大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第1章緒論隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，其重要作用也越 來(lái)越顯著。而生產(chǎn)過程自動(dòng)控制是自動(dòng)控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕 工、紡織等生產(chǎn)過程的具體應(yīng)用，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。PLC于20世紀(jì)60年 代末期在美國(guó)首先出現(xiàn)，目的是用來(lái)取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功 能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命夕I,并給予定義：PLC (Piogianunable logic Conuoller)是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令，執(zhí)行 諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控 制

2、各種機(jī)械或工作程序。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng) 化的要求越來(lái)越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng) 的工業(yè)控制軟件己無(wú)法滿足用戶的各種需求。本次設(shè)計(jì)的大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是以 PLC為核心控制器，并結(jié)合昆侖組態(tài)軟件MCGS,輔以光電傳感器，繼電器等實(shí)現(xiàn)的可 遠(yuǎn)程控制的集成系統(tǒng)。它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能 根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。1.1本課題研究的目的、意義現(xiàn)代自動(dòng)控制越來(lái)越朝著智能化發(fā)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小 型機(jī)、其至是巨型機(jī)處理機(jī)

3、等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行 速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但隨之而來(lái)的是巨額的成本。在很多的小型系 統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%,而對(duì)于這些小型的系統(tǒng)來(lái)說，配置一 個(gè)如此高速的處理機(jī)沒有任何必要，因?yàn)檫@些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng) 的快速性，所以用可編程序邏輯控制器(PLC)卩控制小型的，而乂不是很復(fù)雜，不需 要大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)中是非常適合的。本論文是對(duì)現(xiàn)在大量使用的大米生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)改造?，F(xiàn)有的控制 系統(tǒng)很大部分是釆用老式的繼電器觸點(diǎn)控制，系統(tǒng)故障率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，系統(tǒng)設(shè) 備升級(jí)困難。大米生產(chǎn)過程中，如果系統(tǒng)控制不

4、當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)、碎米率大、加工精 度不易控制等問題。為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，解決大米生產(chǎn)中產(chǎn)生的這些問題，利 用現(xiàn)代化的PLC與MCGS組態(tài)結(jié)合的集中控制技術(shù)，在一定程度上能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率，改善勞動(dòng)條件，克服人為的不穩(wěn)定因素，為現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的物質(zhì)條 件，以達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)化控制和系統(tǒng)升級(jí)的目的。1.2 PLC的簡(jiǎn)介可編程序控制器(Piogranmiable Logic Contioller )簡(jiǎn)稱PLC,是一種以微處理器為 核心的用于工程自動(dòng)控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)2】。PLC是 一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜

5、合了 計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制 裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。1.2. 1 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用可編程序控制器(PLC)得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電接觸器 控制裝置和通用計(jì)算機(jī)以及其他控制系統(tǒng)所不具備的特點(diǎn)：1. 運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2. 設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方便3. 編程語(yǔ)言直觀易學(xué)4. 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合5. 體積小、質(zhì)量輕、能耗低可編程控制器所具有的功能，使它既可用于開關(guān)量控制，乂可用于模擬量控制；既 可用于單機(jī)控制，乂可用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，乂可控制復(fù)雜系統(tǒng)。它的應(yīng)用可大致歸納為

6、如下幾類：邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、多級(jí)控 制。13論文主要研究?jī)?nèi)容本篇論文主要論述了如何用三菱FX-2N系列PLC設(shè)計(jì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系 統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的各項(xiàng)功能，滿足設(shè)計(jì)要求。本文研究?jī)?nèi)容主要是以PLC控 制整個(gè)生產(chǎn)過程，其內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：1. 接通電源開關(guān)后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn) 到關(guān)閉位置；2. 按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗, 再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制；3. 原料由稱量漏斗進(jìn)入著谷缸，當(dāng)原料達(dá)到著谷缸設(shè)定的位置時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥門 開始著谷，碧谷后，啟動(dòng)鼓

7、風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，分離時(shí)，糙米預(yù)存缸的進(jìn)料閥門打開;4. 谷糙分離完畢后，糙米預(yù)存缸內(nèi)開始進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后，起動(dòng)振動(dòng)電機(jī)篩 選碾好的大米，利用鼓風(fēng)機(jī)與高壓空氣推出大米，通過高壓輸管送入料籠。1.4論文組成對(duì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文主要從機(jī)械和電氣兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和 說明。第一章講述的是課題研究意義和目的以及簡(jiǎn)單地介紹了以下PLC的有關(guān)內(nèi)容如： PLC特點(diǎn)、PLC的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)、PLC的結(jié)構(gòu)、PLC的工作方式等等。第二章講述系統(tǒng)概述及控制方案設(shè)計(jì)，包括制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，大 米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證。第三章是本次論文設(shè)計(jì)的核心部分之一：控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

8、。它包括了控制系統(tǒng) 分析及元件選擇，PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的估算，PLC及主要模塊的選型控制系統(tǒng)的I/O地址分配，控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。第四章講述的是軟件設(shè)計(jì)。包括PLC控制系統(tǒng)梯形圖，PLC控制系統(tǒng)程序的編制 方法選擇，主要模塊程序設(shè)計(jì)和模擬量輸入的算法設(shè)計(jì)。第五章講述的是監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)操作界面，系統(tǒng)參數(shù)界面，報(bào)表界面, 也是本設(shè)計(jì)的核心控制部分。第2章控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程 度也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大米加工生產(chǎn)線多采用繼電器控制電路實(shí)現(xiàn)控制要求, 機(jī)械觸點(diǎn)多，可靠性差，控制設(shè)備體積大。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展

9、，機(jī)械和電 氣化程度的提高，新技術(shù)產(chǎn)品PLC由于其特有的優(yōu)點(diǎn)，己廣泛地用于糧食加工行業(yè)。2.1大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，要求達(dá)到以下目標(biāo)：1. 設(shè)備具有全自動(dòng)模式。2. 可遠(yuǎn)程監(jiān)控大米加工情況，并對(duì)加工量進(jìn)行歷史記錄。3. 保證出糙率和大米加工精度。根據(jù)課題要求，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有以下內(nèi)容：1. 真空吸料：用一臺(tái)真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；2. 稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工需要量，通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制;3. 著谷控制：檢測(cè)壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)著谷

10、控制；4. 大米接收：薯谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼 續(xù)加工，加工后，自動(dòng)打開缸門，利用鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉(cāng)。 2.1.2控制系統(tǒng)的主要工藝流程如圖2. 1所示大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝流程圖，可知該集中控制系統(tǒng)的 工作過程大概如下：原料先置于缸內(nèi)或傳送袋內(nèi)，通過真空泵吸入吸料漏斗，由吸料漏斗再自動(dòng)落入預(yù) 量漏斗，由于吸料漏斗為真空，預(yù)量漏斗在此起緩沖作用。原料由預(yù)量漏斗落入稱量漏 斗，待光電開關(guān)檢測(cè)到原料達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，關(guān)閉放料閥門，進(jìn)行稱量，取得數(shù)據(jù)后， 再打開放料閥門，讓稱好的稻谷進(jìn)入薯谷缸進(jìn)行碧谷，碧谷完畢后，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，讓糙 米和

11、谷殼經(jīng)過振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行谷糙分離，糙米進(jìn)入碾米缸進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后起動(dòng)振動(dòng) 篩，讓合格的大米顆粒進(jìn)入填料器，鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉(cāng)。圖2.1工藝流程圖2.2大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證由基于PLC的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝過程可知，整條生產(chǎn)線三個(gè)單元 功能相對(duì)獨(dú)立且分散，但乂需要相互連鎖協(xié)調(diào)。這需要一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行指揮控制。這 些都給控制系統(tǒng)提出了較高要求，需要采用先進(jìn)的控制技術(shù)和控制方法，以提高工程質(zhì) 量并簡(jiǎn)化控制線路的復(fù)雜性，兼顧降低項(xiàng)目成本。故本課題控制系統(tǒng)選型的基本原則如 下：1. 釆用先進(jìn)、可靠、成熟的控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性；2. 釆用模塊化設(shè)計(jì)，

12、提高通用性及設(shè)備效率，易于維護(hù)；3. 適應(yīng)今后的技術(shù)發(fā)展、要求，系統(tǒng)有較高的可擴(kuò)展性?？刂葡到y(tǒng)一般采用PLC控制或繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。PLC的控制與繼電器的控制 差別有以下幾個(gè)方面。1. 控制邏輯繼電器控制邏輯釆用硬接線邏輯，利用繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時(shí)繼電器的 滯后動(dòng)作等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜，體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng) 構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每只只有48 對(duì)觸電，因此靈活性和擴(kuò)充性很差。而PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ) 在內(nèi)存內(nèi)，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故成為“軟接線”。其接線少，體積 小，因此靈活性

13、和擴(kuò)展性都很好。PLC中大規(guī)模集成電路組成，功耗小。2. 工作方式電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸 合，不該吸合的都應(yīng)受到某種條件限制不能吸合，它屬于并聯(lián)工作方式。而PLC的控制 邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描中，屬于串聯(lián)工作方式。3. 可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)開閉會(huì)受到電弧的損壞， 并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開 關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，體積小，壽命長(zhǎng)，可靠性高。PLC還配有自檢和監(jiān) 控功能。能檢查出自身的故障。并隨時(shí)顯示給操作人員。還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視

14、控制程序的執(zhí) 行情況。為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。4. 控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開閉動(dòng)作一般 在幾十ms數(shù)量級(jí)。另外，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo) 體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在Um 數(shù)量級(jí)，而不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。5. 定時(shí)控制繼電器邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。一般來(lái)說，時(shí)間繼電器存在定時(shí)精確度 的不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問題。PLC 使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高。且定時(shí)時(shí)間 不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍一般從0.

15、001s到若干天或更長(zhǎng)。用戶可以根據(jù)需要在程序 中設(shè)置定時(shí)值，然后由軟件來(lái)控制定時(shí)時(shí)間從以上幾個(gè)方面的比較可知，PLC在性能上比控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高，設(shè) 計(jì)施工周期短，調(diào)試修改方便，而且體積小，功耗低，使用維護(hù)方便，但在很小的系統(tǒng) 中使用時(shí)，價(jià)格要高于繼電器控制系統(tǒng)。可編程序邏輯控制器（PLC）采用微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，內(nèi)含存儲(chǔ)器、運(yùn) 算器、控制器，根據(jù)工業(yè)控制過程的特點(diǎn)，進(jìn)行專門的電路設(shè)計(jì)，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)的 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。PLC的輸入、輸出模塊與主模塊組裝在一起，不需要另外的接口，可 以直接與行程開關(guān)等傳感器及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁線圈連接在一起，使控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn) 單。PLC根

16、據(jù)類似于繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單明了。與繼電器控制 相比較，PLC性能好價(jià)格低，功率價(jià)格適中刃。根據(jù)上述分析，PLC是現(xiàn)階段基于PLC的泡沫發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)最理想的控制機(jī)。所 以本設(shè)計(jì)選用PLC作為系統(tǒng)控制機(jī)。下面是對(duì)選定方案的分析：1. 可行性分析A.功能可行性分析：由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開關(guān)量信號(hào)，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并 對(duì)硬件的每一個(gè)部分進(jìn)行了分析。硬件設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)完成相應(yīng)的功能，并組成一個(gè) 統(tǒng)一的整體。在對(duì)控制系統(tǒng)分析

17、的基礎(chǔ)上，對(duì)所用的元器件進(jìn)行選型，PLC地址分配， 最后對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。3.1控制系統(tǒng)分析及元件選擇本設(shè)計(jì)的加工集中控制系統(tǒng)是可編程控制器（PLC）為主要控制其，需要進(jìn)行控制的是整個(gè)工藝流程的實(shí)現(xiàn)。通過可編程控制器（PLC）與電機(jī)（包括薯谷機(jī)、振蕩電機(jī)、 碾米機(jī)、真空泵及鼓風(fēng)機(jī)）以及其他外部硬件（電磁閥，傳感器）相連實(shí)現(xiàn)了整個(gè)大米 加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3.1所示:壟谷缸o(hù)=壟谷電機(jī)哪電開關(guān)Kvii 碾光迪機(jī)=u空氣電磁閥星碾米缸1?排氣電戰(zhàn)閥KV13電動(dòng)閥KV15干"和動(dòng)電機(jī)圖3. 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖其主要工作原理如下：接通電源后，

18、將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位 置；按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)，等光電開關(guān)1檢測(cè)到原料到位 后，關(guān)閉真空泵，打開吸料漏斗開關(guān)門電磁閥KV1吸料漏斗空氣閥KV16,使原料由吸料 漏斗落入預(yù)量漏斗；重復(fù)該步驟直至光電開關(guān)2檢測(cè)原料到位后，關(guān)閉KV1,打開預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁 閥KV3, KV2及預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥KV4, KV5,讓原料快速落入稱量漏斗內(nèi)，達(dá)到設(shè) 定時(shí)間后，關(guān)閉所打開的KV3, KV2及KV4, KV5,進(jìn)行稱量，稱量結(jié)束后，把所測(cè)量的 數(shù)值傳送給MCGS觸摸屏；完成稱量步驟后，打開稱量漏斗高壓空氣電磁閥KV6, KV7,讓待加工的原

19、料由稱量 漏斗落入薯谷缸內(nèi)。啟動(dòng)著谷電機(jī)，進(jìn)行碧谷，待到著谷結(jié)束后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，讓脫出的 稻谷殼與糙米分離開來(lái)；分離后，打開著谷缸高壓空氣電磁閥KV8, KV9,壟谷缸開關(guān)門電磁閥KV10,讓糙 米快速落入碾米缸內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，關(guān)閉KV8, KV9, KV10,啟動(dòng)碾米電機(jī)，碾米結(jié) 束后，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)，利用振動(dòng)篩選取合格大米，最后打開空氣電磁閥KV14,碾米缸高 壓空氣閥KV11, KV12,電動(dòng)閥KV15,把加工好的大米送入料倉(cāng)。3.1.1控制系統(tǒng)分析根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求及大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的控制分析如 下：1. 打開電源開關(guān)后，設(shè)定加工方式：自動(dòng)或手動(dòng)，并設(shè)定原料重量。

20、2. 按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗, 再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制。3. 原料由稱量漏斗進(jìn)入碧谷缸，通入空氣，由壓力傳感器測(cè)量缸內(nèi)壓力，光電傳 感器檢測(cè)原料位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)薯谷控制。4. 碧谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加 工后，自動(dòng)打開缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉(cāng)。3.1.2元器件選擇及依據(jù)根據(jù)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)分析以及對(duì)元器件的要求，為滿足系統(tǒng)功能，系統(tǒng)需要的主要 元器件有PLC控制器、壓力傳感器、稱重傳感器、光電傳感器、著谷機(jī)、碾米機(jī)、電磁 閥等，下面對(duì)幾個(gè)主要的器件功能進(jìn)行介紹

21、：1三菱FX-2N PLC介紹三菱FX-2N運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。所以本設(shè)計(jì) 應(yīng)用此系列的PLC。圖3. 2帶有擴(kuò)充模塊的三菱FX-2N CPU模塊FX-2N基本單元由中央處理器（CPU）、電源 以及數(shù)字量輸入輸出單元組成。這些都被緊湊地 安裝在一個(gè)獨(dú)立的裝置中。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可 進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用 16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形 式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM （可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充 至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令

22、中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過 濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的 讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函 數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V, KHZ/DC12V-24V）, 脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEXASCII變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、 加法、減法、讀出、寫入等。2. 稱重傳感器的介紹智能化稱重傳感器是近些年來(lái)的開發(fā)熱點(diǎn)。智能傳感 器的定義在各國(guó)傳感器雜志上討論多年，直到9

23、0年代初 才有了比較一致的看法:把凡具有一種或多種敏感功能， 能夠完成信號(hào)探測(cè)和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補(bǔ)償、自診斷和計(jì)算 等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器。智能傳感器可以是集成的，也可以是分離件 組裝的。數(shù)字式智能稱重傳感器正是按此思路發(fā)展和應(yīng)用的，同樣有兩種結(jié)構(gòu)形式，即 整體型和分離型。整體型是在稱重傳感器內(nèi)部安裝有放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器芯片和溫度敏 感元件等組成數(shù)字處理電路，利用微處理器己存入的軟件，實(shí)施各項(xiàng)數(shù)字補(bǔ)償工藝進(jìn)行 各項(xiàng)性能調(diào)整和測(cè)試，最后釆用電子束焊或激光焊進(jìn)行密封。數(shù)字式智能稱重傳感器的 制造工藝完全不同于模擬式稱重傳感器，主要是兩個(gè)環(huán)節(jié):其一

24、彈性體貼片組成惠斯登 電橋電路后，通過試驗(yàn)測(cè)試建立數(shù)字補(bǔ)償工藝要求的各項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，形成便于程序化計(jì) 算的公式。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡(jiǎn)單實(shí)用的補(bǔ)償計(jì)算軟件，存儲(chǔ)在微處理器芯片 中進(jìn)行各項(xiàng)誤差修正和補(bǔ)償。軟件技術(shù)主要有數(shù)字濾波技術(shù)，標(biāo)度變換技術(shù)，數(shù)字調(diào)零 技術(shù)，溫度補(bǔ)償技術(shù)和線性補(bǔ)償技術(shù)等。同時(shí)還應(yīng)解決抗射頻干擾(RFI)、電磁干擾(EMI ) 和閃電引起的電瞬變等過壓保護(hù)問題。分離型是將放置在稱重傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換等 數(shù)字處理電路移至一個(gè)外部接線盒內(nèi)，將普通的模擬式稱重傳感器接入數(shù)字接線盒后， 其輸出便以數(shù)字信號(hào)傳輸給與其配套的稱重顯示控制儀表。通常把模擬式稱重傳感器加 數(shù)字接線盒模式稱

25、為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。模擬式稱重傳感器基本上是手工化生 產(chǎn)，人為的因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，數(shù)字式智能稱重傳感器基本上是自動(dòng)化生產(chǎn)，排 除了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。數(shù)字式智能稱重傳感器具有輸出信號(hào)大，抗干擾能力 強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，易實(shí)現(xiàn)智能化控制等特點(diǎn)，較廣泛的應(yīng)用于大型電子平臺(tái)秤、電 子汽車衡，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電子料斗秤、電子容器秤和大死載、小活載的特殊電子秤。NS-TH16系列智能(數(shù)字)稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、安裝方便、抗振動(dòng)沖擊力 強(qiáng)，釆用先進(jìn)的微處理技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù),全密封結(jié)構(gòu)，防水、防腐。被廣泛應(yīng)用在 自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，作為稱量、測(cè)力等自動(dòng)控制元件。所以本設(shè)計(jì)采用此類型的稱重

26、傳 感器。3奢谷機(jī)的介紹本次設(shè)計(jì)所選用的HR10C是佐竹(蘇州)機(jī)械有限公司的最新研制的碧谷機(jī)，它具 有以下特點(diǎn):1. 脫殼率高且保持穩(wěn)定，本機(jī)釆用自動(dòng)控制操作，脫殼率在90%左右，能在生產(chǎn)過 程中保持穩(wěn)定的脫殼率；2. 操作調(diào)節(jié)方便，本機(jī)通過氣動(dòng)控制轆間壓力，有料位器與之連接，斷料可立即 松轆，來(lái)料自動(dòng)延時(shí)緊轆；3. 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)器主要回轉(zhuǎn)件都經(jīng)動(dòng)平衡檢驗(yàn)，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小；表3.1窘谷機(jī)主要參數(shù)型號(hào)HR1OC加工能力長(zhǎng)粒稻3-5fh短粒稻4-6V11所需功率7.5kw-4p, 52W+37kw«4p, O.lkw主軸轉(zhuǎn)速HU 10FT 1150 轉(zhuǎn)/分HA 10W(2) 14

27、00 轉(zhuǎn)/分橡膠轆尺寸直徑：10英寸，寬：10英寸橡膠轆硬度87°±5°凈重HU 1 OFT 410kgHA 10W(2) 890kg4碾米機(jī)的介紹新型立式碾米機(jī)的設(shè)計(jì)思想是近百年來(lái)立式碾米經(jīng)驗(yàn)的積累。該機(jī)匯集了許多立式 碾磨的最新技術(shù)，它廣泛使用在美國(guó)、歐洲和亞洲國(guó)家的許多主要加工廠中。用于加工 不同等級(jí)白米的VTA系列是現(xiàn)代大米加工工業(yè)的理想設(shè)備，其具有以下特點(diǎn)：1. 加工產(chǎn)量高、破碎低，在碾磨過程中，由于采用了新研制的最佳碾磨室，因此大 米產(chǎn)量提高，破碎減少，水分損失??；2. 操作調(diào)節(jié)方便，通過卸料門壓力調(diào)整即可容易地獲得所需的研白精度；3. 部件易于更換，

28、砂轆能很容易從機(jī)器頂部抽出。篩片設(shè)計(jì)從機(jī)器旁邊取出，在不拆除機(jī)器框架情況下，篩片更換迅速、容易。全部其它部件易于操作、易于更換;4. 部件使用壽命長(zhǎng)，由于碾白室進(jìn)行了特殊的熱處理以及它受到均勻一致的較小壓 力，從而該磨損部件的使用壽命延長(zhǎng)；5. 機(jī)器內(nèi)部的米糠殘留量最少，碾白室的下部有回轉(zhuǎn)式排出器，有助于米糠順利排 出機(jī)外；6. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，特殊設(shè)計(jì)的碾白室?guī)缀跏莻鹘y(tǒng)設(shè)備碾白面積的兩倍，而且該機(jī)占 地小，產(chǎn)量高；表3. 2窘谷機(jī)主要參數(shù)型號(hào)VTA7C糙米處理量4-6(t/h)電機(jī)37kw-6p主軸轉(zhuǎn)速700r.P.m風(fēng)量40ni3/min靜壓-100- -150inmAq外形尺寸l,447x

29、850xl,989(nmi)5觸摸屏的介紹本次設(shè)計(jì)采用MCGS觸摸屏，MCGS即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，英文全稱為Monitor and Control Generated System。作為工業(yè)過程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件MCGS,它的功能十分 完善，不僅操作簡(jiǎn)便、可視性好，而且具有可維護(hù)性強(qiáng)等突出特點(diǎn)。MCGS為解決工程監(jiān) 控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程 控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等各環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫(kù)可 供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置，即可生成用 戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。在這次

30、大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，觸摸屏的使用加深了自動(dòng)化的程 度，我們不僅可以通過PLC的在上位機(jī)的線上監(jiān)控功能查詢加工情況，更能直接通過 MCGS直觀圖像獲取我們大米加工所進(jìn)行的流程，大米實(shí)時(shí)加工量，及歷史加工量的記錄, 也能直觀的找到報(bào)警記錄，同時(shí)我們可以直接在觸摸屏上對(duì)加工物料量進(jìn)行調(diào)整設(shè)置 等，極大地便利了加工生產(chǎn)線的操作。系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求表如下所示。表3. 3系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求序號(hào)器件名稱規(guī)格數(shù)量性能1PLC控制器三菱FX-2N系列1控制人米加工工作流程2昆侖通態(tài)觸摸屏TPC7062KS1監(jiān)控生產(chǎn)流程3光電開關(guān)SA3M-1K2用于檢測(cè)稱量漏斗和預(yù)量漏斗的原料

31、到位情況4稱重傳感器NS-TH161用來(lái)測(cè)稻谷的重量輸出010V量程：0500Kg5真空泵1.5KW1通過真空管把原料顆粒吸入吸料缸內(nèi)6振動(dòng)電機(jī)0.5Kw1電機(jī)振動(dòng)使碎米粒篩選出去7鼓風(fēng)機(jī)3 7Kw1通過鼓風(fēng)將谷糙分離8薈谷機(jī)HR10C1給稻谷脫殼9碾米機(jī)VTA7C1糙氷3.2控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，主要包括I/O點(diǎn)數(shù)的估算、模塊選型、I/O地址分配和電路 設(shè)計(jì)。3. 2. 1 PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的估算由大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的PLC自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)示意圖以及工藝流程圖可得： 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)需要兩個(gè)模擬量輸入通道：1個(gè)稱重傳感器檢測(cè)原料重量, 1個(gè)壓力傳感器用來(lái)

32、檢測(cè)碧缸內(nèi)的壓力。系統(tǒng)還要求6臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，所以需接接觸器線圈。還應(yīng)用到大量的電磁閥及少量的開關(guān)和按鈕等器件。所需各元器件功能及所占PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)見表3.2,表3.3,表3.4。由表可知，本次設(shè)計(jì)的泡沫發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)的輸入模擬量是2個(gè)通道，輸入開關(guān)量 點(diǎn)數(shù)是6,輸出點(diǎn)數(shù)是22。表3. 2模擬量輸入所需各元器件功能及所占PLC通道項(xiàng)目名稱模擬量輸入通道備注總通道稱量測(cè)量變送模塊1一次薯谷所需原料顆粒的重量1個(gè)通道表3.3開關(guān)量輸入所需各元器件功能及所占PLC點(diǎn)數(shù)項(xiàng)目名稱開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)備注總點(diǎn)數(shù)按鈕3啟動(dòng)與停止X點(diǎn)：7光電開關(guān)2檢測(cè)原料到位情況電動(dòng)閥開關(guān)門到位2出料開關(guān)門情況控制表3.4開關(guān)量輸

33、岀所需各元器件功能及所占PLC點(diǎn)數(shù)項(xiàng)目名稱開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)備注總點(diǎn)數(shù)電磁閥16控制原料落入，空氣輸入等報(bào)警1在壓力過高時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警Y 點(diǎn)：22接觸器線圈8控制6臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)3. 2. 2 PLC及主要模塊的選型FX-2N主機(jī)的型號(hào)規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場(chǎng)合。三菱公司FX-2N系 列產(chǎn)品有：FX-16MR. FX-32MR. FX-48MR、FX-64MR、FX-80MR. FX-128MR。FX-48MR 系列 產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。根據(jù)需求本設(shè)計(jì)用FX-48MR模塊，其I/O總數(shù)為48點(diǎn)。FX2N-48MR-001是日本三菱 公司的可編程控制器（PLC）,繼電

34、器輸出及輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn).FX2N是FX系列中功能 最強(qiáng)、速度最高的微型PLC,內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8Kb,可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256 個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、 等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù) 鏈接。模擬量信號(hào)是一種連續(xù)變化的物理量，如電流、電壓、溫度、壓力、位移、速度等。 工業(yè)控制中，要對(duì)這些模擬量進(jìn)行采集并送給PLC的CPU,必須先對(duì)這些模擬量進(jìn)行模/ 數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。模擬量輸入模塊就是用來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC所能接受的數(shù)字信號(hào)的。 生產(chǎn)過程的模擬信號(hào)是多種多樣的，

35、類型和參數(shù)大小也不相同，所以，一般先用現(xiàn)場(chǎng)信 號(hào)變送器把它們變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如420mA的直流電流信號(hào)、15V的直流電壓 信號(hào)等），然后再送入模擬量輸入模塊將模擬且信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，以便PLC的CPU 進(jìn)行處理。模擬量輸入模塊一般由濾波、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，光耦合等部分組成。光耦合 器有效地防止了電磁干擾，對(duì)多通道的模擬量輸入單元，通常設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行通 道的切換，且在輸出端設(shè)置信號(hào)寄存器。模擬量輸入模塊設(shè)有電壓信號(hào)和電流信號(hào)輸入端。輸入信號(hào)經(jīng)濾波、放大、模/數(shù) （A/D）轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號(hào)，再經(jīng)光耦合器進(jìn)入PLC內(nèi)部電路本次設(shè)計(jì)就釆用FX2N-4AD的4通道模擬量特殊模塊。F

36、X2N-4AD模擬特殊模塊有四 個(gè)輸入通道。輸入通道接收并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為A/D轉(zhuǎn)換。FX2N-4AD最大分辨 率是12位，基于電壓或電流的輸入/輸出的選擇通過用戶配線來(lái)完成，可選用的模擬值 范圍是-10V 到 10VDC （分辨率 5mV）,或者 4 到 20mA, -20 到 20mA （分辨率:20 u A） FX2N-4AD 和FX2N主單元之間通過緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X2N-4AD共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器（每個(gè)16 位），F(xiàn)X2N-4AD占用FX2N擴(kuò)展總路線的8個(gè)點(diǎn).這8點(diǎn)可以分配成輸入或輸出.FX2N-4AD 消耗FX2N主單元成有源擴(kuò)展單元5V電源30mA的電流。3. 2

37、.3控制系統(tǒng)的I/O地址分配由上述對(duì)I/O點(diǎn)的估算，根據(jù)控制系統(tǒng)要求利用PLC控制的信號(hào)的分布情況，綜合 考慮各輸入、輸出點(diǎn)的性質(zhì)，對(duì)各輸入、輸出點(diǎn)進(jìn)行分組分配。其對(duì)應(yīng)PLC輸入/輸出 地址分配如表3. 5所示。表3.5輸入/輸出信號(hào)地址分配表輸入輸出序號(hào)名稱I分配序號(hào)名稱Q分配S1系統(tǒng)啟動(dòng)X0KV13排氣電磁閥Y0S2系統(tǒng)停止XIKV1吸料漏斗開關(guān)門電磁閥Y1S3系統(tǒng)緊急停止X2KV2預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥Y2S4觸摸屏集中控制X3KV3預(yù)量漏斗高壓空氣電磁 閥Y3S5行程開關(guān)1X4KV4Y4S6行程開關(guān)2X5KV5稱量漏斗高壓空氣電磁 閥Y5S7光電開關(guān)X6KV6Y6KV7稱量漏斗開關(guān)門電磁

38、閥Y7KV8番谷缸高壓空氣電磁閥Y10KV9Y11KV10壟谷缸開關(guān)門電磁閥Y12KV11碾米缸高壓空氣電磁閥Y13KV12Y14KV14空氣電磁閥Y15KV15電動(dòng)閥Y16KV16吸料漏斗高壓空氣閥Y17LH1閥門受阻報(bào)警Y20KM1抽真空Y21KM2攪拌機(jī)運(yùn)行Y22KM3鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行Y23KM4振動(dòng)電機(jī)運(yùn)行Y24KM5壟谷電機(jī)運(yùn)行Y25KM6碾米電機(jī)運(yùn)行Y26KM7出料開關(guān)門電動(dòng)閥正轉(zhuǎn)Y27KM8出料開關(guān)門電動(dòng)閥反轉(zhuǎn)Y303. 2. 4控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)為了保證大米加工集中控制系統(tǒng)的高度可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，采用了一系列 控制措施。如接直流電源的輸出口并聯(lián)反向二極管續(xù)流電路，接交流電源的輸

39、出口并聯(lián) RC構(gòu)成續(xù)流電路，用以防止斷電產(chǎn)生高壓，擊壞PLC輸出口。在對(duì)PLC供電時(shí)，是通過了 ARV穩(wěn)壓電源再給PLC供電的，這種高精度全自動(dòng)交流 穩(wěn)壓器AVR系列是引進(jìn)了臺(tái)灣技術(shù)并結(jié)合我國(guó)電力實(shí)況設(shè)計(jì)而開發(fā)的一種新型高精度全 自動(dòng)交流穩(wěn)壓器，廣泛應(yīng)用于PCB、CNC等多種進(jìn)口機(jī)械設(shè)備中。產(chǎn)品具有容量大、精 度高、無(wú)波形畸變，并具有過壓、欠壓、過載自動(dòng)保護(hù)功能。使用安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。 這樣不僅可以防止人員觸電事故，也能保證整個(gè)控制系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。在對(duì)各個(gè)電機(jī)供電時(shí)，是經(jīng)過斷路器、接觸器及熱繼電器后再給電機(jī)供電的，這樣 對(duì)電路的過壓、過流、過載及欠壓等常見故障能迅速起到自動(dòng)保護(hù)作用。電機(jī)接

40、線圖見附錄A。第4章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)工藝流程和系統(tǒng)控 制要求，對(duì)PLC進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。4.1 PLC控制系統(tǒng)的流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，PLC實(shí)現(xiàn)以下功能：真空吸料：用一臺(tái)真空泵將待加工原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工稻谷需要量，通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制;壟谷控制：檢測(cè)壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)著谷控制；大米接收：碧谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加 工，加工后，自動(dòng)打開缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉(cāng)。根據(jù)系統(tǒng)工藝對(duì)控制的要求，可詳細(xì)寫出控制系統(tǒng)

41、的流程圖，系統(tǒng)的PLC流程圖如圖4.1所示：N著谷結(jié)束?Y著谷電機(jī)OFF；鼓風(fēng)機(jī)、KV10、KV8、KV9 ON；篩選的糙米進(jìn)入碾米缸鼓風(fēng)機(jī)、KV8、KV1O、KV9 OFF：碾米電機(jī)ON；碾米電機(jī)OFF；振動(dòng)電機(jī)、KV14、KV11>KV12、KV15 ON,篩選的大米進(jìn)入料倉(cāng)Y振動(dòng)電機(jī)、KV14、KV11. KV12、KV15OFF,一次大米加工結(jié)朿，等待下次加工指示圖4. 1系統(tǒng)流程圖4.2 PLC常用的程序設(shè)計(jì)方法應(yīng)用程序設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)正確選擇能反映生產(chǎn)過程的變化參數(shù)作為控制參量進(jìn)行 控制；應(yīng)正確處理各執(zhí)行電器、各編程元件之間的互相制約、互相配合的關(guān)系，即聯(lián)鎖 關(guān)系。應(yīng)用程序的設(shè)

42、計(jì)方法有多種，常用的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序功能圖法等1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法要求設(shè)計(jì)者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本 環(huán)節(jié)。根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機(jī)地組 合起來(lái)。其設(shè)計(jì)過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計(jì)后，還需反 復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對(duì)象的控制要求。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)不規(guī)范，沒有一個(gè)普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意 性，對(duì)于同一被控對(duì)象，設(shè)計(jì)出的程序不是惟一的，程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有 關(guān)。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由于聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)一般難于 掌握，且設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，設(shè)

43、計(jì)出的程序可讀性差，即使有經(jīng)驗(yàn)的工程師閱讀它也很費(fèi)時(shí)。 同時(shí)，給日后產(chǎn)品的使用、維護(hù)帶來(lái)諸多不便。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用經(jīng)驗(yàn)設(shè) 計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易行，可以收到明顯的效果。對(duì)于一些舊設(shè)備的改造也可釆用經(jīng)驗(yàn) 設(shè)計(jì)法，借鑒原設(shè)備繼電器控制電路圖，并綜合考慮PLC特點(diǎn)，加以修改和完善，可較 方便地得到符合控制要求的程序。2.順序功能圖法順序功能圖（SFC, Sequential Function Chart）釆用IEC標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言,用于編制 復(fù)雜的順控程序。利用這種先進(jìn)的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序，大 大提高了工作效率，也為調(diào)試、試運(yùn)行帶來(lái)許多言傳的方便。順序功能圖用以全面描述

44、控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性，而不涉及系統(tǒng)所釆用的具體技術(shù)沒。順序功能圖主 要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件及動(dòng)作（或命令）組成。順序功能圖指令可以用梯形圖表示，在順序功能圖中，將狀態(tài)（S）看作是一個(gè)控 制工序，從中將輸入條件與輸出控制按順序編成。這種控制的最大特點(diǎn)是在工序進(jìn)行時(shí), 與前一工序不接通，以各道工序的簡(jiǎn)單順序，即可控制設(shè)備。本次的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)既可以選擇一般的梯形圖，也可選用順序功能 圖，最終選擇經(jīng)典的梯形圖。4. 3系統(tǒng)程序的編寫4. 3. 1主要程序模塊1.報(bào)警系統(tǒng)在PLC控制系統(tǒng)發(fā)生事故、故障時(shí)都應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一般是聲光報(bào)警信號(hào)。在整 個(gè)工藝流程中必須注意做好

45、實(shí)時(shí)報(bào)警檢測(cè)，因?yàn)樵谡麄€(gè)流程中如果中間出現(xiàn)故障乂不能 及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并處理的話，對(duì)整個(gè)大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)來(lái)說都是非常大的損失。<Y01S空氣電磁2.真空吸料通過真空管用一臺(tái)真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)。真空泵 運(yùn)行的條件是吸料漏斗開關(guān)門電磁閥KV1處于關(guān)閉狀態(tài)，且吸料漏斗中原料未滿（由光 電開關(guān)1測(cè)量），如果符合條件，則啟動(dòng)真空泵，當(dāng)原料滿后，停止運(yùn)行真空泵，等待 條件符合，繼續(xù)運(yùn)行。X005X004610連供做送現(xiàn)場(chǎng)按鎖 肉料模式捺制<M63)616M123X003觸詁占J中控制X006X004餵送現(xiàn)場(chǎng)'扁 切料模式控制<X!64)M123X00

46、3中控制3.原料從吸料漏斗進(jìn)入預(yù)量漏斗ff KV1,原料從吸料漏斗進(jìn)入預(yù)量漏斗。開KV1的條件是吸料漏斗原料已滿（由光 電開關(guān)1測(cè)量），預(yù)量漏斗原料未滿（由光電開關(guān)2測(cè)量），且電磁閥KV2處于關(guān)閉狀態(tài)。 當(dāng)原料滿后，關(guān)閉電磁閥KV1。Y002X0201017預(yù)量淪斗 幵殺門電 應(yīng)1悶W22YOO3<C<90Y006X0301023FiCSO你JT淋斗藩料閥YV 海莊仝F 了升到位： 電隱閥M32H卜Y007glK9010291032T卜T卜T卜K7QYO2M1001041Ml 00N2W1014.原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入稱量漏斗開電磁閥KV2和高壓空氣閥KV3、KV4,原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入

47、稱量漏斗。原料進(jìn)入稱 量漏斗的條件是預(yù)量漏斗原料滿，稱量漏斗原料為0,且電磁閥KV7處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng) 原料稱好后，關(guān)閉電磁閥KV2和高壓空氣閥KV3、KV4oKOOM61T21T23YOlO10451021_M90邊抄建誌才抄稱 斗 序止轍氓開關(guān)門電 過度磁閥<M1021052T26Ml 02Ml 40X033Y007X033Y0008處到位 網(wǎng)M104<JC103Ml 04Ml 0210531 |Ml 03 Y0I0丫 002X020T 1葫越斗預(yù)丄tZ1 1幵關(guān)門電幵栄門電 破閥磁I悶5.原料從稱量漏斗進(jìn)入壟谷缸開電磁閥KV7、KV8和高壓空氣閥KV5、KV6,原料從稱量漏斗進(jìn)

48、入壟谷缸。原料進(jìn) 入壟谷缸的條件是稱量漏斗原料己稱好，出料口門關(guān)閉到位，且壟谷缸的上一個(gè)狀態(tài)為 出料。當(dāng)原料放完后（稱量為0）,關(guān)閉電磁閥KV7、KV8和高壓空氣閥KV5、KV6。原料進(jìn)入壟谷缸后，當(dāng)內(nèi)部壓力滿足所需要求，啟動(dòng)壟谷電機(jī)。待壟谷部分結(jié)束后, 關(guān)閉壟谷電機(jī)，然后打開出料門，開鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，開電磁閥KV11、KV12和高壓空氣電磁閥KV9.KV10把壟好的糙米送到碾米缸，到設(shè)定時(shí)間，出料完畢，關(guān)閉KV11、KV12電磁閥和高壓空氣電磁閥KV9, KVIOo11791166119312011210T54延 *MSOOQRUwife- 1聞8000RUN也匸YOO2幵興門電說何X

49、02OX030D150D102DUOX016K3OOK2OOK2OO平街IHEZ決封位 閥X025<M205310YOCOX027Y001 幵共門電M22M25<M190>YOO6你 J斗 苗才YV 覽料UlYV 平 MlAvV 傾 斗 咼圧仝氣7升到位 S關(guān)妙位 6關(guān)到位 離莊主氣 電曲I毋電宓呵Y004Y0C5M32T卜M35rxioo二9訂<M1927.碾米缸控制糙米進(jìn)入碾米缸后，在保證送料結(jié)束，KV11> KV12和高壓空氣電磁閥KV9、KV10都關(guān)閉后，啟動(dòng)碾米電機(jī)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，碾米電機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，開振動(dòng)電機(jī)，對(duì)加工的大米進(jìn)行振動(dòng)篩選，選后的合格大米經(jīng)

50、過高壓空氣送入料倉(cāng)。1226X3192M60Y010M61麟門屯M222<M2151233 h Tf71。 翠YOOO YOOJ 持乂 fss 吸初煤T m開關(guān)門電慰閥<M219N2154. 3. 2模擬量輸入的編程稱重傳感器模擬量輸入稱重傳感器量程：0500 Rg,電壓輸出：010v,要求重量值0 Rg, 300 kg第一步，將Okg, 300 kg對(duì)應(yīng)的電壓值X求出來(lái)；第二步，由電壓值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值y。X = 0,300x(10-0)£= 6-500X = o,= 6x2000 =1200兒20大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的PLC端口接線圖見附錄Bo第5章遠(yuǎn)程監(jiān)控界

51、面的設(shè)計(jì)在MCGS嵌入版中可以有多個(gè)用戶窗口和多個(gè)運(yùn)行策略，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中也可以有多 個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。MCGS嵌入版用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來(lái)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī) 交互圖形界面，組態(tài)配置出各種不同類型和功能的對(duì)象或構(gòu)件，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn) 行可視化處理。5.1系統(tǒng)操作界面的設(shè)計(jì)進(jìn)入MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境后，單擊工具條上的“新建”按鈕，或執(zhí)行“文件”菜 單中的“新建工程”命令，首先會(huì)出現(xiàn)彈出一個(gè)窗口，如下圖5. 1所示，包括二個(gè)方面內(nèi) 容:TPC類型選擇（在類型中列出所有TPC類型供選擇，并提供所選類型的TPC相關(guān)信息 描述，包括TPC類型的分辨率，顯示器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等）；工程背景選擇（新建工

52、程時(shí)所有 用戶窗口的背景顏色，用戶在組態(tài)工程過程中如果需要可以在對(duì)應(yīng)的窗口屬性中更改其 背景色，不受影響）。贛建工稈設(shè)蚤描述:理ism分辨率為640 X 480,l(L4"TFT液晶尿ARM 構(gòu) CPU “ 主頻 dOOMHz, 64M SDRAM64M NAND Flash冃呂背景色：V網(wǎng)格列寬：莎 行高:|20確定取消I圖5.1新建工程不意圖5.1.1組態(tài)用戶窗口MCGS嵌入版以窗口為單位來(lái)組建應(yīng)用系統(tǒng)的圖形界面，創(chuàng)建用戶窗口后，通過放置 各種類型的圖形對(duì)象，定義相應(yīng)的屬性，為用戶提供漂亮、生動(dòng)、具有多種風(fēng)格和類型 的動(dòng)畫畫面。在組態(tài)時(shí)，只需要建立動(dòng)畫構(gòu)件與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)對(duì)象的

53、對(duì)應(yīng)關(guān)系，就 能完成動(dòng)畫構(gòu)件的連接，如對(duì)實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運(yùn)行時(shí)記錄哪個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象 的變化曲線；對(duì)報(bào)警顯示構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運(yùn)行時(shí)顯示哪個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的報(bào)警信息。生成圖形界面的基本操作步驟：創(chuàng)建用戶窗口；設(shè)置用戶窗口屬性；創(chuàng)建圖形對(duì)象; 編輯圖形對(duì)象。為實(shí)現(xiàn)這次的控制功能，主要組態(tài)了以下界面： 系統(tǒng)操作界面用戶在該界面內(nèi)可以控制吸料漏斗和欲量漏斗進(jìn)料出料的啟停，查詢當(dāng)前輸出物料 的重量，同時(shí)該界面也能直觀的記錄單次碧谷及碾米所需時(shí)間，指示各個(gè)電磁閥的工作 狀態(tài)和各個(gè)大米加工階段的運(yùn)行狀態(tài)。其詳細(xì)界面如下圖5. 2所示：圖5. 2系統(tǒng)操作界面 系統(tǒng)參數(shù)界面在系統(tǒng)參數(shù)界面內(nèi)，我們可以通過繪制

54、一個(gè)吸料漏斗與欲量漏斗輸出流量變化的曲 線，觀察并分析其時(shí)間關(guān)系，從而更精確的控制每次吸料漏斗吸料量和欲量漏斗存放量, 同時(shí)該界面還有報(bào)警記錄功能，能準(zhǔn)確的知道哪個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)警，能直接在界面設(shè)置內(nèi)設(shè)置 單次定量輸送重量，但是為了防止非相關(guān)人員隨意更改數(shù)據(jù)，設(shè)定操作必須輸入密碼才 能執(zhí)行，界面如下圖5. 3所示：圖5. 3系統(tǒng)參數(shù)界面 創(chuàng)建報(bào)表界面數(shù)據(jù)報(bào)表是反應(yīng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。 是生產(chǎn)過程必不可少的一個(gè)部分。數(shù)據(jù)報(bào)表既能反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對(duì)長(zhǎng)期的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析， 使管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。昆侖通態(tài)MCGS提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，工程

55、人員可以任意設(shè)置報(bào)表格式，對(duì)報(bào)表進(jìn) 行組態(tài)。MCGS為工程人員提供了豐富的報(bào)表函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào) 表打印等。既可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以制作歷史報(bào)表°MCGS還支持運(yùn)行狀態(tài)下單元格 的輸入操作，在運(yùn)行狀態(tài)下通過鼠標(biāo)拖動(dòng)改變行高、列寬。另外，工程人員還可以制作 各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。根據(jù)控制要求，建立了的報(bào)表界面應(yīng)具備如下功能：時(shí)間記錄，單次輸出重量記錄,當(dāng)口輸出總重量記錄，輸出總量清零，觸摸屏數(shù)據(jù)清零，打印權(quán)限允許。其界面如下圖5. 4所示：H-.G-ru-.日£刃 “八IM處忙張 丄0».«4亡開QS3圖5. 4報(bào)表界面5. 2工程下載點(diǎn)擊下載按鈕下載工程，下載時(shí)，先選擇運(yùn)行方式“模擬運(yùn)行”或“連機(jī)運(yùn)行”，點(diǎn)擊“工程下載”按鈕下載觸摸屏程序，下載完成后點(diǎn)擊“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕運(yùn)行觸摸屏程序，如下圖5. 5所示：圖5. 5工程下載對(duì)話框本論文設(shè)計(jì)的大米加工生