丁良龍畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的飼料配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)丁良龍輔導(dǎo)老師：胡鋼敦2016-6-3摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高，原有的飼料配料裝置以遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下對(duì)生產(chǎn)力的要求。為了減輕人力資源，并保證生產(chǎn)的可靠性、安全性、廉價(jià)性、環(huán)保性、高效性、高質(zhì)性。本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-200 CPU226核心控制芯片，設(shè)計(jì)自動(dòng)化飼料配料系統(tǒng)。課題的來(lái)源 自動(dòng)配料系統(tǒng)是一個(gè)針對(duì)各種不同類(lèi)型的物料（固體或液體）進(jìn)行輸送、配比、加熱、混合以及成品包裝等全生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線。廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業(yè)。而采用PLC控制方式以及新穎的變頻調(diào)速喂料機(jī)構(gòu)，配合配料控制軟件包，實(shí)現(xiàn)

2、物料傳送、配料控制、配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等功能。并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)配料系統(tǒng)的集合控制設(shè)計(jì)要求1主電路設(shè)計(jì)，并畫(huà)出接線示意圖。2. 分配I/O地址，列出分配表。3. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制的程序框圖。4. 根據(jù)程序框圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的控制梯形圖。 5. 上機(jī)調(diào)試通過(guò)。6. 利用Wincc組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬運(yùn)行控制要求1.自動(dòng)配料將完成3種物料（A 、B、C）的自動(dòng)配比控制；2.控制方式為主從比例控制方式；3.PLC要實(shí)現(xiàn)各種物料下料量的采集、喂料裝置的啟停、物料下料量的控制；4.組態(tài)操作界面能顯示設(shè)備的運(yùn)行、停車(chē)、故障；5.操作界面要求顯示每種物料的下料設(shè)定值、實(shí)際下料值；通過(guò)界面上設(shè)置的啟動(dòng)、停車(chē)

3、按鈕實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)停；PLC的硬件構(gòu)成固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC的軟件構(gòu)成（1）系統(tǒng)軟件包含三個(gè)部分：一.系統(tǒng)管理程序。其作用是，運(yùn)行時(shí)間管理、存儲(chǔ)空間管理、系統(tǒng)自檢程序。二.用戶指令解釋程序。用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級(jí)語(yǔ)言程序和機(jī)器碼的橋梁。三.標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及其調(diào)用程序。這是許多獨(dú)立的程序塊，各程序塊具有不同的功能。（2）.用戶程序PLCPLC系統(tǒng)的輔助設(shè)備1.編程設(shè)備2.機(jī)界面3.輸入輸出設(shè)備PLCPLC的注意事

4、由 溫度濕度 震動(dòng)空氣電源發(fā)展趨勢(shì)在自動(dòng)化軟件賴(lài)以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)了對(duì)自動(dòng)化軟件需求的提升；也決定了自動(dòng)化軟件將由過(guò)去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高和更廣的層面發(fā)展。發(fā)展趨勢(shì)（1）開(kāi)放性技術(shù)（2）構(gòu)造全廠信息平臺(tái)（3）無(wú)線的人機(jī)界面解決方案（4）以客戶為導(dǎo)向的軟件設(shè)計(jì)WINCC的特點(diǎn)一、WinCC不是孤立的軟件系統(tǒng)，它時(shí)刻與以下系統(tǒng)集成在一起1.與自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)縫集成。 2.與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成。 3.與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution Systems)的集成。 4.與相應(yīng)的軟硬件

5、系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的診斷功能。WINCC的特點(diǎn)二、堅(jiān)持開(kāi)放性和先進(jìn)性高于一切的理念，開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化是軟件系統(tǒng)的生命線：1.整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)完整和豐富的編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙向的開(kāi)放性。 2.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)全面開(kāi)放。3.廣泛采用最新的開(kāi)放性軟件技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，面向多種操作系統(tǒng)平臺(tái)。配料系統(tǒng)簡(jiǎn)介全自動(dòng)配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用已屢見(jiàn)不鮮，如：冶金，有色金屬，化工。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對(duì)配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開(kāi)方性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是工廠自動(dòng)化所追求的一致目標(biāo)。自動(dòng)配料系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)飼料配料現(xiàn)場(chǎng)粉塵大, 環(huán)境惡劣;(2) 各組份在配方中所占比例不同, 有時(shí)甚至差異懸殊;(3) 配料速度

6、和精度要求高;(4) 配方可能經(jīng)常變換、調(diào)整;(5) 物料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。自動(dòng)配料系統(tǒng)組成(1) 給料部分(2) 稱(chēng)量部分(3) 排料設(shè)備(4) 配料控制系統(tǒng)(5) 校秤系統(tǒng)自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)此配料系統(tǒng)將完成3種物料（A、B、C）的自動(dòng)配比控制。自動(dòng)配比方式有2種，即總量比例控制和主從比例控制。在總量比例控制方式下，操作員只需設(shè)定幾種物料的下料總量，再設(shè)定這幾種物料的配比要求，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算出各物料的下料設(shè)定值，分別送到各喂料設(shè)備，自動(dòng)完成各物料的下料量控制，使各物料的下料量滿足總量和比例的要求。1.稱(chēng)重方式選擇第1種方式稱(chēng)為零位法第2 種方式稱(chēng)為增量法2. 給料方式選擇螺旋給料機(jī)給

7、料均勻, 受外界影響小, 機(jī)械振動(dòng)小, 運(yùn)行平穩(wěn), 對(duì)稱(chēng)量的干擾也小, 可以避免因振動(dòng)造成的粉料分層。但螺旋給料機(jī)上安裝有電動(dòng)機(jī)和減速器, 重量大,效率較低。對(duì)于液體物料, 一般采用閥門(mén)控制給料量。3. 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)(1) 采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)(2) 采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu)(3) 采用移動(dòng)式料斗秤的結(jié)構(gòu)(4) 采用稱(chēng)重帶式輸送機(jī)式的多組份秤的結(jié)構(gòu) 輸送裝置的設(shè)計(jì) 此配料系統(tǒng)所配物料有3種（A、B、C），均為塊狀物料，均采用皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送，通過(guò)變頻電機(jī)控制皮帶速度，調(diào)整下料量。 皮帶寬度為800mm，最大下料量為60t/h稱(chēng)重元件設(shè)計(jì)（1）電子秤以自動(dòng)秤量方式將散狀物料按預(yù)定的配比進(jìn)

8、行秤量，該秤可控制物料的秤量、卸料。（2）皮帶稱(chēng)的工作原理（見(jiàn)下圖）皮帶稱(chēng)結(jié)構(gòu)原理圖測(cè)速元件的設(shè)計(jì)（1）變頻調(diào)速基本原理： 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為: n = n1 (1-s)=60f(1-s)/p (1)（2）變頻器的構(gòu)成 異步電機(jī)的變頻調(diào)速是通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)的。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成這是一個(gè)VVVF變頻調(diào)速系統(tǒng)。首先是將單相或三相交流電源通過(guò)整流器并經(jīng)電容濾波后形成幅值基本穩(wěn)定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形（下圖） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1).中央處理器(CPU):是控制系

9、統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進(jìn)行控制。(2).輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的控制點(diǎn),輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)裝置，輸出用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(3).編程口:用于連接編程設(shè)備,例如,一臺(tái)計(jì)算機(jī)或一個(gè)手持編程器。 稱(chēng)重儀表的選配電子秤的主要組成組件：1.重量傳感器 2.放大器電路 3.濾波器電路 4.模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 5.中央處理器 6.電源供應(yīng)電路 7.按鍵 8.外殼 9.機(jī)構(gòu) 10.秤盤(pán)操作站的選配 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)稱(chēng)量?jī)x表參數(shù)設(shè)定1.電子秤參數(shù)設(shè)定(1).最高輸入靈敏度：0. 8vd。(2).零點(diǎn)信號(hào)范圍：112mV。(3).A/D分辨率：1/ 6 萬(wàn)。(4).量程信號(hào)范圍：030mV。(5).A/D轉(zhuǎn)換速

10、率：2030次 / 秒。(6).供橋電壓：12V。(7).工作電壓：220V10%。(8).適用溫度：040。(9).消耗功率：15w。(10).保險(xiǎn)管： 1 A。(11).重量單位：kg(12).最大流量：根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置范圍2.皮帶秤參數(shù)設(shè)定 重量單位：根據(jù)需要設(shè)置成T/KG。 流量單位：根據(jù)流量范圍合理設(shè)置。 最大流量：設(shè)置正常顯示的最大流量，根據(jù)各皮帶秤的下料量不同而分別設(shè)置。 秤臺(tái)長(zhǎng)度：是物理稱(chēng)重的有效長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)所用皮帶秤有效長(zhǎng)度為1.1m。操作站W(wǎng)INCCWINCC組態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的主要系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：特點(diǎn)：該系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議通信、模塊化程序設(shè)計(jì)、集中管理、分散控制、操作簡(jiǎn)便為基本設(shè)

11、計(jì)思想，它應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、測(cè)量處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)。它既不同于單一的儀表控制系統(tǒng)，也不同于單純的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，而是吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理該控制系統(tǒng)由皮帶秤架、螺旋秤架，稱(chēng)重傳感器、測(cè)速傳感器、信號(hào)變送器、工控機(jī)、變頻器及交流電機(jī)組成。上位組態(tài)軟件上位組態(tài)軟件WINCCWINCC操作界面設(shè)置根據(jù)生產(chǎn)的需要設(shè)計(jì)操作界面，操作界面上能顯示各主要參數(shù)的實(shí)際情況，顯示各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，顯示各故障報(bào)警情況，并能實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)設(shè)備的有效控制，對(duì)配料參數(shù)的輸入及調(diào)整。皮帶稱(chēng)顯示時(shí)由原來(lái)的灰色變?yōu)榧t色每臺(tái)秤由3個(gè)棒圖分別顯示該秤的下

12、料設(shè)定值，實(shí)際下料值。設(shè)定值為PLC計(jì)算出的，送到控制儀表的值。 電機(jī)速度顯示 電機(jī)速度顯示結(jié)論本設(shè)計(jì)將機(jī)械、控制作為一個(gè)整體考慮，使各部分密切配合，協(xié)調(diào)動(dòng)作，共同完成配料任務(wù)。設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)是假定參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 PLC編程技術(shù)與現(xiàn)代信息化時(shí)代的發(fā)展是分不開(kāi)的，PLC與計(jì)算機(jī)的結(jié)合應(yīng)用會(huì)使各領(lǐng)域加快發(fā)展，降低人力的需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，盡顯PLC編程技術(shù)的魅力！致謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中，由于在外地訪學(xué)，與老師交流都是通過(guò)郵件。在此感謝老師的悉心教導(dǎo)，感謝同學(xué)的幫助與鼓勵(lì)，使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在此對(duì)他們表示衷心的感謝。首先，我誠(chéng)摯地感謝我的導(dǎo)師胡老師。師者，傳道授業(yè)解惑也，胡老師思維敏捷、學(xué)識(shí)淵博、和藹可親。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，胡老師給予了我悉心的指導(dǎo)。從選題到老師指導(dǎo)我思路，不斷的修改最終成文