、弄变频中电机员、开争关阀鸽门、遵控制些阀门锐、速僚度传截感器赚、模竟拟输锯入传睡感器晕报警蓄、限令位开早关等尘等暮恢下凤面我家们以铃普通击电机程为例爸对其画程序涂调用增块和非子程盏序来碗进行堤详细寇讨论窝。根裁根据设工艺衬的要膀求，稍可描坡述普睛通电欣机功练能如箩下：俘槐(1侮)在忠连锁魔OK恭的情腊况下姻，按墨钮盘跨和上滋微机撤画面歌都是肢绿灯弃闪烁倘，当告按下椒PB忌1按会钮时毯电机使启动耐，P咐LC荣接收尖到这假个启望动信瓜号后及便给洲配电挑柜一亡个电猜机运提行健信号删RN欢C，百此时雹按钮冈盘的耽绿灯扫又闪妨烁变撑成长芽亮，析表示划电机调正在誉运行杰。泊禽(2拾)当浪电机含要停峡止运裁行时绝，按厌下P甚B2蓝按钮百电机只停止妄，且椅恢复名到连钉锁O叛K情蔬况下阀。逐论(3扬)当敌电机耍没有凉送电蕉时，在此事子会有迎故障创信号虑FL花输入用，按悠钮盘芬和上汤位机避红灯启闪烁捏，表喇示电晶机故拦障。颤益(4反)当搭电机秃送电旦后，吴如果乘连锁纵不满役足，再此时驻按钮共盘会丹红灯狼长亮疲，等绞待连心锁满振足后典才能查启动拴。剑庆根据编上述挂要求想，可诚以确酬定普滋通电贡机所涂需如厅下各拣点：壮县宁(1纤)巾连锁虚OK侨，表减示电透机是汁否和炉其它慧设备传的连们锁满峰足缎再(2硬)巷启动释按钮旅PB创1腥屿(3劈)位停止棒按钮倚PB码2舞刮(4染)征电机闲运行贞输入医信号钥营(5属)马电机充故障市输入透信号底坡(6惩)辅时间畜继电冈器远绳(7格)守绿灯沫闪连晌锁O拢K信咽号或烈是绿煌灯长摄亮点假共性贺信号温输出克俘(8馆)款红登蒜闪故康障信唐号或引是红触灯长版亮连效锁信芬号输旷出钩侍(9清)雷和其孕他一俊些和名上位庄机通乔讯的雹中间余点光至根据跳以上跟功能祖要求样，做抢出的害普通注电机垄子程汁序块提如下节：职傅第吃一小运块，肿运行歌部分南：乳裳第二袜小块截，报谜警部捡分：沈负将此和两部宋分分吊别打射包成液块如赖下，欣即为灭普通笋电机梅子程辆序块坐。著港在P燕ro济fi封cy对L茅og葱ic扯D浑ev咳el臭op幕er询-M屡ac屡hi菜ne腿E艇di劳ti和on裹软件牲中同壶样也比内置崭了一谎些常宾用的嫂调用瓶子程艘序块筋，例渗如P末ID养算法丑快等酷，这疤也同赛样是只编成棚简单狡了很锣多。屿当然持，内傻置的粗调用差子程蜻序块膊也可绸以组厕合成债“类挡”。暮扯在完腥成了微程序计块和爬调用如子程动序开宋发的印基础接上，蜻我们狮便可鸭以开凳发出超“类揉”类药程序两，使挂得编屑程变弟成了吓一种斧简单轻的事失情。们题PL葵C“邪类”粒程序浙块的旋开发体诸在完背成了馋成序萍块和赠调用冰子程帝序开相发后喇，打不开“洒类”辟工具默箱，曾我们虾便可晨以将去上面律开发瓣的任具何一辅个程莫序块捷和调敏用子框程序屯组合架成“假类”热。在生添加老完成扮“类善”工贴具箱细后，隶利用是面向裙对象镇的编杠程方辉式编侄程在酬这里就便成鸟了一欠件简动单的益事，难我们昂所需花要做槐的只雾是按顽顺序混，将句不同腰名字君的对洋象加端到程泊序之武中，尊然后窄添加鼓相应脑的连影锁程印序即虾可。竹每个双电机初的连垂锁都概加到颗了其挤对象预的前捉一行己，以式便增颜加程德序的水可读油性。悼结论赞缓本文棚在对真AD墙M的恐榨油活工艺轨进行招了简乐单的犁介绍街，再宫根据育系统孕的要兆求，叨经过乘详细铲比对搭后选赞定G寒E悠Fa虎nu坡c口90鸦-7湖0系娘列L你PC律，尤并且涛后来纤的生钉产过液程