計算機(jī)-基于PLC的自動配料系統(tǒng)范文參考

精品文檔交流精品文檔交流南昌航空大學(xué)課程設(shè)計南昌航空大學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)老師:題專目:業(yè):基于 PLC的自動配料系統(tǒng)自動化班級:110441班學(xué)號:姓名:精品文檔交流精品文檔交流摘 要自動配料系統(tǒng)是集輸送、計量、配料、定量等功能于一體的動態(tài)計量系統(tǒng) ,在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)化程度的提高，常需要對自動配料系統(tǒng)中輸送的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制達(dá)到準(zhǔn)確的配比。本論文主要針對自動配料系統(tǒng)恒流量控制達(dá)到配比的控制要求， 設(shè)計一套于PLC的自動配料系統(tǒng)，并使用觸摸屏開發(fā)運行管理界面。自動配料系統(tǒng)由可編程控制器（PLC、變頻器、皮帶驅(qū)動電動機(jī)、稱重傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)包含三臺皮帶驅(qū)動電動機(jī)，它們根據(jù)需要依次順序啟動。 采用變頻器實現(xiàn)對三相電動機(jī)的變頻調(diào)速。稱重傳感器對物料進(jìn)行稱重并實時計量， PLC計算出實時流量及累計流量，比較設(shè)定值與實際流量的偏差經(jīng) PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以控制變頻器對皮帶驅(qū)動電動機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)恒流量控制，并對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。關(guān)鍵詞：自動配料，變頻調(diào)速， PID調(diào)節(jié)，PLC目 錄摘 要 IAbstract 錯誤未定義書簽。第一章 緒論 1課題背景及意義 1自動配料系統(tǒng) 1電子皮帶秤 1可編程控制器（ PLC） 2變頻器 3本課題主要研究內(nèi)容 3第二章 自動配料系統(tǒng)理論分析及方案確定 5自動配料系統(tǒng)理論分析 5電子皮帶秤稱重原理 5流量控制原理 6自動配料系統(tǒng)控制方案的確定 8自動配料系統(tǒng)控制方案的確定 8自動配料系統(tǒng)的組成及控制原理 8第三章 自動配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11系統(tǒng)主要配置的選型 11皮帶驅(qū)動電動機(jī)的選型 11PLC及其擴(kuò)展模塊的選型 11變頻器的選型 13稱重傳感器的選型 15其他設(shè)備選型 16系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計 17系統(tǒng)控制電路分析及設(shè)計 19可編程控制器（ PLC）的I/O端子分配 19系統(tǒng)控制電路設(shè)計 20第四章 自動配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計 23控制系統(tǒng)主程序設(shè)計 23控制系統(tǒng)子程序設(shè)計 27第五章 組態(tài)軟件監(jiān)控 30組態(tài)軟件簡介 30組態(tài)軟件的功能 30組態(tài)軟件的特點 31人機(jī)界面設(shè)計 32結(jié)束語 33致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) 34附錄： 錯誤!未定義書簽。附錄一：自動配料系統(tǒng)電器元件清單 錯誤!未定義書簽。附錄二：自動配料系統(tǒng)主電路圖 錯誤!未定義書簽。附錄三：自動配料系統(tǒng) PLC接線圖 錯誤!未定義書簽。附錄四：自動配料系統(tǒng)程序 錯誤!未定義書簽。第一章 緒論課題背景及意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)上快速、精準(zhǔn)的需求，對自動化的要求也但是光靠人類自身，工作效率和成品的合格率大大降低，而成本卻增高。因此，人們需要依靠自動配料稱重的自動配料系統(tǒng)來大幅度提高工作效率，降低成本。尤其是冶金、煤礦、水泥、化工等行業(yè)，常需對輸送中的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制達(dá)到準(zhǔn)確的配比。自動配料系統(tǒng)可以按照設(shè)定配比和流量控制各輸入物料的瞬時值，從而達(dá)到控制各種產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和智能化、 節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。自動配料系統(tǒng)在生產(chǎn)中不僅僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 也大大降低了崗位工人的勞動強(qiáng)度， 提高了工作效率。本課題設(shè)計開發(fā)的自動配料系統(tǒng)能有效解決動態(tài)計量衡器的控制精度問題， 可代替企業(yè)中陳舊的配料工藝設(shè)備， 大程度降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量， 帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。自動配料系統(tǒng)電子皮帶秤電子皮帶秤是指對放置在皮帶上并隨皮帶連續(xù)通過的松散物料進(jìn)行自動稱量的衡器。電子皮帶秤主要由稱重部分、測速部分、計算部分、通訊部分構(gòu)成。電子皮帶秤的應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如食品加工、煤礦等場所。電子皮帶秤的準(zhǔn)確度按國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T7721-1995規(guī)定分為0.251.0、2.0四個等級。其稱量準(zhǔn)確度受皮帶輸送機(jī)影響，而使用準(zhǔn)確度取決于電子皮帶秤的安裝質(zhì)量和維護(hù)水平。電子皮帶秤的稱重橋架橫梁中的稱重傳感器檢測皮帶上物料的重量信號，速度傳感器檢測皮帶的運行信號， 積算器將接收到的重量信號和速度信號， 進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入 CPU進(jìn)行積分運算，然后將物料的瞬時流量和累計重量在面板上顯示出來，積算器具有可選的聯(lián)網(wǎng)、通訊、打印、 DCS 聯(lián)機(jī)功能?？删幊炭刂破鳎ㄔ缙诘目删幊炭刂破鞣Q作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicControllerPLC此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱。但是為了避免與個人計算機(jī)（Personal的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC。PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（ DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國、日本、德國的可編序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC由中央處理單元（U、存儲器、輸入輸出模塊、電源、構(gòu)成。 采用掃描方式作為它的工作原理。當(dāng) PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段， 完成此三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個階段。PLC的掃描周期包括自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間之和。PLC具有以下特點：功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實用性強(qiáng)。而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。安裝簡單，容易維修?？垢蓴_能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。環(huán)境要求低。易學(xué)易用。經(jīng)過一系列發(fā)展應(yīng)用，PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱 （PLCCAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、 以易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制，具備高速計數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能， 日益取代由大量中間繼電器、 時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電 —接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。變頻器變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電動機(jī)工作電源的頻率幅值來控制交流電動機(jī)的電力傳動元件，曾被稱為 VVVF。自20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻（ PWM-VVVF）調(diào)速研究引起了人們的高度重視。 20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的 PWM模式優(yōu)化問題引起人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM模式效果最佳20世紀(jì)80年代后半期，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家開發(fā)的 U/f控制變頻器投入市場并得到廣泛使用。U/f控制變頻器的控制方式較為簡單， 主要是根據(jù)電動機(jī)的電壓與頻率比進(jìn)行調(diào)速，機(jī)械硬度特性也比較好， 能夠滿足平滑調(diào)速的一般要求， 已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時由于輸出電壓較小， 受定電阻壓降的影響比較顯著， 造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。 另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意， 因此人們又提出矢量控制思想。矢量變換控制方法通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制， 從而控制異步電動的轉(zhuǎn)矩。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義， 它使得異步電動機(jī)的機(jī)械特性和他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性完全一樣。 目前矢量控制方法已被廣泛地應(yīng)用在西門子、ABB、復(fù)式電動機(jī)和三菱等國際化大公司的變頻器上。變頻器具有節(jié)能效果顯著、維護(hù)簡單、啟停特性好、調(diào)速性能好等特點。1.3 本課題主要研究內(nèi)容本課題主要是以工業(yè)配料系統(tǒng)為控制對象，采用 PLC與變頻技術(shù)相結(jié)合設(shè)計一套基于 PLC的自動配料系統(tǒng)，并引用計算機(jī)對配料系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。PLC控制自動配料系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、稱重傳感器和皮帶驅(qū)動電機(jī)一起組成一個完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 本設(shè)計中有 3臺電子皮帶秤，3皮帶驅(qū)動電機(jī)，采用實時流量累計方法，即皮帶電機(jī)運料時 ,稱重傳感器將重量信號傳給 PLC并轉(zhuǎn)換為流量信號， PLC根據(jù)給定流量與檢測值之間的偏差進(jìn)行PID運算，輸出給變頻器控制其輸出頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒流量給料，各輔料同時計量，并按配方工藝添加。自動配料系統(tǒng)由 主料電機(jī)開始按順序起動。根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行總體控制方案設(shè)計，硬件設(shè)備選型、PLC量輸入輸出模塊選型，I/O端子分配，繪制系統(tǒng)主電路圖、PLC接線圖，設(shè)計梯形圖控制程序。精品文檔交流精品文檔交流第二章 自動配料系統(tǒng)理論分析及方案確定自動配料系統(tǒng)理論分析電子皮帶秤稱重原理）電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示，皮帶秤分為 3個區(qū)域，自左至右分別是落料區(qū)、稱重區(qū)和出料區(qū)，物料在皮帶上運行至稱重區(qū)時， 對皮帶秤稱重托輥產(chǎn)生向下的作用力， 通過稱體，將作用力作用至稱重傳感器上，如圖 2.1所示，傳感器內(nèi)部彈性體上的電阻應(yīng)變計電阻發(fā)生變化， 通過測量電路將這一電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?（mV經(jīng)變送器放大后送入 A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入 再由PLC的D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出控制變頻器。）稱重傳感器工作原

圖2.1電子皮帶秤結(jié)構(gòu)圖稱重傳感器實現(xiàn)了對物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，是影響電子稱測量精度關(guān)鍵部件，目前除特殊用途外， 以上采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器。四片電阻應(yīng)變片分別粘在傳感器梁的上下平面，即連成惠思登電橋，如下圖所示。圖中

R1~R4

為電橋測量電阻應(yīng)變片；

為初始不平衡補(bǔ)償電阻； 為零點溫度補(bǔ)償電阻； 為輸出靈敏度溫度補(bǔ)償電阻。精品文檔交流精品文檔交流圖2.2稱重傳感器原理圖當(dāng)被測物的重量通過傳感器直接作用在粘有電阻應(yīng)變片的彈性梁時，使其彎曲變形，梁相對變形大小正比于外加載荷。 同時，粘貼在梁上、下平面上的電阻應(yīng)變片同步產(chǎn)生電阻應(yīng)變，且與梁變形 （或梁應(yīng)力）成正比。粘貼在梁平面電阻應(yīng)變片阻值增加，

R3

R4電阻應(yīng)變片阻值減小，故電橋失去平衡，對角端有不平衡電壓輸出，其不平衡電壓正比于被測物重量。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一個電壓信號，輸出的電壓信號與所受力的大小之間是一種線性關(guān)系，如圖 2.3所示。特性曲線橫坐標(biāo)表示稱重傳感所受的力，縱坐標(biāo)表示稱重傳感器輸出的電壓。圖2.3稱重傳感器受力與輸出電壓關(guān)系圖流量控制原理）流量的基本知識所謂流量，就是一定時間內(nèi)皮帶上走過的物料量。用式子表示為

F W，T式中，T為某一段時間，為T時間內(nèi)物料走過的重量， F為T時間內(nèi)物料的際流量。精品文檔交流精品文檔交流如果每次采樣都由脈沖來決定，即每來一個脈沖進(jìn)行一次流量采樣，則在計算機(jī)內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，在每次采樣的同時也能從計數(shù)器上得到兩次采樣之間（每兩個脈沖之間），亦即△Ｌ這段距離用了多長時間，瞬時值就可由這些已知量求出。知道了瞬時流量，并且讀取了流量設(shè)定值，但是流量值和速度控制是兩個不同概念。在實際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的PID算法，即比例、微分、積分法。在過程控制中，按偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制，簡稱為PID控制。）PID調(diào)節(jié)原理0流量就是一定時間內(nèi)皮帶上走過的物料量。 電子皮帶秤稱量的是瞬時流量，上位機(jī)給出的是設(shè)定流量， 二者在實時計量中有所偏差。 在流量實際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的 PID調(diào)節(jié)，根據(jù)流量偏差，利用比例、積分、 微分算出控制量進(jìn)行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關(guān)系在時域中可用公式表示如下：0u(t)

kp[e(t)

1 1e(t)d(t)

)dt公式中et 入t 是控制器的輸出，kp 為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)， 為微分時間常數(shù)。圖 2.4為系統(tǒng)流量 PID閉環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。在生產(chǎn)過程進(jìn)行自動調(diào)節(jié)時， 以主料成分的流量計量為依據(jù)， 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求通過上位機(jī)設(shè)定出總流量及主、輔料配比參數(shù)，按配方比例摻雜其余輔料。流量計量控制是計量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合， 具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作靠和調(diào)整方便等優(yōu)點。圖2.4 流量PID調(diào)節(jié)原理圖精品文檔交流精品文檔交流自動配料系統(tǒng)控制方案的確定自動配料系統(tǒng)控制方案的確定自動配料系統(tǒng)主要由稱重傳感器、變頻器、皮帶驅(qū)動電機(jī)及低壓電器組成。系統(tǒng)的主要任務(wù)是比較設(shè)定值與實際流量的的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以據(jù)配比按配方工藝要求添加，且各輔料同時混合計量。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，選擇變頻器+PLC+觸摸屏+稱重傳感器的控制方案對進(jìn)行自動配料系統(tǒng)設(shè)計。這種控制方式具有以下優(yōu)點：① 控制方式靈活方便② 強(qiáng)；③ 由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可以靈活組成各種規(guī)模和要求的不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，只需確定 PLC的硬件配置和 I/O端子外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過計算機(jī)來改變存儲器中的控制程序，方便現(xiàn)場調(diào)試；④ 由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高自動配料系統(tǒng)的組成及控制原理基于PLC控制的自動配料系統(tǒng)主要由可編程控制器 （PL變頻器、稱傳感器、皮帶驅(qū)動電動機(jī)組成，該系統(tǒng)的控制流程圖如下圖所示。從圖中可看出，系統(tǒng)可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：皮帶驅(qū)動電動機(jī)。皮帶驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電子皮帶秤運行，由變頻器控制根據(jù)設(shè)定流量與實時流量偏差進(jìn)行變頻調(diào)速， 改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而現(xiàn)恒流量控制。）信號檢測機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制中，需要檢測的信號包括重量信號、料位信號和報警信號。重量信號反映的是電子皮帶秤上的流量值， 是自動配料系統(tǒng)主要反饋信號。重量信號是模擬信號，需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；料位信號反映物料是精品文檔交流精品文檔交流否充足，此信號來自料斗中的料位傳感器； 報警信號反映系統(tǒng)是否正常運行、 機(jī)是否過載、變頻器是由有異常，該信號為開關(guān)量信號；）控制機(jī)構(gòu)：此系統(tǒng)中，控制機(jī)構(gòu)為可編程控制器（ 、變頻器PLC是整個控制系統(tǒng)的核心。它直接對系統(tǒng)中料位、重量、報警信號進(jìn)行采集，對來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、 實施控制算法，得出對執(zhí)行構(gòu)的控制方案，通過變頻器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制； 變頻器是對皮帶驅(qū)動電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，根據(jù) PLC的控制信號來改變電機(jī)的運行頻率，完成對電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。圖2.5自動配料系統(tǒng)工藝流程圖自動配料系統(tǒng)控制流程如下：）系統(tǒng)通電，設(shè)置配比，按下啟動按鈕 檢查料斗有無物料，若物料，皮帶驅(qū)動電機(jī)起動，配料生產(chǎn)線啟動；若無物料，則向料斗送料，送料電機(jī)起動，送至料位滿，送料電機(jī)停止，皮帶驅(qū)動電機(jī)起動，配料生產(chǎn)線起動。圖2.6系統(tǒng)配料控制原理圖）如上圖所示，當(dāng)物料量大于設(shè)定值時，稱重傳感器反饋的重量信號增精品文檔交流精品文檔交流大，偏差減小， PLC的輸出信號減小，變頻器的輸出頻率減小，皮帶驅(qū)動電的轉(zhuǎn)速減小，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。當(dāng)物料量小于設(shè)定值時，稱重傳感器反饋的重量信號減小， 偏差增大，PLC流量穩(wěn)定在設(shè)定值。第三章 自動配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)主要配置的選型自動配料系統(tǒng)主要包括皮帶驅(qū)動電動機(jī)、可編程控制器（ PL、模擬量入輸出模塊、稱重傳感器及變頻器。下面對這些設(shè)備進(jìn)行選型。皮帶驅(qū)動電動機(jī)的選型在滿足生產(chǎn)機(jī)械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下，電動機(jī)種類選擇要力求結(jié)構(gòu)簡單、運行可行、維護(hù)方便、價格低廉?？紤]到電機(jī)的工作環(huán)境，可能會出現(xiàn)較多灰塵、水汽、鐵屑等，因此選擇封閉式的三相異步電動機(jī)，即 系列電動機(jī)。Y系列電機(jī)具有效率高、能耗少、噪聲低、振動小、重量輕、體積小、性能優(yōu)良、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點。根據(jù)本設(shè)計要求， 皮帶驅(qū)動電動機(jī)的額定功率為 2.2kW，額定電壓為380V，額定電流為 5A，2#、皮帶驅(qū)動電機(jī)的額定功率為 0.4kW，額定電壓380V，額定電流為 1.05A，轉(zhuǎn)速為1420r/min，調(diào)速范圍為 Y 系列電機(jī)。 皮帶驅(qū)動電機(jī)選用 Y100L1-4 型，2#、3#皮帶驅(qū)動電機(jī)選Y80M1-4型。PLC 及其擴(kuò)展模塊的選型）PLC選型PLC考慮PLC展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。因此選用日本三菱公司FX2N系列PLC。FX2N系列是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。其用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16K步，I/O點最大可擴(kuò)展到256點，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型PLC。它有多種特殊功能模塊，如精品文檔交流精品文檔交流模擬量輸入/輸出模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊等。它還有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板， 使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC端子數(shù)目要有一定的留量，此選用FX2N-32MR-UA1/UL。PLC端子圖如下圖所示：）PLC擴(kuò)展模塊

圖3.1PLC端子圖本系統(tǒng)中稱重傳感器輸入的壓力信號是模擬量，變頻器要求 PLC輸出模信號，而 PLC的CPU只能處理數(shù)字量。因此 PLC需要擴(kuò)展一個模擬量輸入模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要一個模擬量輸出模塊將經(jīng)過PID調(diào)節(jié)的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓或直流電流去控制變頻器。由于選用了三菱公司 FX2N系列的PLC，模擬量輸入輸出模塊同樣考慮用三菱公司 FX系列產(chǎn)品。FX系列有多種模擬量輸入輸出模塊。根據(jù)系統(tǒng)模擬量信號輸入數(shù)量，選擇有4個12位模擬量輸入通道的 FX2N-4AD 模擬量輸入塊，其配線圖如下圖所示。圖3.2FX2N-4AD 配線圖相應(yīng)的，選擇有相同模擬量輸出通道的 FX2N-4DA模擬量輸出模塊，將經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量控制輸出變頻器，其配線圖如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖3.3FX2N-4DA 配線圖變頻器的選型變頻器通過頻率的改變實現(xiàn)對皮帶驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變瞬時流量。變頻器的選擇必須根據(jù)皮帶驅(qū)動電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇，要實現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應(yīng)具備通訊功能。根據(jù)控制功能，通用變頻器分為 3種類型：普通功能型 U/f 控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/f控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。 變器類型的選擇主要根據(jù)負(fù)載的要求來進(jìn)行。 傳送帶屬于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載， 既可采用普通功能型變頻器，采用加大電動機(jī)和變頻器容量的方法， 以提高低速轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；也可采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速對于要求精度高、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械采用矢量控制高性能通用變頻器是很好的選擇。由于本系統(tǒng)采用一對一的形式，即一臺變頻器拖動一臺電動機(jī)，因此變頻器參數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系式：按連續(xù)恒負(fù)載運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量（ KVA）的計算式計算

kPMCOS

(3.1)P k I

10

(3.2)CN M MICN

kIM

(3.3)式中

—電動機(jī)的額定功率；—電動機(jī)的效率（一般取 ；cos —電動機(jī)的功率因數(shù)（一般取 ；精品文檔交流精品文檔交流UM —電動機(jī)的額定電壓（ V；IM —電動機(jī)額定電流（ A；k —電流系數(shù)，PWM方式時一般取 PCN

—變頻器的額定容量（ KV；ICN

—變頻器的額定電流（ A）選擇變頻器容量時，應(yīng)同時滿足三個算式。三菱公司提供了 FR-E540系列變頻器與該公司的標(biāo)準(zhǔn)點擊相匹配時的技術(shù)參數(shù)，按照這些技術(shù)參數(shù)及上式計算得到的變頻器容量，可選出 主料稱變器型號為 FR-E540-2.2K-CH，2#、輔料稱變頻器型號為 FR-E540-0.4K-CH。下圖所示為變頻器接線原理圖：圖3.4變頻器接線原理圖精品文檔交流精品文檔交流稱重傳感器的選型稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。對傳感器等級的選擇必須滿足傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，且要滿足整臺電子稱準(zhǔn)確度的要求。 同時在選擇傳感器的型時，還要考慮傳感器的適用范圍。由于 FX2N-4AD 模擬量輸入模塊的輸入信號為標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號，因此在選擇傳感器時應(yīng)選擇內(nèi)置變送器的稱重傳感， 另選變送器。在第二章中，已介紹稱重傳感器的稱重原理，考慮選用CX系列傳感器。其中CXH-128型懸臂梁式傳感器適用于電子皮帶秤系統(tǒng)。由于CHX-128型傳感器僅僅是從輸出端獲得一個與外力成正比的電壓信號，并不是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，需與PLC的模擬量輸入模塊通信。北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128型懸臂梁式傳感器如下圖所示，在出廠前已將傳感器與變送器相連，傳感器輸送的是標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號。圖3.5稱重傳感器內(nèi)部接線圖綜合以上因素，本設(shè)計選用北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128感器。下圖為福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128型傳感器的技術(shù)指標(biāo)。圖3.6CXH-128型傳感器技術(shù)指標(biāo)精品文檔交流精品文檔交流其他設(shè)備選型）送料電動機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)要求，送料電機(jī)選擇小型交流電動機(jī)即可。因此考慮選用L-100-50-S型，額定功率 100w，額定轉(zhuǎn)速 1450r/min，額定電壓 220/380V）熱繼電器選型熱繼電器電流應(yīng)大于或等于電動機(jī)的額定電流： I

0.95

I

，IMN為電動機(jī)額定電流。對于電動機(jī)回路，熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動機(jī)的額定電流。因此皮帶驅(qū)動電機(jī)熱繼電器選擇 JR20-16、皮帶驅(qū)動電機(jī)熱電器選擇 JR20-10送料電機(jī)熱繼電器選擇 JR20-10。）斷路器選型斷路器為系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負(fù)載交流電動機(jī)，斷路器過電流脫扣值按電動機(jī)啟動電流的 1.7倍整定。自動配料系統(tǒng)有 2.2kw皮驅(qū)動電動機(jī)一臺，0.4kw皮帶驅(qū)動電動機(jī)兩臺，送料電動機(jī)為以下，啟動電流較小，因此可根據(jù) 2.2kw電動機(jī)選擇斷路器 QF脫扣電

IQF:IQF

1.7I

1.7 5 8.5A由于斷路器的脫扣電流應(yīng)大于計算值， 因此選用C45AD型斷路器，其脫電流為10A。）按鈕選型按鈕分啟動、停止、緊急停止按鈕，啟動、停止按鈕可以加以顏色區(qū)分，因此，選擇啟動按鈕型號為 XB2-EA135；停止按鈕為 XB2-EA142。緊急停止鈕選擇施耐德生產(chǎn)的 XB2-BS542。）電磁閥選型選擇電磁閥時，要確定這個閥時控制什么的，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)所需要的力，再選擇需要多少功率的電磁閥。根據(jù)本系統(tǒng)要求，選擇亞德客生產(chǎn)的 4V210-08A型電磁閥。）交流接觸器選型精品文檔交流精品文檔交流接觸器主觸點額定電流：接觸器主觸點額定電流： INNNcosP 103或 IP 103NNkUNK為經(jīng)驗系數(shù)，取 。因此，交流接觸器選擇： AC220VDJX2-0910型。）信號燈選型信號燈選型可根據(jù)所指示信號表達(dá)的系統(tǒng)工作情況選定。因此，電源指示燈、送料電動機(jī)運行指示燈、皮帶電動機(jī)運行指示燈可選用施耐德生產(chǎn)的AC220V綠色，型號為 XB2BVM3LC 的塑料指示燈；變頻器故障指示燈、低位指示燈可選用施耐德生產(chǎn)的 AC220V紅色，型號為 XB2BVM4LC。）報警電鈴選型根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇 AC220V，型號為 AD16-22M/k23蜂鳴器。）料位傳感器選型本系統(tǒng)中，需對料位高低進(jìn)行檢測，考慮選用料位開關(guān)，料位開關(guān)即對容器中液體的高度是否達(dá)到某一特定位置進(jìn)行檢測的傳感器。 根據(jù)系統(tǒng)要求即應(yīng)范圍，選用 BS-CFY射頻導(dǎo)納電容式物位開關(guān)。系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計基于PLC的自動配料系統(tǒng)一共有六臺電機(jī)：三臺主、輔料送料電機(jī)，三臺皮帶驅(qū)動電機(jī)。）其中三臺主、輔料電機(jī)在系統(tǒng)檢測到料位低的信號時啟動，向料斗送料，送至系統(tǒng)檢測到料位高的信號時停止。 三臺皮帶驅(qū)動電機(jī)按照主料、 輔料順序啟動。以 1#送料電機(jī)與皮帶驅(qū)動電機(jī)為例，接線如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖3.6送料電機(jī)與皮帶驅(qū)動電機(jī)連接圖）熱繼電器 FR1~FR6對M1~M6進(jìn)行過載保護(hù)。為電源總開關(guān)，對主電路起短路保護(hù)作用，也起分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，便于設(shè)備的維護(hù)與檢修。 QF2~QF4分別實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)24V為PLC的擴(kuò)展模塊 FX2N-4AD 與FX2N-4DA 提供直流電源如下圖所示。圖3.7直流24V電源）AC220V為PLC提供電源，如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖3.8交流220V電源系統(tǒng)控制電路分析及設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)恒流量自動配料的主體控制設(shè)備是 PLC?？刂齐娐返暮侠硇?、程序的可靠性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行性能。本系統(tǒng)采用三菱公司 FX2N 系PLC，它體積小、執(zhí)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)越?？删幊炭刂破鳎ǖ腎/O 端子分配基于PLC的自動配料系統(tǒng)設(shè)計的基本要求如下：本自動配料系統(tǒng)由 3臺電子皮帶秤配料線組成，編號分別為 、2#、其中1#為主料稱，、為輔料稱，當(dāng)不需要添加輔料時， 1#電子稱單獨工作系統(tǒng)具有恒流量和配比控制功能。 對于恒流量控制時，電子皮帶秤根據(jù)皮帶上物料的多少自動調(diào)節(jié)皮帶速度，以達(dá)到所設(shè)定流量的要求。每臺電子皮帶秤有一臺皮帶驅(qū)動電動機(jī)，兩個料位傳感器，一個速度傳感器，一個稱重傳感器，一臺變頻器。變頻器由 PLC控制，輸出驅(qū)動皮帶電動機(jī)料位傳感器檢測料斗有無物料，速度傳感器測量電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。①配料生產(chǎn)線工作時，首先設(shè)置配料的配比，檢查料斗有無物料，若無物料則向料斗送料，才能啟動配料生產(chǎn)線。②生產(chǎn)過程中，電子皮帶秤進(jìn)行稱重并實時計量， PLC計算出實時流量及累計流量，若設(shè)定流量與實際流量有偏差， 調(diào)節(jié)器根據(jù)系統(tǒng)控制要求， 比較設(shè)值與實際流量的偏差經(jīng) PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以控制變頻器對輸送電動機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)恒流量控制。③根據(jù)配比各輔料按配方工藝要求添加，各輔料同時混合計量。④系統(tǒng)有電源指示、工作方式指示、電動機(jī)運行指示根據(jù)以上控制要求，列出 I/O分配表：表3.1 基于PLC的自動配料系統(tǒng) I/O分配表輸入輸出停止按鈕 SB2X01#送料電機(jī) M1Y0啟動按鈕 SB1X12#送料電機(jī) M3Y1精品文檔交流精品文檔交流急停按鈕 SB3X23#送料電機(jī) M5Y21#料位傳感器（高）X31#電磁閥YV1Y31#料位傳感器（低）X42#電磁閥YV2Y42#料位傳感器（高）X53#電磁閥YV3Y52#料位傳感器（低）X61#皮帶驅(qū)動電機(jī) M2Y63#料位傳感器（高）X72#皮帶驅(qū)動電機(jī) M4Y73#料位傳感器（低）X103#皮帶驅(qū)動電機(jī) M6Y101#主料加一按鈕 SB4X11電源指示燈 HL1Y112#輔料加一按鈕 SB5X12低料位信號燈 HL2Y123#輔料加一按鈕 SB6X13送料電機(jī)運行信號燈 HL3Y13配比確定按鈕 SB7X14皮帶電機(jī)運行信號燈 HL4Y141#變頻器故障信號X15變頻器故障信號燈 HL5Y152#變頻器故障信號X16蜂鳴器HAY163#變頻器故障信號X171#稱重傳感器FX2N-4AD2#稱重傳感器模擬量輸3#稱重傳感器入模塊編程時，需要使用一些輔助繼電器、定時器、數(shù)據(jù)寄存器，如下表所示。表3.2資源分配表M200 輔助啟動繼電器M0~M2 配比M3~M5 檢測料位信號高低，判斷是否啟動皮帶驅(qū)動電機(jī)電機(jī)M6~M8 檢測料位信號高低，判斷是否啟動送料電機(jī)M9 確定配比M10~M45 A/D,D/A 模塊使用M26~M28 1#~3#PID運算D0 存儲每份重量D1~D3 1#~3#配比設(shè)定D4 A/D模塊標(biāo)識D5~D7 反饋值（稱重傳感器測量值）D8 D/A模塊標(biāo)識D10~D12 給定值D20~D22 輸出值D23~D25 模擬量輸出存放系統(tǒng)控制電路設(shè)計如圖3.9所示，為 PLC輸入信號的接入。精品文檔交流精品文檔交流圖圖3.9PLC輸入信號接線圖PLC主要用于實現(xiàn)自動配料系統(tǒng)的自動控制，完成以下功能：）自動檢測料位信號，低料位時自動控制三臺送料電機(jī)投入運行；）物料充足時，啟動配料生產(chǎn)線，自動控制皮帶驅(qū)動電機(jī)運行；根據(jù)稱重傳感器輸入的重量信號計算出實時流量及累計流量，并與設(shè)定流量比較，有偏差進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。重量信號為模擬信號，需要通過量輸入模塊才能輸入 PLC，如下圖所示。A/D模擬圖3.10重量信號接入 PLC（調(diào)節(jié)后的量為數(shù)字輸出量， 需要通過D/A模擬量輸出模塊輸出準(zhǔn)電壓、電流信號控制變頻器，從而調(diào)節(jié)皮帶驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速；精品文檔交流精品文檔交流圖圖3.11模擬信號輸出 PLC）根據(jù)配比各輔料按配方工藝要求添加，各輔料同時混合計量；）系統(tǒng)有電源指示、工作方式指示、電動機(jī)運行指示、報警指示。如圖所示為輸出信號與 PLC的接線圖。圖3.12PLC輸出信號接線圖精品文檔交流精品文檔交流第四章第四章自動配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、送料檢測程序、皮帶驅(qū)動電機(jī)啟動程序、模擬量 PID調(diào)節(jié)程序和報警程序等構(gòu)成。如圖4.1所示，為系統(tǒng)主程序流程圖。系統(tǒng)主程序主要包括以下內(nèi)容：）調(diào)用初始化子程序，設(shè)定各初始值）根據(jù)料位檢測信號確定是否需要啟動送料電機(jī)送料）根據(jù)流量偏差進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)控制功能）進(jìn)行自動故障檢測報警和故障處理功能圖4.1系統(tǒng)控制流程圖通過對控制流程圖的反復(fù)研究，結(jié)合自身情況，將程序分為個部分，梯形圖的總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖圖4.2梯形圖總體結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)中，公用程序即主程序主要包括初始化、調(diào)用子程序、判斷是否啟動送料電機(jī)、工作方式指示與報警等作用。（系統(tǒng)初始化當(dāng)按下起動按鈕 輔助繼電器 M200得電自鎖，并執(zhí)行初始化過程，清空數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，復(fù)位輔助繼電器。圖4.3程序初始化（2）調(diào)用子程序）預(yù)置配比

圖4.4子程序調(diào)用系統(tǒng)工作前，需對主、輔料預(yù)置配比。精品文檔交流精品文檔交流）檢查料斗是否有

圖4.5預(yù)置配比預(yù)置配比后，需檢查料斗是否有料。若無料，需先向料斗送料，再啟動生產(chǎn)線。圖4.6料斗是否有料精品文檔交流精品文檔交流）生產(chǎn)線啟動

圖4.7送料電機(jī)啟動料斗物料充足，皮帶驅(qū)動電機(jī)啟動，啟動生產(chǎn)線。圖4.8生產(chǎn)線啟動（工作方式指示及報警指示對系統(tǒng)進(jìn)行工作方式指示，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時報警。精品文檔交流精品文檔交流圖4.9系統(tǒng)指示控制系統(tǒng)子程序設(shè)計本系統(tǒng)中，要求自動配料系統(tǒng)恒流量控制，也就是要對重量信號進(jìn)行模擬量閉環(huán)控制，其中最重要的一步便是對偏差量進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)控制，模擬量 PID控制系統(tǒng)如下圖所示。圖4.10PID控制圖本系統(tǒng)中，最大配比數(shù)為9，即主、輔料至多每種9份。數(shù)據(jù)寄存器D0中存放的數(shù)據(jù)為一定值不能更改。D0內(nèi)的數(shù)據(jù)表示每份重量信號A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。根據(jù)所選稱重傳感器的指標(biāo)，稱重傳感器把0~50kg的重量轉(zhuǎn)換成0~5V的電壓信號，而A/D模塊將0~5V的電壓信號轉(zhuǎn)換成0~2047的數(shù)字量，設(shè)每份重量為2kg，D0中存放的數(shù)據(jù)即為以2kg所對應(yīng)的數(shù)字量。其公式如下：1000 0 M 02047 S

(4.1)S 2047 M2000n

(4.2)精品文檔交流精品文檔交流M為以g為單位的質(zhì)量，S為重量M對應(yīng)的數(shù)字量，n為份數(shù)。每份重量所對應(yīng)的數(shù)字量

2047M例如，預(yù)置配比為 則PID指令中的2000給定值分別為 3*，2*，1*。本系統(tǒng)中PID控制子成程序主要包括以下 3個內(nèi)容：）A/D模擬量輸入模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)前，需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并在 FX2N-4AD 模量輸入模塊中設(shè)置參數(shù)，存入數(shù)據(jù)寄存器，如下圖所示。）PID指令

圖4.11模擬量輸入在執(zhí)行PID指令之前，應(yīng)先對 PID指令中的參數(shù)賦值并存放于數(shù)據(jù)寄存器D100~D106，而后進(jìn)行 PID運算輸出，具體方法如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖圖4.12PID指令（D/A模擬量輸出模塊經(jīng)過PID運算后的數(shù)字量，需通過 D/A轉(zhuǎn)換為模擬量輸出控制變頻器。圖4.13模擬量輸出精品文檔交流精品文檔交流第五章 組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件簡介組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境， 使用活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、 通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：①強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于 環(huán)境下，充分利用 windows 的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)入開發(fā)狀態(tài)， 節(jié)省時間。豐富的圖形空間和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)АＬ峁┙o用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面， 并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。②良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)， 支持多種硬件設(shè)備。開放型是衡量一個組態(tài)軟件壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信， 向上能與管理通信，實現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。③豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場需求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控，產(chǎn)生功能報表、實時曲線、報警等功能，是系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既能適用于單機(jī)集中式控制、DCS分布式控制，也可是戴遠(yuǎn)程通信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。④強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。寫程序，增強(qiáng)圖形界面。個系統(tǒng)的安全可靠運行。⑦防震功能。提供強(qiáng)大的防真功能使系統(tǒng)丙型設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。組態(tài)軟件的特點隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人民對應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。 在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動， 就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序， 致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴； 在修改工控軟件的源程序時， 倘若原來的編程人員因工作變動而離去時， 則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改， 而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件村財?shù)姆N種問題，是用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。組態(tài)為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點：①延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）的更新和升級；②封裝性（易學(xué)易用。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需要掌握太多的編程語言技術(shù) （甚至不需要程技術(shù)就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；③通用性。每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/ODriver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、 實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)精品文檔交流精品文檔交流曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。5.2 人機(jī)界面設(shè)計人機(jī)界面方便用戶使用，界面設(shè)計如下圖所示。圖5.1人機(jī)界面人機(jī)界面能直觀的顯示各電機(jī)的運行情況與實時數(shù)據(jù)。主要包括以下三個部分：數(shù)據(jù)顯示部分：通過PLC在在操作面板上；工作狀態(tài)顯示部分：該部分通過信號燈的亮與不亮直觀反映出系統(tǒng)運行情況按鈕部分：通過該部分對系統(tǒng)進(jìn)行控制， 主要包括啟動、停止緊急停止、預(yù)置配比。精品文檔交流精品文檔交流結(jié)束語本文針對建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等工業(yè)，設(shè)計開發(fā)了一套基于 PLC的自動配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動一臺皮帶驅(qū)動電機(jī)。稱重傳感器將重量信號送入 PLC，經(jīng)PID處理傳送給變頻器，變頻根據(jù)流量偏差調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)電子皮帶秤恒流量控制。該系統(tǒng)不僅有效的保證了配料系統(tǒng)恒流量控制，而且具有工作可靠、施工簡單、全自動控制等優(yōu)點。本文主要的工作如下：）由PLC、變頻器實現(xiàn)恒流量控制。系統(tǒng)通過PLC實現(xiàn)向料斗送料、主輔料配比、生產(chǎn)線正常運行，PID運算。通過變頻器實現(xiàn)對皮帶驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。）通過對控制過程和原理的分析，利用GXdeveloper編程軟件設(shè)計了一個用于自動配料系統(tǒng)的程序，本程序包括主程序，初始化程序和PID控制子程序。）對人機(jī)界面進(jìn)行了設(shè)計。根據(jù)配料系統(tǒng)監(jiān)控要求，設(shè)通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅使我鞏固了對原有知識的掌握， 還拓寬了知識面，在提高自己的同時，我也更加清楚的認(rèn)識到自己的一些不足之處。 比如：硬件接線、I/O分配、程序編寫這幾方面，在設(shè)計過程中總讓我感到疑惑，但在這半年里，通過自學(xué)，向老師、同學(xué)請教，讓我對這些知識有了更深入的理解。在這半年的設(shè)計中，我學(xué)到了更多知識，體會到了工程設(shè)計的復(fù)雜與困難，也感受到了親自做出成績的成功與喜悅，這些都為即將開始走上社會打下了基礎(chǔ)。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我會不斷的提高、充實自己，爭取獲得更大的成績。精品文檔交流精品文檔交流參考文獻(xiàn)可編程控制器應(yīng)用技術(shù) /廖常初主編.—5版重慶：重慶大學(xué)出版社，2007.8工廠電氣控制設(shè)備/張曉娟主編北京：電子工業(yè)出版社， 2007.6電子測量與傳感技術(shù) /楊雷，張建奇主編.—北京：北京大學(xué)出版社， 2008.9基于PLC控制的自動配料系統(tǒng)研究與應(yīng)用 /何瑞，賈磊.—《微計算機(jī)信息》2007電氣控制與可編程控制器應(yīng)用程序 /郁漢琪主編.—南京東南大學(xué)出版社，2009.9能部室由企管部統(tǒng)一考核）。不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的，超市內(nèi)每處扣0.5分，超市外每處扣1分。衛(wèi)生管理制度1 總則1.1 為了加強(qiáng)公司的環(huán)境衛(wèi)生管理，創(chuàng)造一個整潔、文明、溫馨的購物、辦公環(huán)境，根據(jù)《公共場所衛(wèi)生管理條例》的要求，特制定本制度。1.2 集團(tuán)公司的衛(wèi)生管理部門設(shè)在企管部，并負(fù)責(zé)將集團(tuán)公司的衛(wèi)生區(qū)域詳細(xì)劃分到各部室，各分公司所轄區(qū)域衛(wèi)生由分公司客服部負(fù)責(zé)劃分，確保無遺漏。2 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)2.1 室內(nèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)2.1.1 地面、墻面：無灰塵、無紙屑、無痰跡、無泡泡糖等粘合物、無積水，墻角無灰吊、無蜘蛛網(wǎng)。2.1.2 門、窗、玻璃、鏡子、柱子、電梯、樓梯、燈具等，做到明亮、無灰塵、無污跡、無粘合物，特別是玻璃，要求兩面明亮。2.1.3 柜臺、貨架：清潔干凈，貨架、柜臺底層及周圍無亂堆亂放現(xiàn)象、無灰塵、無粘合物，貨架頂部、背部和底部干凈，不存放雜物和私人物品。2.1.4 購物車（筐）、直接接觸食品的售貨工具（包括刀、叉等）：做到內(nèi)外潔凈，無污垢和粘合物等。購物車（筐）要求每天營業(yè)前簡單清理，周五全面清理消毒；售貨工具要求每天消毒，并做好記錄。2.1.5 商品及包裝：商品及外包裝清潔無灰塵（外包裝破損的或破舊的不得陳列）。2.1.6 收款臺、服務(wù)臺、辦公櫥、存包柜：保持清潔、無灰塵，臺面和側(cè)面無灰塵、無灰吊和蜘蛛網(wǎng)。桌面上不得亂貼、亂畫、亂堆放物品，用具擺放有序且干凈，除當(dāng)班的購物小票收款聯(lián)外，其它單據(jù)不得存放在桌面上。2.1.7 垃圾桶：桶內(nèi)外干凈，要求營業(yè)時間隨時清理，不得溢出，每天下班前徹底清理，不得留有垃圾過夜。2.1.8 窗簾：定期進(jìn)行清理，要求干凈、無污漬。2.1.9 吊飾：屋頂?shù)牡躏椧鬅o灰塵、無蜘蛛網(wǎng)，短期內(nèi)不適用的吊飾及時清理徹底。2.1.10 內(nèi)、外倉庫：半年徹底清理一次，無垃圾、無積塵、無蜘蛛網(wǎng)等。2.1.11 室內(nèi)其他附屬物及工作用具均以整潔為準(zhǔn)，要求無灰塵、無粘合物等污垢。2.2 室外衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)2.2.1 門前衛(wèi)生：地面每天班前清理，平時每一小時清理一次，每周四營業(yè)結(jié)束后有條件的用水沖洗地面（冬季可根據(jù)情況適當(dāng)清理），墻面干凈且無亂貼亂畫。2.2.2 院落衛(wèi)生：院內(nèi)地面衛(wèi)生全天保潔，果皮箱、消防器械、護(hù)欄及配電箱等設(shè)施每周清理干凈。垃圾池周邊衛(wèi)生清理徹底，不得有垃圾溢出。2.2.3 綠化區(qū)衛(wèi)生：做到無雜物、無紙屑、無塑料袋等垃圾。3 清理程序3.1 室內(nèi)和門前院落等區(qū)域衛(wèi)生：每天營業(yè)前提前10分鐘把所管轄區(qū)域內(nèi)衛(wèi)生清理完畢，營業(yè)期間隨時保潔。下班后5-10分鐘清理桌面及衛(wèi)生區(qū)域。3.2 綠化區(qū)衛(wèi)生：每周徹底清理一遍，隨時保持清潔無垃圾。南昌航空大學(xué)課程設(shè)計南昌航空大學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)老師:題專目:業(yè):基于 PLC的自動配料系統(tǒng)自動化班級:110441班學(xué)號:姓名:精品文檔交流精品文檔交流摘 要自動配料系統(tǒng)是集輸送、計量、配料、定量等功能于一體的動態(tài)計量系統(tǒng) ,在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)化程度的提高，常需要對自動配料系統(tǒng)中輸送的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制達(dá)到準(zhǔn)確的配比。本論文主要針對自動配料系統(tǒng)恒流量控制達(dá)到配比的控制要求， 設(shè)計一套于PLC的自動配料系統(tǒng)，并使用觸摸屏開發(fā)運行管理界面。自動配料系統(tǒng)由可編程控制器（PLC、變頻器、皮帶驅(qū)動電動機(jī)、稱重傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)包含三臺皮帶驅(qū)動電動機(jī)，它們根據(jù)需要依次順序啟動。 采用變頻器實現(xiàn)對三相電動機(jī)的變頻調(diào)速。稱重傳感器對物料進(jìn)行稱重并實時計量， PLC計算出實時流量及累計流量，比較設(shè)定值與實際流量的偏差經(jīng) PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以控制變頻器對皮帶驅(qū)動電動機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)恒流量控制，并對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。關(guān)鍵詞：自動配料，變頻調(diào)速， PID調(diào)節(jié)，PLC目 錄摘 要 IAbstract 錯誤未定義書簽。第一章 緒論 1課題背景及意義 1自動配料系統(tǒng) 1電子皮帶秤 1可編程控制器（ PLC） 2變頻器 3本課題主要研究內(nèi)容 3第二章 自動配料系統(tǒng)理論分析及方案確定 5自動配料系統(tǒng)理論分析 5電子皮帶秤稱重原理 5流量控制原理 6自動配料系統(tǒng)控制方案的確定 8自動配料系統(tǒng)控制方案的確定 8自動配料系統(tǒng)的組成及控制原理 8第三章 自動配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11系統(tǒng)主要配置的選型 11皮帶驅(qū)動電動機(jī)的選型 11PLC及其擴(kuò)展模塊的選型 11變頻器的選型 13稱重傳感器的選型 15其他設(shè)備選型 16系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計 17系統(tǒng)控制電路分析及設(shè)計 19可編程控制器（ PLC）的I/O端子分配 19系統(tǒng)控制電路設(shè)計 20第四章 自動配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計 23控制系統(tǒng)主程序設(shè)計 23控制系統(tǒng)子程序設(shè)計 27第五章 組態(tài)軟件監(jiān)控 30組態(tài)軟件簡介 30組態(tài)軟件的功能 30組態(tài)軟件的特點 31人機(jī)界面設(shè)計 32結(jié)束語 33致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) 34附錄： 錯誤!未定義書簽。附錄一：自動配料系統(tǒng)電器元件清單 錯誤!未定義書簽。附錄二：自動配料系統(tǒng)主電路圖 錯誤!未定義書簽。附錄三：自動配料系統(tǒng) PLC接線圖 錯誤!未定義書簽。附錄四：自動配料系統(tǒng)程序 錯誤!未定義書簽。第一章 緒論課題背景及意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)上快速、精準(zhǔn)的需求，對自動化的要求也但是光靠人類自身，工作效率和成品的合格率大大降低，而成本卻增高。因此，人們需要依靠自動配料稱重的自動配料系統(tǒng)來大幅度提高工作效率，降低成本。尤其是冶金、煤礦、水泥、化工等行業(yè)，常需對輸送中的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制達(dá)到準(zhǔn)確的配比。自動配料系統(tǒng)可以按照設(shè)定配比和流量控制各輸入物料的瞬時值，從而達(dá)到控制各種產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和智能化、 節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。自動配料系統(tǒng)在生產(chǎn)中不僅僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 也大大降低了崗位工人的勞動強(qiáng)度， 提高了工作效率。本課題設(shè)計開發(fā)的自動配料系統(tǒng)能有效解決動態(tài)計量衡器的控制精度問題， 可代替企業(yè)中陳舊的配料工藝設(shè)備， 大程度降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量， 帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。自動配料系統(tǒng)電子皮帶秤電子皮帶秤是指對放置在皮帶上并隨皮帶連續(xù)通過的松散物料進(jìn)行自動稱量的衡器。電子皮帶秤主要由稱重部分、測速部分、計算部分、通訊部分構(gòu)成。電子皮帶秤的應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如食品加工、煤礦等場所。電子皮帶秤的準(zhǔn)確度按國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T7721-1995規(guī)定分為0.251.0、2.0四個等級。其稱量準(zhǔn)確度受皮帶輸送機(jī)影響，而使用準(zhǔn)確度取決于電子皮帶秤的安裝質(zhì)量和維護(hù)水平。電子皮帶秤的稱重橋架橫梁中的稱重傳感器檢測皮帶上物料的重量信號，速度傳感器檢測皮帶的運行信號， 積算器將接收到的重量信號和速度信號， 進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入 CPU進(jìn)行積分運算，然后將物料的瞬時流量和累計重量在面板上顯示出來，積算器具有可選的聯(lián)網(wǎng)、通訊、打印、 DCS 聯(lián)機(jī)功能?？删幊炭刂破鳎ㄔ缙诘目删幊炭刂破鞣Q作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicControllerPLC此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱。但是為了避免與個人計算機(jī)（Personal的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC。PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（ DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國、日本、德國的可編序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC由中央處理單元（U、存儲器、輸入輸出模塊、電源、構(gòu)成。 采用掃描方式作為它的工作原理。當(dāng) PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段， 完成此三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個階段。PLC的掃描周期包括自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間之和。PLC具有以下特點：功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實用性強(qiáng)。而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。安裝簡單，容易維修?？垢蓴_能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。環(huán)境要求低。易學(xué)易用。經(jīng)過一系列發(fā)展應(yīng)用，PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱 （PLCCAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、 以易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制，具備高速計數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能， 日益取代由大量中間繼電器、 時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電 —接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。變頻器變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電動機(jī)工作電源的頻率幅值來控制交流電動機(jī)的電力傳動元件，曾被稱為 VVVF。自20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻（ PWM-VVVF）調(diào)速研究引起了人們的高度重視。 20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的 PWM模式優(yōu)化問題引起人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM模式效果最佳20世紀(jì)80年代后半期，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家開發(fā)的 U/f控制變頻器投入市場并得到廣泛使用。U/f控制變頻器的控制方式較為簡單， 主要是根據(jù)電動機(jī)的電壓與頻率比進(jìn)行調(diào)速，機(jī)械硬度特性也比較好， 能夠滿足平滑調(diào)速的一般要求， 已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時由于輸出電壓較小， 受定電阻壓降的影響比較顯著， 造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。 另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意， 因此人們又提出矢量控制思想。矢量變換控制方法通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制， 從而控制異步電動的轉(zhuǎn)矩。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義， 它使得異步電動機(jī)的機(jī)械特性和他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性完全一樣。 目前矢量控制方法已被廣泛地應(yīng)用在西門子、ABB、復(fù)式電動機(jī)和三菱等國際化大公司的變頻器上。變頻器具有節(jié)能效果顯著、維護(hù)簡單、啟停特性好、調(diào)速性能好等特點。1.3 本課題主要研究內(nèi)容本課題主要是以工業(yè)配料系統(tǒng)為控制對象，采用 PLC與變頻技術(shù)相結(jié)合設(shè)計一套基于 PLC的自動配料系統(tǒng)，并引用計算機(jī)對配料系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。PLC控制自動配料系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、稱重傳感器和皮帶驅(qū)動電機(jī)一起組成一個完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 本設(shè)計中有 3臺電子皮帶秤，3皮帶驅(qū)動電機(jī)，采用實時流量累計方法，即皮帶電機(jī)運料時 ,稱重傳感器將重量信號傳給 PLC并轉(zhuǎn)換為流量信號， PLC根據(jù)給定流量與檢測值之間的偏差進(jìn)行PID運算，輸出給變頻器控制其輸出頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒流量給料，各輔料同時計量，并按配方工藝添加。自動配料系統(tǒng)由 主料電機(jī)開始按順序起動。根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行總體控制方案設(shè)計，硬件設(shè)備選型、PLC量輸入輸出模塊選型，I/O端子分配，繪制系統(tǒng)主電路圖、PLC接線圖，設(shè)計梯形圖控制程序。精品文檔交流精品文檔交流第二章 自動配料系統(tǒng)理論分析及方案確定自動配料系統(tǒng)理論分析電子皮帶秤稱重原理）電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示，皮帶秤分為 3個區(qū)域，自左至右分別是落料區(qū)、稱重區(qū)和出料區(qū)，物料在皮帶上運行至稱重區(qū)時， 對皮帶秤稱重托輥產(chǎn)生向下的作用力， 通過稱體，將作用力作用至稱重傳感器上，如圖 2.1所示，傳感器內(nèi)部彈性體上的電阻應(yīng)變計電阻發(fā)生變化， 通過測量電路將這一電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?（mV經(jīng)變送器放大后送入 A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入 再由PLC的D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出控制變頻器。）稱重傳感器工作原

圖2.1電子皮帶秤結(jié)構(gòu)圖稱重傳感器實現(xiàn)了對物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，是影響電子稱測量精度關(guān)鍵部件，目前除特殊用途外， 以上采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器。四片電阻應(yīng)變片分別粘在傳感器梁的上下平面，即連成惠思登電橋，如下圖所示。圖中

R1~R4

為電橋測量電阻應(yīng)變片；

為初始不平衡補(bǔ)償電阻； 為零點溫度補(bǔ)償電阻； 為輸出靈敏度溫度補(bǔ)償電阻。精品文檔交流精品文檔交流圖2.2稱重傳感器原理圖當(dāng)被測物的重量通過傳感器直接作用在粘有電阻應(yīng)變片的彈性梁時，使其彎曲變形，梁相對變形大小正比于外加載荷。 同時，粘貼在梁上、下平面上的電阻應(yīng)變片同步產(chǎn)生電阻應(yīng)變，且與梁變形 （或梁應(yīng)力）成正比。粘貼在梁平面電阻應(yīng)變片阻值增加，

R3

R4電阻應(yīng)變片阻值減小，故電橋失去平衡，對角端有不平衡電壓輸出，其不平衡電壓正比于被測物重量。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一個電壓信號，輸出的電壓信號與所受力的大小之間是一種線性關(guān)系，如圖 2.3所示。特性曲線橫坐標(biāo)表示稱重傳感所受的力，縱坐標(biāo)表示稱重傳感器輸出的電壓。圖2.3稱重傳感器受力與輸出電壓關(guān)系圖流量控制原理）流量的基本知識所謂流量，就是一定時間內(nèi)皮帶上走過的物料量。用式子表示為

F W，T式中，T為某一段時間，為T時間內(nèi)物料走過的重量， F為T時間內(nèi)物料的際流量。精品文檔交流精品文檔交流如果每次采樣都由脈沖來決定，即每來一個脈沖進(jìn)行一次流量采樣，則在計算機(jī)內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，在每次采樣的同時也能從計數(shù)器上得到兩次采樣之間（每兩個脈沖之間），亦即△Ｌ這段距離用了多長時間，瞬時值就可由這些已知量求出。知道了瞬時流量，并且讀取了流量設(shè)定值，但是流量值和速度控制是兩個不同概念。在實際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的PID算法，即比例、微分、積分法。在過程控制中，按偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制，簡稱為PID控制。）PID調(diào)節(jié)原理0流量就是一定時間內(nèi)皮帶上走過的物料量。 電子皮帶秤稱量的是瞬時流量，上位機(jī)給出的是設(shè)定流量， 二者在實時計量中有所偏差。 在流量實際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的 PID調(diào)節(jié)，根據(jù)流量偏差，利用比例、積分、 微分算出控制量進(jìn)行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關(guān)系在時域中可用公式表示如下：0u(t)

kp[e(t)

1 1e(t)d(t)

)dt公式中et 入t 是控制器的輸出，kp 為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)， 為微分時間常數(shù)。圖 2.4為系統(tǒng)流量 PID閉環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。在生產(chǎn)過程進(jìn)行自動調(diào)節(jié)時， 以主料成分的流量計量為依據(jù)， 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求通過上位機(jī)設(shè)定出總流量及主、輔料配比參數(shù)，按配方比例摻雜其余輔料。流量計量控制是計量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合， 具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作靠和調(diào)整方便等優(yōu)點。圖2.4 流量PID調(diào)節(jié)原理圖精品文檔交流精品文檔交流自動配料系統(tǒng)控制方案的確定自動配料系統(tǒng)控制方案的確定自動配料系統(tǒng)主要由稱重傳感器、變頻器、皮帶驅(qū)動電機(jī)及低壓電器組成。系統(tǒng)的主要任務(wù)是比較設(shè)定值與實際流量的的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以據(jù)配比按配方工藝要求添加，且各輔料同時混合計量。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，選擇變頻器+PLC+觸摸屏+稱重傳感器的控制方案對進(jìn)行自動配料系統(tǒng)設(shè)計。這種控制方式具有以下優(yōu)點：① 控制方式靈活方便② 強(qiáng)；③ 由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可以靈活組成各種規(guī)模和要求的不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，只需確定 PLC的硬件配置和 I/O端子外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過計算機(jī)來改變存儲器中的控制程序，方便現(xiàn)場調(diào)試；④ 由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高自動配料系統(tǒng)的組成及控制原理基于PLC控制的自動配料系統(tǒng)主要由可編程控制器 （PL變頻器、稱傳感器、皮帶驅(qū)動電動機(jī)組成，該系統(tǒng)的控制流程圖如下圖所示。從圖中可看出，系統(tǒng)可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：皮帶驅(qū)動電動機(jī)。皮帶驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電子皮帶秤運行，由變頻器控制根據(jù)設(shè)定流量與實時流量偏差進(jìn)行變頻調(diào)速， 改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而現(xiàn)恒流量控制。）信號檢測機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制中，需要檢測的信號包括重量信號、料位信號和報警信號。重量信號反映的是電子皮帶秤上的流量值， 是自動配料系統(tǒng)主要反饋信號。重量信號是模擬信號，需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；料位信號反映物料是精品文檔交流精品文檔交流否充足，此信號來自料斗中的料位傳感器； 報警信號反映系統(tǒng)是否正常運行、 機(jī)是否過載、變頻器是由有異常，該信號為開關(guān)量信號；）控制機(jī)構(gòu)：此系統(tǒng)中，控制機(jī)構(gòu)為可編程控制器（ 、變頻器PLC是整個控制系統(tǒng)的核心。它直接對系統(tǒng)中料位、重量、報警信號進(jìn)行采集，對來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、 實施控制算法，得出對執(zhí)行構(gòu)的控制方案，通過變頻器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制； 變頻器是對皮帶驅(qū)動電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，根據(jù) PLC的控制信號來改變電機(jī)的運行頻率，完成對電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。圖2.5自動配料系統(tǒng)工藝流程圖自動配料系統(tǒng)控制流程如下：）系統(tǒng)通電，設(shè)置配比，按下啟動按鈕 檢查料斗有無物料，若物料，皮帶驅(qū)動電機(jī)起動，配料生產(chǎn)線啟動；若無物料，則向料斗送料，送料電機(jī)起動，送至料位滿，送料電機(jī)停止，皮帶驅(qū)動電機(jī)起動，配料生產(chǎn)線起動。圖2.6系統(tǒng)配料控制原理圖）如上圖所示，當(dāng)物料量大于設(shè)定值時，稱重傳感器反饋的重量信號增精品文檔交流精品文檔交流大，偏差減小， PLC的輸出信號減小，變頻器的輸出頻率減小，皮帶驅(qū)動電的轉(zhuǎn)速減小，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。當(dāng)物料量小于設(shè)定值時，稱重傳感器反饋的重量信號減小， 偏差增大，PLC流量穩(wěn)定在設(shè)定值。第三章 自動配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)主要配置的選型自動配料系統(tǒng)主要包括皮帶驅(qū)動電動機(jī)、可編程控制器（ PL、模擬量入輸出模塊、稱重傳感器及變頻器。下面對這些設(shè)備進(jìn)行選型。皮帶驅(qū)動電動機(jī)的選型在滿足生產(chǎn)機(jī)械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下，電動機(jī)種類選擇要力求結(jié)構(gòu)簡單、運行可行、維護(hù)方便、價格低廉?？紤]到電機(jī)的工作環(huán)境，可能會出現(xiàn)較多灰塵、水汽、鐵屑等，因此選擇封閉式的三相異步電動機(jī)，即 系列電動機(jī)。Y系列電機(jī)具有效率高、能耗少、噪聲低、振動小、重量輕、體積小、性能優(yōu)良、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點。根據(jù)本設(shè)計要求， 皮帶驅(qū)動電動機(jī)的額定功率為 2.2kW，額定電壓為380V，額定電流為 5A，2#、皮帶驅(qū)動電機(jī)的額定功率為 0.4kW，額定電壓380V，額定電流為 1.05A，轉(zhuǎn)速為1420r/min，調(diào)速范圍為 Y 系列電機(jī)。 皮帶驅(qū)動電機(jī)選用 Y100L1-4 型，2#、3#皮帶驅(qū)動電機(jī)選Y80M1-4型。PLC 及其擴(kuò)展模塊的選型）PLC選型PLC考慮PLC展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。因此選用日本三菱公司FX2N系列PLC。FX2N系列是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。其用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16K步，I/O點最大可擴(kuò)展到256點，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型PLC。它有多種特殊功能模塊，如精品文檔交流精品文檔交流模擬量輸入/輸出模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊等。它還有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板， 使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC端子數(shù)目要有一定的留量，此選用FX2N-32MR-UA1/UL。PLC端子圖如下圖所示：）PLC擴(kuò)展模塊

圖3.1PLC端子圖本系統(tǒng)中稱重傳感器輸入的壓力信號是模擬量，變頻器要求 PLC輸出模信號，而 PLC的CPU只能處理數(shù)字量。因此 PLC需要擴(kuò)展一個模擬量輸入模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要一個模擬量輸出模塊將經(jīng)過PID調(diào)節(jié)的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓或直流電流去控制變頻器。由于選用了三菱公司 FX2N系列的PLC，模擬量輸入輸出模塊同樣考慮用三菱公司 FX系列產(chǎn)品。FX系列有多種模擬量輸入輸出模塊。根據(jù)系統(tǒng)模擬量信號輸入數(shù)量，選擇有4個12位模擬量輸入通道的 FX2N-4AD 模擬量輸入塊，其配線圖如下圖所示。圖3.2FX2N-4AD 配線圖相應(yīng)的，選擇有相同模擬量輸出通道的 FX2N-4DA模擬量輸出模塊，將經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量控制輸出變頻器，其配線圖如下圖所示。精品文檔交流精品文檔交流圖3.3FX2N-4DA 配線圖變頻器的選型變頻器通過頻率的改變實現(xiàn)對皮帶驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變瞬時流量。變頻器的選擇必須根據(jù)皮帶驅(qū)動電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇，要實現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應(yīng)具備通訊功能。根據(jù)控制功能，通用變頻器分為 3種類型：普通功能型 U/f 控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/f控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。 變器類型的選擇主要根據(jù)負(fù)載的要求來進(jìn)行。 傳送帶屬于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載， 既可采用普通功能型變頻器，采用加大電動機(jī)和變頻器容量的方法， 以提高低速轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；也可采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速對于要求精度高、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械采用矢量控制高性能通用變頻器是很好的選擇。由于本系統(tǒng)采用一對一的形式，即一臺變頻器拖動一臺電動機(jī)，因此變頻器參數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系式：按連續(xù)恒負(fù)載運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量（ KVA）的計算式計算

kPMCOS

(3.1)P k I

10

(3.2)CN M MICN

kIM

(3.3)式中

—電動機(jī)的額定功率；—電動機(jī)的效率（一般取 ；cos —電動機(jī)的功率因數(shù)（一般取 ；精品文檔交流精品文檔交流UM —電動機(jī)的額定電壓（ V；IM —電動機(jī)額定電流（ A；k —電流系數(shù)，PWM方式時一般取 PCN

—變頻器的額定容量（ KV；ICN

—變頻器的額定電流（ A）選擇變頻器容量時，應(yīng)同時滿足三個算式。三菱公司提供了 FR-E540系列變頻器與該公司的標(biāo)準(zhǔn)點擊相匹配時的技術(shù)參數(shù)，按照這些技術(shù)參數(shù)及上式計算得到的變頻器容量，可選出 主料稱變器型號為 FR-E540-2.2K-CH，2#、輔料稱變頻器型號為 FR-E540-0.4K-CH。下圖所示為變頻器接線原理圖：圖3.4變頻器接線原理圖精品文檔交流精品文檔交流稱重傳感器的選型稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。對傳感器等級的選擇必須滿足傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，且要滿足整臺電子稱準(zhǔn)確度的要求。 同時在選擇傳感器的型時，還要考慮傳感器的適用范圍。由于 FX2N-4AD 模擬量輸入模塊的輸入信號為標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號，因此在選擇傳感器時應(yīng)選擇內(nèi)置變送器的稱重傳感， 另選變送器。在第二章中，已介紹稱重傳感器的稱重原理，考慮選用CX系列傳感器。其中CXH-128型懸臂梁式傳感器適用于電子皮帶秤系統(tǒng)。由于CHX-128型傳感器僅僅是從輸出端獲得一個與外力成正比的電壓信號，并不是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，需與PLC的模擬量輸入模塊通信。北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128型懸臂梁式傳感器如下圖所示，在出廠前已將傳感器與變送器相連，傳感器輸送的是標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號。圖3.5稱重傳感器內(nèi)部接線圖綜合以上因素，本設(shè)計選用北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128感器。下圖為福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128型傳感器的技術(shù)指標(biāo)。圖3.6CXH-128型傳感器技術(shù)指標(biāo)精品文檔交流精品文檔交流其他設(shè)備選型）送料電動機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)要求，送料電機(jī)選擇小型交流電動機(jī)即可。因此考慮選用L-100-50-S型，額定功率 100w，額定轉(zhuǎn)速 1450r/min，額定電壓 220/380V）熱繼電器選型熱繼電器電流應(yīng)大于或等于電動機(jī)的額定電流： I

0.95

I

，IMN為電動機(jī)額定電流。對于電動機(jī)回路，熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動機(jī)的額定電流。因此皮帶驅(qū)動電機(jī)熱繼電器選擇 JR20-16、皮帶驅(qū)動電機(jī)熱電器選擇 JR20-10送料電機(jī)熱繼電器選擇 JR20-10。）斷路器選型斷路器為系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負(fù)載交流電動機(jī)，斷路器過電流脫扣值按電動機(jī)啟動電流的 1.7倍整定。自動配料系統(tǒng)有 2.2kw皮驅(qū)動電動機(jī)一臺，0.4kw皮帶驅(qū)動電動機(jī)兩臺，送料電動機(jī)為以下，啟動電流較小，因此可根據(jù) 2.2kw電動機(jī)選擇斷路器 QF脫扣電

IQF:IQ