1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)- #- I-摘要自動(dòng)配料系統(tǒng)是集輸送、計(jì)量、配料、定量等功能于一體的動(dòng)態(tài)計(jì)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(duì)自動(dòng)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(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)恒流量控制達(dá)到配比的控制要求，設(shè)計(jì)一套基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)，并使用觸摸屏開發(fā)運(yùn)行管理界面。自動(dòng)配料系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、變頻器、皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、稱重傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)包含三臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，它們根據(jù)需要依次順序啟動(dòng)。采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。稱重傳感器

2、對(duì)物料進(jìn)行稱重并實(shí)時(shí)計(jì)量，PLC計(jì)算出實(shí)時(shí)流量及累計(jì)流量，比較設(shè)定值與實(shí)際流量的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出信號(hào)以控制變頻器對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)恒流量控制，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。關(guān)鍵詞：自動(dòng)配料，變頻調(diào)速，PID調(diào)節(jié)，PLC基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - -AbstractTheauto-dispensationsystemiswidelyusedinindustrial,suchasBuildingMaterialsindustry,Metallurgicalindustry,foodprocessi

3、ngindustry.Accordingtotheprescription,thissystemcantransporttheneededmaterialsandcalculateit.Withthedevelopmentofscienceandtheimprovementoftheindustrialization,itsnecessarytoadjusttheflowthattheauto-dispensationtransportsandcontrolstotheaccurateratio.Thispapermainlyaimedattheautomaticbatchingsystemo

4、fconstantratioofflowcontroltocontrolrequirements,designasetofautomaticbatchingsystembasedonPLC,anduseconfigurationsoftwaredevelopmentoperationmanagementinterface.Automaticbatchingsystemisconstitutebyprogrammablecontroller(PLC),inverter,beltdrivemotor,weighingsensor,computer,etc.Systemcontainsthreebe

5、ltdrivemotor,whichinturnaccordingtoneedorderstarted.Frequencyconverter,isadoptedtorealizefrequencycontrolofmotorspeedofthree-phasemotor.Weighingsensorsforweighingandreal-timemeasurementforthematerial,PLCcalculatesthereal-timeflowandcumulativeflow,moresetvalueandtheactualflowdeviationsbythePIDadjustm

6、enttochangeoutputsignaltocontrolthefrequencyconverterspeedadjustmentofbeltdrivemotor,soastorealizeconstantflowcontrol,andcommunicationKeywords:theauto-dispensationsystem,variablefrequencyspeedcontrol,PIDcontrol,PLC目錄TOC o 1-5 h z摘要IAbstractII HYPERLINK l bookmark6 第一章緒論11.1課題背景及意義1自動(dòng)配料系統(tǒng)1 HYPERLINK

7、l bookmark8 1.2.1電子皮帶秤11.2.2可編程控制器（PLC）2 HYPERLINK l bookmark12 1.2.3變頻器3 HYPERLINK l bookmark14 本課題主要研究?jī)?nèi)容3 HYPERLINK l bookmark16 第二章自動(dòng)配料系統(tǒng)理論分析及方案確定5 HYPERLINK l bookmark18 自動(dòng)配料系統(tǒng)理論分析5 HYPERLINK l bookmark20 2.1.1電子皮帶秤稱重原理5 HYPERLINK l bookmark22 2.1.2流量控制原理6 HYPERLINK l bookmark28 自動(dòng)配料系統(tǒng)控制方案的確定8 H

8、YPERLINK l bookmark30 自動(dòng)配料系統(tǒng)控制方案的確定8 HYPERLINK l bookmark32 自動(dòng)配料系統(tǒng)的組成及控制原理8 HYPERLINK l bookmark34 第三章自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l bookmark36 系統(tǒng)主要配置的選型11 HYPERLINK l bookmark38 皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型11 HYPERLINK l bookmark40 PLC及其擴(kuò)展模塊的選型11 HYPERLINK l bookmark42 變頻器的選型13 HYPERLINK l bookmark44 稱重傳感器的選型15 HYPERLINK

9、 l bookmark46 其他設(shè)備選型16 HYPERLINK l bookmark52 系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計(jì)17 HYPERLINK l bookmark56 系統(tǒng)控制電路分析及設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark58 3.3.1可編程控制器（PLC）的I/O端子分配19 HYPERLINK l bookmark60 3.3.2系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)20 HYPERLINK l bookmark62 第四章自動(dòng)配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l bookmark64 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l bookmark88 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)27 HYPER

10、LINK l bookmark102 第五章組態(tài)軟件監(jiān)控30 HYPERLINK l bookmark104 5.1組態(tài)軟件簡(jiǎn)介30 HYPERLINK l bookmark106 組態(tài)軟件的功能30 HYPERLINK l bookmark108 組態(tài)軟件的特點(diǎn)31 HYPERLINK l bookmark110 人機(jī)界面設(shè)計(jì)32 HYPERLINK l bookmark112 結(jié)束語(yǔ)33 HYPERLINK l bookmark114 致謝34參考文獻(xiàn)35 HYPERLINK l bookmark120 附錄：36 HYPERLINK l bookmark122 附錄一：自動(dòng)配料系統(tǒng)電器元

11、件清單36 HYPERLINK l bookmark124 附錄二：自動(dòng)配料系統(tǒng)主電路圖37附錄三：自動(dòng)配料系統(tǒng)PLC接線圖38附錄四：自動(dòng)配料系統(tǒng)程序錯(cuò)誤!未定義書簽。基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - - -第一章緒論1.1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(duì)自動(dòng)化的要求也不斷增加。在很多工藝過(guò)程中，人們需要平衡準(zhǔn)確的稱量，滿足產(chǎn)品的質(zhì)量需要，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(dòng)配

12、料稱重的自動(dòng)配料系統(tǒng)來(lái)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(duì)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(dòng)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(shí)值，從而達(dá)到控制各種產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和智能化、節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。本課題設(shè)計(jì)開發(fā)的自動(dòng)配料系統(tǒng)能有效解決動(dòng)態(tài)計(jì)量衡器的控制精度問(wèn)題，可代替企業(yè)中陳舊的配料工藝設(shè)備，很大程度降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。1.2自動(dòng)配料系統(tǒng)電子皮帶秤電子皮帶

13、秤是指對(duì)放置在皮帶上并隨皮帶連續(xù)通過(guò)的松散物料進(jìn)行自動(dòng)稱量的衡器。電子皮帶秤主要由稱重部分、測(cè)速部分、計(jì)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(chǎng)所。電子皮帶秤的準(zhǔn)確度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-1995規(guī)定，分為0.25、0.5、1.0、2.0四個(gè)等級(jí)。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(cè)皮帶上物料的重量信號(hào)，速度傳感器檢測(cè)皮帶的運(yùn)行信號(hào)，積算器將接收到的重量信號(hào)和速度信號(hào)，進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入CPU進(jìn)行積分運(yùn)算，然后將物料的瞬時(shí)流量和累計(jì)重量在面板上顯

14、示出來(lái)，積算器具有可選的聯(lián)網(wǎng)、通訊、打印、DCS聯(lián)機(jī)等功能。122可編程控制器(PLC)早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC。PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)、日本、德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC由中央處理單元(C

15、PU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊、電源、構(gòu)成。PLC采用掃描方式作為它的工作原理。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，完成此三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個(gè)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(shí)間之和。PLC具有以下特點(diǎn)：功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實(shí)用性強(qiáng)。使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。安裝簡(jiǎn)單，容易維修。抗干擾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

16、求低。易學(xué)易用。經(jīng)過(guò)一系列發(fā)展應(yīng)用，PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/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(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制，具備高速計(jì)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(shí)間繼電器、計(jì)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(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。1.2.3變頻器變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源的頻率和幅值來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件，曾

17、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(wèn)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(guó)家開發(fā)的U/f控制變頻器投入市場(chǎng)并得到廣泛使用。U/f控制變頻器的控制方式較為簡(jiǎn)單，主要是根據(jù)電動(dòng)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(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)由于輸出電壓較小，受定子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

18、沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)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(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義，它使得異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和他勵(lì)直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)和三菱等國(guó)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(jiǎn)單、啟停特性好、調(diào)速性能好等特點(diǎn)。1.3本課題主要研究?jī)?nèi)容本課題主要是以工業(yè)配料系統(tǒng)為控制對(duì)象，采用PLC與變頻技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)一套基于PLC的自動(dòng)配料

19、系統(tǒng)，并引用計(jì)算機(jī)對(duì)配料系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。PLC控制自動(dòng)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(dòng)電機(jī)一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中有3臺(tái)電子皮帶秤，3臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，采用實(shí)時(shí)流量累計(jì)方法，即皮帶電機(jī)運(yùn)料時(shí),稱重傳感器將重量信號(hào)傳給PLC并轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)，PLC根據(jù)給定流量與檢測(cè)值之間的偏差進(jìn)行PID運(yùn)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(shí)現(xiàn)恒流量給料，各輔料同時(shí)計(jì)量，并按配方工藝添加。自動(dòng)配料系統(tǒng)由1#主料電機(jī)開始按順序起動(dòng)。根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行總體控制方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)備選型、PLC及模擬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

20、線圖，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序。基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - -第二章自動(dòng)配料系統(tǒng)理論分析及方案確定2.1自動(dòng)配料系統(tǒng)理論分析211電子皮帶秤稱重原理（1）電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示，皮帶秤分為3個(gè)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(yùn)行至稱重區(qū)時(shí)，對(duì)皮帶秤稱重托輥產(chǎn)生向下的作用力，通過(guò)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(jì)電阻發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路將這一電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)（mV）經(jīng)變送器放大后送入A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入PLC，再由PLC的D/A轉(zhuǎn)換

21、模塊輸出控制變頻器。稱重傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，是影響電子稱測(cè)量精度的關(guān)鍵部件，目前除特殊用途外，90%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RR為電橋測(cè)量電阻應(yīng)變片；R為初始不平衡補(bǔ)償電阻；R14DT為零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻；R為輸出靈敏度溫度補(bǔ)償電阻。E圖2.2稱重傳感器原理圖當(dāng)被測(cè)物的重量通過(guò)傳感器直接作用在粘有電阻應(yīng)變片的彈性梁時(shí)，使其彎曲變形，梁相對(duì)變形大小正比于外加載荷。同時(shí)，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。粘貼在梁平面的R、R電阻應(yīng)變片阻值增加，R、R電阻應(yīng)

22、變片阻值減小，故電橋失去平衡，1234對(duì)角端有不平衡電壓輸出，其不平衡電壓正比于被測(cè)物重量。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一個(gè)電壓信號(hào)，輸出的電壓信號(hào)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)表示稱重傳感器所受的力，縱坐標(biāo)表示稱重傳感器輸出的電壓。2.1.2流量控制原理（1）流量的基本知識(shí)所謂流量，就是一定時(shí)間內(nèi)皮帶上走過(guò)的物料量。用式子表示為FW，T式中，T為某一段時(shí)間，W為T時(shí)間內(nèi)物料走過(guò)的重量，F(xiàn)為T時(shí)間內(nèi)物料的實(shí)際流量。如果每次采樣都由脈沖來(lái)決定，即每來(lái)一個(gè)脈沖進(jìn)行一次流量采樣，則在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，在每次采樣的同時(shí)也能從計(jì)數(shù)器上得到兩次采樣之間(每?jī)蓚€(gè)脈沖

23、之間)，亦即AL這段距離用了多長(zhǎng)時(shí)間，瞬時(shí)值就可由這些已知量求出。知道了瞬時(shí)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(gè)不同概念。在實(shí)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(guò)程控制中，按偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制，簡(jiǎn)稱為PID控制。PID調(diào)節(jié)原理流量就是一定時(shí)間內(nèi)皮帶上走過(guò)的物料量。電子皮帶秤稱量的是瞬時(shí)流量,上位機(jī)給出的是設(shè)定流量，二者在實(shí)時(shí)計(jì)量中有所偏差。在流量實(shí)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、微分計(jì)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(shí)域中可用公式表示如下：u(t)=ke(t

24、)+Jie(t)d(t)+pT0dti公式中e(t)表示誤差、扌空制器輸入，u(t)是控制器的輸出，k為比例系數(shù),pT為積分時(shí)間常數(shù)，T為微分時(shí)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)id圖。在生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，以主料成分的流量計(jì)量為依據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求通過(guò)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(jì)量控制是計(jì)量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠和調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。圖2.4流量PID調(diào)節(jié)原理圖基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院201

25、3屆畢業(yè)論文- #- - -2.2自動(dòng)配料系統(tǒng)控制方案的確定自動(dòng)配料系統(tǒng)控制方案的確定自動(dòng)配料系統(tǒng)主要由稱重傳感器、變頻器、皮帶驅(qū)動(dòng)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(shí)際流量的的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出信號(hào)以控制變頻器對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)恒流量控制，同時(shí)各輔料根據(jù)配比按配方工藝要求添加，且各輔料同時(shí)混合計(jì)量。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(duì)進(jìn)行自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：控制方式靈活方便具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)；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

26、和要求的不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和I/O端子的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)改變存儲(chǔ)器中的控制程序，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；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(dòng)配料系統(tǒng)的組成及控制原理基于PLC控制的自動(dòng)配料系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、變頻器、稱重傳感器、皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電子皮帶秤運(yùn)行，由變頻器控制根據(jù)設(shè)定流量與實(shí)時(shí)流量偏差進(jìn)行變頻調(diào)速，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)恒流量

27、控制。（2）信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括重量信號(hào)、料位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。重量信號(hào)反映的是電子皮帶秤上的流量值，是自動(dòng)配料系統(tǒng)的主要反饋信號(hào)。重量信號(hào)是模擬信號(hào)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；料位信號(hào)反映物料是否充足，此信號(hào)來(lái)自料斗中的料位傳感器；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行、電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是由有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)；控制機(jī)構(gòu)：此系統(tǒng)中，控制機(jī)構(gòu)為可編程控制器(PLC)、變頻器。PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。它直接對(duì)系統(tǒng)中料位、重量、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集,對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；變頻器是對(duì)皮

28、帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，根據(jù)PLC的控制信號(hào)來(lái)改變電機(jī)的運(yùn)行頻率，完成對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。圖2.5自動(dòng)配料系統(tǒng)工藝流程圖自動(dòng)配料系統(tǒng)控制流程如下：(1)系統(tǒng)通電，設(shè)置配比，按下啟動(dòng)按鈕SB1，檢查料斗有無(wú)物料，若有物料，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)，配料生產(chǎn)線啟動(dòng)；若無(wú)物料，則向料斗送料，送料電機(jī)起動(dòng)，送至料位滿，送料電機(jī)停止，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)，配料生產(chǎn)線起動(dòng)。L.圖2.6系統(tǒng)配料控制原理圖(2)如上圖所示，當(dāng)物料量大于設(shè)定值時(shí)，稱重傳感器反饋的重量信號(hào)增基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - #-大，偏差減小，PLC的輸出

29、信號(hào)減小，變頻器的輸出頻率減小，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。（3）當(dāng)物料量小于設(shè)定值時(shí)，稱重傳感器反饋的重量信號(hào)減小，偏差增大PLC的輸出信號(hào)增大，變頻器的輸出頻率增大，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文 - - 第三章自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)主要配置的選型自動(dòng)配料系統(tǒng)主要包括皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、可編程控制器（PLC）、模擬量輸入輸出模塊、稱重傳感器及變頻器。下面對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行選型。3.1.1皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)

30、機(jī)的選型在滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求的前提下，電動(dòng)機(jī)種類選擇要力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可行、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。考慮到電機(jī)的工作環(huán)境，可能會(huì)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(dòng)機(jī)，艮PY系列電動(dòng)機(jī)。Y系列電機(jī)具有效率高、能耗少、噪聲低、振動(dòng)小、重量輕、體積小、性能優(yōu)良、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，1#皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.2kW，額定電壓為380V,額定電流為5A,2#、3#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率為0.4kW，額定電壓為380V，額定電流為1.05A，轉(zhuǎn)速為1420r/min，調(diào)速范圍為1201200r/min。選用Y系列電機(jī)。1#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)

31、選用Y100L1-4型，2#、3#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用Y80M1-4型。312PLC及其擴(kuò)展模塊的選型（1）PLC選型PLC選型的主要依據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求。同時(shí)綜合考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)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(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16K步，I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過(guò)了很多大型PLC。它有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊等

32、。它還有多種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(shí)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(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的留量，因此選用FX2N-32MR-UA1/UL。PLC端子圖如下圖所示：丄*洶血xoX2憑、(10)d2)14)C16iLN-X1X3X5X7XI1X1：1X1sxr?.FX2N-32MR-UAWLY2|Y4Y&*Yi:nnilcomY1Y3#誕Y5Y71*ccmY1H13O1bYIT圖3.1PLC端子圖（2）PLC擴(kuò)展模塊選型本系統(tǒng)中稱重傳感器輸入的壓力信號(hào)是模擬量，變頻器要求PLC

33、輸出模擬信號(hào)，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。因此PLC需要擴(kuò)展一個(gè)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(gè)模擬量輸出模塊將經(jīng)過(guò)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。0C24V55mArdT1A咗AO1CV犧+1ftvrfr電竟曲|1肺槪襯也T*）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選用三菱公司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(hào)輸入數(shù)量，選擇有4個(gè)12位模擬量輸入通道的FX2N-4AD模擬量輸入模塊，其配線圖如下圖所示。捲脫輸扎血過(guò)處協(xié)蔽咆追電惓收電巍應(yīng)邁離屯淘級(jí)戒施它町能嚴(yán)臨電氣

34、擾的HitLi如臥輸人fjHim被制一或圧外冊(cè)僅線中wtr施.nJ以擢（0.1Jir到0.4丁pF,55VI如眾慣川電MUftA,訓(xùn)勺一逬和斷黑蒂僅Jtl勒的電Fit蔚怪權(quán)FG的外血地揣和FXjs-4AD的按地端連按FX.f/川的腹地嘲與朮的按地端町和帕話，在I沖肥他町1級(jí)峨地圖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。313變頻器的選型變頻器通過(guò)頻率的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變瞬時(shí)流量。變頻器的選擇必須根據(jù)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇，要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,所

35、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。變頻器類型的選擇主要根據(jù)負(fù)載的要求來(lái)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(dòng)機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速。對(duì)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(duì)一的形式，即一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量（KVA）的計(jì)算式計(jì)算PM

36、(3.1)CNqCOS申P(guān)kIX10-3CNMM(3.2)Ikl(3.3)CNM式中P電動(dòng)機(jī)的額定功率；M耳一電動(dòng)機(jī)的效率（一般取0.85）；cos申一電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（一般取0.75）；U電動(dòng)機(jī)的額定電壓（V）；MI電動(dòng)機(jī)額定電流（A）；Mk電流系數(shù)，PWM方式時(shí)一般取11.05；P變頻器的額定容量（KVA）；CNI變頻器的額定電流（A）CN選擇變頻器容量時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足三個(gè)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(diǎn)擊相匹配時(shí)的技術(shù)參數(shù)，按照這些技術(shù)參數(shù)及上式計(jì)算得到的變頻器容量，可選出1#主料稱變頻器型號(hào)為FR-E540-2.2K-CH,2#、3#輔料稱變頻器型號(hào)為FR-E

37、540-0.4K-CH。下圖所示為變頻器接線原理圖：3相交謹(jǐn)曲旅直刪4訓(xùn)a出和茹部黑倬宜公其嫦子LnLlLiPC.*.目O宅機(jī)IF轉(zhuǎn)啟gUPSTF爼路片采用提髙功率因皺的直流電抗器時(shí)，謂卸丈遠(yuǎn)牛理貉片高j$yRH.低iSpRL飾出停止PhrsftfiQresI控制回帝嫦入信號(hào)不尢許輸入電壓）1/2*1k2O,15-1r-OSDGG5VDQQ1OV11-0rQ.異常輸出RUNFU5E運(yùn)存02)重電蠻H瞎做岀模拋信號(hào)橋出（DCD-IOV）回主回路端子門控期回幫輪入瑤子控JW回瞎輸出靖子3.1.4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(duì)傳

38、感器等級(jí)的選擇必須滿足傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，且要滿足整臺(tái)電子稱準(zhǔn)確度的要求。同時(shí)在選擇傳感器的型號(hào)時(shí)，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(hào)為標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，因此在選擇傳感器時(shí)應(yīng)選擇內(nèi)置變送器的稱重傳感，或另選變送器。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(gè)與外力成正比的電壓信號(hào)，并不是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，需要給傳感器配備一個(gè)變送器，通過(guò)其將力學(xué)量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，直接與PLC的模擬量輸入模塊通信。

39、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(hào)。圖3.5稱重傳感器內(nèi)部接線圖綜合以上因素，本設(shè)計(jì)選用北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH-128型懸臂梁式傳感器。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)。性能折標(biāo)D-詞Kp-RTiavDC誼1曲3鈕辛21vDC電流估號(hào)心伽亠也ii估號(hào)：Tsvdc土広帕$F久0.1F*S也2峙SF0-.2%FS.-IDf0.2%Fs.iortfjAHitL開芻口1酉n筒岀RI血MOOQ相時(shí)淀BE工fl洸用ZDEOC査亍過(guò)戲150SFS質(zhì)低丘訊或彳；國(guó)訊圖3.6CXH-128型傳感

40、器技術(shù)指標(biāo)基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文 - #- -3.1.5其他設(shè)備選型（1）送料電動(dòng)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(dòng)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（2）熱繼電器選型熱繼電器電流應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流：I=（0.951.05）I,INMNMN為電動(dòng)機(jī)額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)回路，熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動(dòng)機(jī)的額定電流。因此1#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)熱繼電器選擇JR20-1

41、62S，2#、3#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)熱繼電器選擇JR20-107R,送料電機(jī)熱繼電器選擇JR20-104R。（3）斷路器選型斷路器為系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)，斷路器過(guò)電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的1.7倍整定。自動(dòng)配料系統(tǒng)有2.2kw皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，0.4kw皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)，送料電動(dòng)機(jī)為以下，啟動(dòng)電流較小，因此可根據(jù)2.2kw電動(dòng)機(jī)選擇斷路器QF脫扣電流I:QFI=1.71=1.7x5=8.5AQFN由于斷路器的脫扣電流應(yīng)大于計(jì)算值，因此選用C45AD型斷路器，其脫扣電流為10A。（4）按鈕選型按鈕分啟動(dòng)、停止、緊急停止按鈕，啟動(dòng)、停止按鈕可以加以顏色區(qū)分，因此，選

42、擇啟動(dòng)按鈕型號(hào)為XB2-EA135；停止按鈕為XB2-EA142。緊急停止按鈕選擇施耐德生產(chǎn)的XB2-BS542。（5）電磁閥選型選擇電磁閥時(shí)，要確定這個(gè)閥時(shí)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。（6）交流接觸器選型接觸器主觸點(diǎn)額定電流：I=PnX103或I二Q03nJ3Ucos的NkUNNK為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取11.4。因此，交流接觸器選擇：AC220VDJX2-0910型。（7）信號(hào)燈選型信號(hào)燈選型可根據(jù)所指示信號(hào)表達(dá)的系統(tǒng)工作情況選定。因此，電源指示燈、送料電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示燈、皮帶電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示燈可選用施耐德生

43、產(chǎn)的AC220V綠色，型號(hào)為XB2BVM3LC的塑料指示燈；變頻器故障指示燈、低料位指示燈可選用施耐德生產(chǎn)的AC220V紅色，型號(hào)為XB2BVM4LC。（8）報(bào)警電鈴選型根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇AC220V，型號(hào)為AD16-22M/k23蜂鳴器。（9）料位傳感器選型本系統(tǒng)中，需對(duì)料位高低進(jìn)行檢測(cè)，考慮選用料位開關(guān)，料位開關(guān)即對(duì)容器中液體的高度是否達(dá)到某一特定位置進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。根據(jù)系統(tǒng)要求即應(yīng)用范圍，選用BS-CFY射頻導(dǎo)納電容式物位開關(guān)。3.2系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計(jì)基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)一共有六臺(tái)電機(jī)：三臺(tái)主、輔料送料電機(jī)，三臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)。（1）其中三臺(tái)主、輔料電機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)到料位低的信號(hào)時(shí)啟

44、動(dòng)，向料斗送料，送至系統(tǒng)檢測(cè)到料位高的信號(hào)時(shí)停止。三臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照主料、輔料的順序啟動(dòng)。以1#送料電機(jī)與皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，接線如下圖所示。基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - - -圖3.6送料電機(jī)與皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接圖熱繼電器FR1FR6對(duì)M1M6進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。QF1為電源總開關(guān)，對(duì)主電路起短路保護(hù)作用，也起分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔茫阌谠O(shè)備的維護(hù)與檢修。QF2QF4分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。DC24V為PLC的擴(kuò)展模塊FX2N-4AD與FX2N-4DA提供

45、直流電源，如下圖所示。口匚24V+斗Iui圖3.7直流24V電源(5)AC220V為PLC提供電源，如下圖所示。Pr-AVHr()V4E!圖3.8交流220V電源3.3系統(tǒng)控制電路分析及設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒流量自動(dòng)配料的主體控制設(shè)備是PLC。控制電路的合理性、程序的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。本系統(tǒng)采用三菱公司FX2N系列PLC,它體積小、執(zhí)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)越。3.3.1可編程控制器（PLC）的【/0端子分配基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下：本自動(dòng)配料系統(tǒng)由3臺(tái)電子皮帶秤配料線組成,編號(hào)分別為1#、2#、3#,其中1#為主料稱,2#、3#為輔料稱,當(dāng)不需要添加輔料時(shí),

46、1#電子稱單獨(dú)工作。系統(tǒng)具有恒流量和配比控制功能。對(duì)于恒流量控制時(shí),電子皮帶秤根據(jù)皮帶上物料的多少自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶速度,以達(dá)到所設(shè)定流量的要求。每臺(tái)電子皮帶秤有一臺(tái)皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),兩個(gè)料位傳感器,一個(gè)速度傳感器，一個(gè)稱重傳感器，一臺(tái)變頻器。變頻器由PLC控制，輸出驅(qū)動(dòng)皮帶電動(dòng)機(jī)。料位傳感器檢測(cè)料斗有無(wú)物料,速度傳感器測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。配料生產(chǎn)線工作時(shí)，首先設(shè)置配料的配比，檢查料斗有無(wú)物料，若無(wú)物料則向料斗送料,才能啟動(dòng)配料生產(chǎn)線。生產(chǎn)過(guò)程中，電子皮帶秤進(jìn)行稱重并實(shí)時(shí)計(jì)量，PLC計(jì)算出實(shí)時(shí)流量及累計(jì)流量，若設(shè)定流量與實(shí)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)定值與實(shí)際流量的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸

47、出信號(hào)以控制變頻器對(duì)輸送電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)恒流量控制。根據(jù)配比各輔料按配方工藝要求添加，各輔料同時(shí)混合計(jì)量。系統(tǒng)有電源指示、工作方式指示、電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(dòng)配料系統(tǒng)I/O分配表輸入輸出停止按鈕SB2X01#送料電機(jī)MlY0啟動(dòng)按鈕SB1XI2#送料電機(jī)M3Y1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(dòng)電機(jī)M2Y63#料位傳感器（高）X72#皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)M4Y73#料位

48、傳感器（低）X103#皮帶驅(qū)動(dòng)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(hào)燈HL2Y123#輔料加一按鈕SB6X13送料電機(jī)運(yùn)行信號(hào)燈HL3Y13配比確定按鈕SB7X14皮帶電機(jī)運(yùn)行信號(hào)燈HL4Y141#變頻器故障信號(hào)X15變頻器故障信號(hào)燈HL5Y152#變頻器故障信號(hào)X16蜂鳴器HAY163#變頻器故障信號(hào)X171#稱重傳感器FX2N-4AD模擬量輸入模塊2#稱重傳感器3#稱重傳感器編程時(shí)，需要使用一些輔助繼電器、定時(shí)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(dòng)繼電器M0M2配比M3M5檢測(cè)料位信號(hào)高低，判斷是否啟動(dòng)

49、皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)M6M8檢測(cè)料位信號(hào)高低，判斷是否啟動(dòng)送料電機(jī)M9確定配比M10M45A/D,D/A模塊使用M26M281#3#PID運(yùn)算D0存儲(chǔ)每份重量D1D31#3#配比設(shè)定D4A/D模塊標(biāo)識(shí)D5D7反饋值（稱重傳感器測(cè)量值）D8D/A模塊標(biāo)識(shí)D10D12給定值D20D22輸出值D23D25模擬量輸出存放系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)如圖3.9所示，為PLC輸入信號(hào)的接入。基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - - 2.42.5畀!乏；址必診伐戈QIT怛S:輕囊蟹汨淫|耳_專

50、L:彳-.-:|一.：|二-A?.可丁世J梟S-Eran:匚n:門:2L忖4XI-X5X74XL1XI3X17：.-:LI圖3.9PLC輸入信號(hào)接線圖PLC主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制，完成以下功能：（1）自動(dòng)檢測(cè)料位信號(hào)，低料位時(shí)自動(dòng)控制三臺(tái)送料電機(jī)投入運(yùn)行；（2）物料充足時(shí)，啟動(dòng)配料生產(chǎn)線，自動(dòng)控制皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；（3）根據(jù)稱重傳感器輸入的重量信號(hào)計(jì)算出實(shí)時(shí)流量及累計(jì)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(hào)為模擬信號(hào)，需要通過(guò)A/D模擬量輸入模塊才能輸入PLC,如下圖所示。圖3.10重量信號(hào)接入PLC（4）PID調(diào)節(jié)后的量為數(shù)字輸出量，需要通過(guò)D/A模擬量輸出模塊輸出

51、標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)控制變頻器，從而調(diào)節(jié)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；41511112212$-E4-V十I-i-V+I十v-24+VI-VI-FX2N-斗MH-V+14VI-VI-,圖3.11模擬信號(hào)輸出PLC（5）根據(jù)配比各輔料按配方工藝要求添加，各輔料同時(shí)混合計(jì)量；（6）系統(tǒng)有電源指示、工作方式指示、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示、報(bào)警指示。如下圖所示為輸出信號(hào)與PLC的接線圖。v0-r+r-lW.drisMlYlY2COM2Y5Y7COM2YL1Y13COM415Y17LJLjdH匚ZELJJLJJLJL1廠r”IfJI-V-H-HIiIIrIIn丄ii=*圖3.12PLC輸出信號(hào)接線圖第四章自動(dòng)配料系統(tǒng)的軟件設(shè)

52、計(jì)4.1控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、送料檢測(cè)程序、皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)程序、模擬量PID調(diào)節(jié)程序和報(bào)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：（1）調(diào)用初始化子程序，設(shè)定各初始值（2）根據(jù)料位檢測(cè)信號(hào)確定是否需要啟動(dòng)送料電機(jī)送料（3）根據(jù)流量偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制功能（4）進(jìn)行自動(dòng)故障檢測(cè)報(bào)警和故障處理功能圖4.1系統(tǒng)控制流程圖通過(guò)對(duì)控制流程圖的反復(fù)研究，結(jié)合自身情況，將程序分為個(gè)部分，梯形圖的總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。公用程序Y3IICALLP011FENDFID拄制子程序FND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

53、、調(diào)用子程序、判斷是否啟動(dòng)送料電機(jī)、工作方式指示與報(bào)警等作用。(1)系統(tǒng)初始化當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB2，輔助繼電器M200得電自鎖，并執(zhí)行初始化過(guò)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。X001JiOOOX002X200II1MOVKIDOZFSTDID-3ZFtSTMOM20-n圖4.3程序初始化調(diào)用子程序CALLP0圖4.4子程序調(diào)用(2)預(yù)置配比系統(tǒng)工作前，需對(duì)主、輔料預(yù)置配比。XiJll-IKCPD1X012-IKCPD2X015-IVCPDUML-II-K9D3R3TDL.UTP豳圖4.5預(yù)置配比檢查料斗是否有料預(yù)置配比后，需檢查料斗是否有料。若無(wú)料，需先向料斗送料，再啟動(dòng)生產(chǎn)線。X

54、A03卄拍M03XD04甜閒XC05-IIA17X&10XC07-II圖4.6料斗是否有料|:YW0M7一|:誠(chéng)1MB|:YOO2圖4.7送料電機(jī)啟動(dòng)生產(chǎn)線啟動(dòng)料斗物料充足，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)生產(chǎn)線。YCQ5EilO1TCK10(TJT0IFT1Yt7Y&OCHIIFK1C(TZY0Q3M7加JM3L_|i）圖4.11模擬量輸入（2）PID指令在執(zhí)行PID指令之前，應(yīng)先對(duì)PID指令中的參數(shù)賦值并存放于數(shù)據(jù)寄存器D100D106，而后進(jìn)行PID運(yùn)算輸出，具體方法如下圖所示。MOVK200D100MOVK0D101K50Dl觸K200DIOSMOVK200DI04rynvK50D105Dinv

55、K200D106rinTKOno?rpTnD1CD100D2&M271IPIDDllD6DLOOD2111proDUD7DIMD2211圖4.12PID指令(3)D/A模擬量輸出模塊經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后的數(shù)字量，需通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換為模擬量輸出控制變頻器。Y003tHraoMKIK30DSKlKsoeo胡IL-Ur-K3020D8ttwKlKOHOKl-TT(1KIKl函ElMrpnnMKlK2&K4M3OKl14TOKlKlD23KSJ圖4.13模擬量輸出基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)成都工業(yè)學(xué)院2013屆畢業(yè)論文- - -第五章組態(tài)軟件監(jiān)控5.1組態(tài)

56、軟件簡(jiǎn)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(guò)程控制的專用軟件，它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)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(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。5.1.1組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：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(yùn)行于windows環(huán)境下，充分利用windows的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，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(shí)間。豐富的圖形

57、空間和工況圖庫(kù)，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(jì)中解放出來(lái)，豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。良好的開放性。社會(huì)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(diǎn)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(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(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，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能庫(kù)，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)需

58、求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控，產(chǎn)生功能報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)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(cè)控系統(tǒng)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。可編程的命令語(yǔ)言。有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，增強(qiáng)圖形界面。周密的系統(tǒng)安全防范，對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。防震功能。提供強(qiáng)大的防真功能使系統(tǒng)丙型設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā)周期。組態(tài)軟件的特點(diǎn)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，人民對(duì)

59、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(guò)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)控制軟件已無(wú)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(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長(zhǎng)；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來(lái)的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件村財(cái)?shù)姆N種問(wèn)題，是用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的任意

60、組態(tài)，完成最終的自動(dòng)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(diǎn)：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(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便的完成軟件的更新和升級(jí)；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(lái)，對(duì)于用戶，不需要掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性。每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)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(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)