PLC及HMI系统下食品工业论文

PLC及HMI系统下食品工业论文

　　1PLC及HMI系统的设计

　　人机界面（HMI），是一种智能型的触碰式图形显示屏幕，其主要功能是让使用者在开发后的接口上以图形式对话窗口的操作取代直接面对程序原始码修改各项参数以控制机器的窘境。HMI的开发除了图片的编辑外，还需配合PLC阶梯图程序中所设计的系统规划、操作数、变量等相关设定，将PLC程序中的各个组件以图片形式按钮取代。运行状态画面有自动运行画面和手动运行画面，以及系统各部分动作故障的报警提示画面和故障解除画面，这样才能顺利与PLC进行通讯，完成监控的功能。因此，人机界面的开发大致上可分为三个步骤：系统规划、操作接口开发、系统通讯。

　　2系统测试

　　2.1实验设计

　　为了对本研究所设计开发的实验机台加以测试，并验证以该自动化设备执行的结果符合误差容许标准，这里将以容许实验误差为基础，设计实验验证自动化操作的体积误差，并选择水做为实验溶液进行试验。最后，为求实验结果符合大样本原则，每项试验均重复进行30次，并分别记录其量测值后，计算其平均数、误差值、绝对误差值、误差比，并以Cp值、Ca值作为衡量指标。

　　2.2实验流程

　　本实验先分别针对P1、P2、P3、P4泵浦各自独立进行定量体积抽取试验。使用开发完成的HMI控制各个泵浦，使其单独运行，依据HMI内输入的设定值抽取出该泵浦应达到的溶剂体积，再以微量天平量测抽出溶剂的重量并将该量测值换算成体积，重复进行该步骤30次，并分别纪录量测值。根据文章实验的定义，各泵浦标准抽取量应为P1：1ml，P2：9ml，P3：1ml，P4：9ml。完成各别试验后，再对系统的流程，进行完整的系统整体取样试验，将文章所设计的实验数值输入HMI后，让系统全自动运行，并完成取样30次，再以微量天平量测各取样试管内溶剂的重量，将该量测值换算成体积，并分别纪录量测值。根据文章实验的定义系统完成取样后分化收集器内各试管溶液标准体积应为10ml。

　　2.3实验分析

　　在这一节中将分别针对食品工业部门制定的规章，评估系统稳定性的Ca值、Cp值。Ca值用在衡量实验结果中接近规格中心的程度。个别实验结果数据分别为：P1：0.040727、P2：0.011532、P3：0.038935、P4：0.025184；总体系统取样值为0.09507。根据文章所定义的分级，P1、P2、P3、P4泵浦个别实验数值均属于A级（0<绝对值(Ca)<0.0625），该结果显示实验数值与规格中心十分接近；而总体系统取样值判定为B级(0.0625<绝对值(Ca)<0.125)，原因如上述的系统总体取样试验的误差值为各泵浦累加值，故误差值于累加后相对较大，因此Ca值也随之增加。Cp值用于衡量实验结果的离散差符合规格公差的程度。个别试验结果数据分别为：P1：1.103776、P2：1.57405、P3：1.834158、P4：1.682714，而系统总体取样试验数值为：1.102582。由数据可见各个试验的Cp值均大于1，代表制程散差在规格之内，再根据文章所定义的分级加以探讨，P2泵浦属于B级(1.33<Cp<1.67)，P1泵浦属于C级(1<Cp<1.33)，P3及P4泵浦则属于A级(1.67<Cp)，而系统整体取样试验则属于C级。由上述分析可见，在个别试验中，P1泵浦的Cp值明显较低，探究其因素发现，由于本试验容许的体积误差极小，而设计的自动化机构是以电流控制转速，因此试验环境周围的电流干扰以及电流本身的稳定性均会干扰系统产生些许误差，加上P1泵浦抽取量较少（1ml），在毛细现象及表面张力的影响下误差所占的百分比较大，因而数据离散程度变大，Cp值随之降低。

　　3结束语

　　根据定量体积试验结果得知，文章基于三菱PLC和人机界面所开发的自动化检验系统，无论在个别泵浦试验或是整体流程取样试验的结果其误差值均于允收容许误差范围（小于1%）内，显示该系统的精准度可适用于食品工业部门规定相关化学实验中。文中提及的泵浦启动时间及缓冲时间所造成的误差对于实验结果有相当程度的影响。此外，本研究中所使用的P1、P2、P4泵浦其转速依出厂设计仅可微调至小数点下1位，而P3泵浦因精密度需求较高，因而选择较高规格的泵浦，其转速设定可微调至小数点下2位；而由实验数据中可见P3泵浦虽然抽取量较少，但相较于P2泵浦却有明显的精准度，由此可知，选用高规格的泵浦进行试验特是提高精准度的重要因素。

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