自動(dòng)配料系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　分類號(hào) 密級(jí) </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題 目：自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　英 文 題 目：Automatic Batching System Course Design&

2、lt;/p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　2012年 2月19日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告</b></p><p>　　在制造業(yè)高度繁榮、工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的今天，市場(chǎng)的變化、技術(shù)的更替都無時(shí)無刻不在影響著工業(yè)自動(dòng)化向前發(fā)展的方向。而依托用戶的使用需求和使用習(xí)慣，無疑已經(jīng)成為

3、眾多工業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商的主流選擇。</p><p>　　今天，自動(dòng)化主流產(chǎn)品也在不斷滿足用戶需求的前提下發(fā)生著變化：作為工控領(lǐng)域的主流控制產(chǎn)品，PLC依然占據(jù)著控制系統(tǒng)的龍頭地位，目前正朝著小型化、開放性和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展；DCS作為過程控制的典型系統(tǒng)積極向上拓展，越來越多地扮演管控一體化的角色；IPC以其靈活、開放的特點(diǎn)，重新贏得了用戶的青睞；CNC除了在機(jī)床上的應(yīng)用外，也在向更廣泛的領(lǐng)域延伸。</p>

4、;<p>　　自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)定量給定控制系統(tǒng)的需求日益增大。自動(dòng)配料系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于冶金、建材、電力、化工、食品、飼料等各種行業(yè)中，在冶金行業(yè)可應(yīng)用于燒結(jié)工藝；在建材行業(yè)可應(yīng)用于對(duì)水泥生料的自動(dòng)配料；在電力行業(yè)，它可應(yīng)用于鍋爐的定量供煤；在化工、食品和飼料部門，多種原料的自動(dòng)配料也需要它。目前我國(guó)這些行業(yè)所使用的控制系統(tǒng)都為自動(dòng)配料控制方式，所以自動(dòng)配料系統(tǒng)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。</p>

5、<p>　　在有著良好發(fā)展的前景下，自動(dòng)化配料系統(tǒng)的科技水平也得到快速的發(fā)展，早期的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)單一，功能簡(jiǎn)單，，不適合運(yùn)用到非常復(fù)雜的系統(tǒng)里，隨著科技水平的提升，各種相關(guān)的技術(shù)都在發(fā)展，越來越多的高精尖的技術(shù)都被運(yùn)用到自動(dòng)配料系統(tǒng)中。</p><p>　　當(dāng)然，除了上述之外，隨著企業(yè)技術(shù)改造的進(jìn)行，在傳統(tǒng)的自動(dòng)化市場(chǎng)也將“回暖”，出現(xiàn)新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。特別是在節(jié)能減排、打造綠色的“數(shù)字化企業(yè)”方面，自動(dòng)化產(chǎn)

6、業(yè)將有巨大的機(jī)會(huì)。未來二十年，隨著中國(guó)人民生活水平、人均壽命的不斷提高以及城市化進(jìn)程加快人，兩化融合的推進(jìn)，這些都將成為驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化不斷發(fā)展的因素。</p><p>　　在氧化鋁生產(chǎn)及其它工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)遇到多種物料配比控制的情況。在手動(dòng)控制狀態(tài)下，需要根據(jù)生產(chǎn)情況，計(jì)算出各物料的配比，再根據(jù)配比，分別計(jì)算出各物料的理想下料量，對(duì)各臺(tái)設(shè)備分別設(shè)定，來滿足配比的要求。當(dāng)生產(chǎn)情況發(fā)生變化，需要改變下料量時(shí)，則需要再次

7、分別計(jì)算各物料的設(shè)定值，再次分別設(shè)定。計(jì)算,操作時(shí)間長(zhǎng)，且容易出錯(cuò)，給生產(chǎn)帶來不良因素。</p><p>　　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)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。并可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)配料系統(tǒng)的集合控制。專利技術(shù)解決物料結(jié)拱、粘稠液體物料傳送、配料過程中下料沖擊和空中懸料誤差的自動(dòng)校正等問題，提高了配料精度。</p><p&

8、gt;　　近年來, 隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推廣, 將傳統(tǒng)的配料控制系統(tǒng)改進(jìn)為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)成為科技進(jìn)步的必然趨勢(shì)。目前, 許多用于配料的稱重儀表已經(jīng)有了Profibus、Modbus 等現(xiàn)場(chǎng)總線接口,使基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系統(tǒng)成為可能, 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系統(tǒng)正在迅速推廣。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第

9、一章 引言1</b></p><p>　　第二章 自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖2</p><p>　　第三章 自動(dòng)配料系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2 計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3 變頻器的選擇6</p><

10、p>　　3.4 電機(jī)的選擇6</p><p>　　3.5 傳感器的選擇6</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 PLC的選型16</p><p>　　4.2 稱重儀表的選配19</p><p>　　4.3 操作站的選配20</p><p>

11、;　　第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.1 稱量?jī)x表參數(shù)設(shè)定21</p><p>　　5.2 PLC程序編制22</p><p>　　5.3操作站W(wǎng)INCC組態(tài)系統(tǒng)27</p><p>　　第六章 結(jié)束語33</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)34</p><p&g

12、t;<b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)35</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)致謝36</b></p><p>　　Computer Aided Design1</p><p><b>　　附件（圖紙）45</b></p><p><b>　　英文翻譯46&

13、lt;/b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　摘要：配料工人收到每天的生產(chǎn)作業(yè)表后, 將依次對(duì)每種原料進(jìn)行稱重?根據(jù)配料的多少, 先計(jì)算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱上進(jìn)行稱重,最后進(jìn)行包裝?在這個(gè)過程中工人工作繁重,出錯(cuò)率高,稱重重量無監(jiān)測(cè),生產(chǎn)數(shù)據(jù)無紀(jì)錄等不能保證企業(yè)的生產(chǎn)工藝?文中以PC機(jī)編程,可編程邏

14、輯控制器(PLC),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等現(xiàn)代工控技術(shù)為基礎(chǔ),開發(fā)了以PC機(jī)為上位機(jī), 以PLC作為下位機(jī)的自動(dòng)配料系統(tǒng)?在整個(gè)生產(chǎn)過程中,一旦生產(chǎn)計(jì)劃制定完成,計(jì)算機(jī)將按照計(jì)劃對(duì)每種原料進(jìn)行稱重,不再需要人工來干預(yù)?在這個(gè)過程中工人只是進(jìn)行取料,由計(jì)算機(jī)通過電子稱發(fā)來的數(shù)據(jù)校核重量,減輕了工人的工作負(fù)擔(dān),提高了工作效率?</p><p>　　關(guān)鍵詞，傳送，配料，PLC </p><p><

15、b>　　Abstract</b></p><p>　　Abstract: Ingredients worker receives daily production operations the table, it will turn for each raw material weighing? according to the number of ingredients, first calc

16、ulate the weight of each ingredient, and then the drums in a variety of components in the reclaimer and sent e - said weighing on the final packaged? In this process, the heavy workload of the workers, the high error rat

17、e, weighing the weight of no monitoring, no records of production data can not guarantee the production proc</p><p>　　Key words: transmission, ingredients,PLC</p><p><b>　　第一章 引言</b>&

18、lt;/p><p>　　自動(dòng)配料系統(tǒng)是一個(gè)針對(duì)各種不同類型的物料（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)過程的自動(dòng)化生產(chǎn)線?？梢詮V泛應(yīng)用于化工、塑料、冶金、建材、食品、飼料等行業(yè)。自動(dòng)配料系統(tǒng)的恒流量控制采用PID調(diào)節(jié)，流量計(jì)量控制是計(jì)量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合。依據(jù)系統(tǒng)工藝流程介紹了配料系統(tǒng)的流量控制方式和系統(tǒng)控制過程，詳細(xì)講述了PLC的選型及PLC配料系統(tǒng)變頻控制中的硬件設(shè)置、參數(shù)設(shè)定和軟件設(shè)計(jì)過

19、程。自動(dòng)配料系統(tǒng)是精細(xì)化工廠生產(chǎn)工藝過程中一道非常重要的工序，配料工序質(zhì)量對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。自動(dòng)配料控制過程是一個(gè)多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產(chǎn)線嚴(yán)格地協(xié)調(diào)控制，對(duì)料位、流量及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個(gè)兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò),通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、控制計(jì)算機(jī)、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備。在自動(dòng)配料生產(chǎn)工藝過程中，將主料與輔料按一定比例配合，由電子皮帶秤完成對(duì)皮帶輸

20、送機(jī)輸送的物料進(jìn)行計(jì)量。PLC主要承擔(dān)對(duì)輸送設(shè)備、秤量過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并完成對(duì)系統(tǒng)故障檢測(cè)、顯示及報(bào)警，同時(shí)向變頻器輸出信號(hào)調(diào)節(jié)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速的作用。 </p><p>　　第二章 自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖</p><p><b>　　1.工作原理框圖</b></p><p><b>　　圖1</b></p>

21、<p>　　自動(dòng)配料系統(tǒng)是對(duì)粉?；蛞后w物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合這一工業(yè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng),已廣泛應(yīng)用于冶金、建材、化工、醫(yī)藥、糧食及飼料等行業(yè)。一般的工業(yè)自動(dòng)配料系統(tǒng)由以下幾部分組成。</p><p>　　(1) 給料部分:給料部分是從料倉(或儲(chǔ)罐) 向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)物料的不同特性,可以選用不同的給料設(shè)備,如電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、單(雙) 速電磁閥等。<

22、/p><p>　　(2) 稱量部分:稱量部分由傳感器、標(biāo)準(zhǔn)連接件、接線盒和稱量斗組成,與稱量?jī)x表一起進(jìn)行物料的稱量以及誤差的檢測(cè)。</p><p>　　(3) 排料設(shè)備:排料可以是稱重設(shè)備(減量法) 或排放設(shè)備(增量法、零位法) 。通常由排空閥門、電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、電(氣) 動(dòng)閥門等組成。所有設(shè)備均應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝條件和物料的性質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。</p><p&

23、gt;　　(4) 配料控制系統(tǒng):配料控制系統(tǒng)由稱量?jī)x表、可編程控制器、上位工控機(jī)及其它控制器件等組成。</p><p>　　(5) 校秤系統(tǒng):配料系統(tǒng)傳感器應(yīng)進(jìn)行定期調(diào)校,以保證系統(tǒng)配料精度。</p><p>　　控制系統(tǒng) 配料控制系統(tǒng)由稱量?jī)x表、上位工控機(jī)、可編程控制器及其他控制器件等組成。典型的配料控制系統(tǒng)在一些比較簡(jiǎn)單的稱重配料系統(tǒng)中, 也可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī)( IPC)加數(shù)據(jù)采集板卡

24、的形式進(jìn)行配料的控制。</p><p>　　工作原理：比例調(diào)節(jié) （下料閉環(huán)控制）原理閉環(huán)控制過程主要是通過電子皮帶秤對(duì)圓盤給料機(jī)輸送的物料進(jìn)行計(jì)量，由電腦積算儀接收稱重信號(hào)和速度信號(hào)，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計(jì)值和瞬時(shí)流量，并將累計(jì)、瞬時(shí)流量信號(hào)由 RS- 485口傳送給工業(yè)控制機(jī) （上位機(jī)）、并以 4~20mA模擬電流信號(hào)傳送給 AI 調(diào)節(jié)器，AI 調(diào)節(jié)器將該信號(hào)與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后，輸出 4 20mA的模擬信號(hào)

25、送給變頻器，再由變頻器去調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)流量增大時(shí)，降低圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之提高圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使得物料的流量和階段累計(jì)量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　第三章 自動(dòng)配料系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　全自動(dòng)配料控制系統(tǒng)可以應(yīng)用在，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品

26、等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。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，開方性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是工廠自動(dòng)化FA所追求的一致目標(biāo)。</p><p>　　配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括稱重方式選擇、給料方式選擇、生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)方式選擇、配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。配料現(xiàn)場(chǎng)粉塵大, 環(huán)境惡劣; 各組份在配方

27、中所占比例不同, 有時(shí)甚至差異懸殊；配料速度和精度要求高; 配方可能經(jīng)常變換、調(diào)整; 物料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。</p><p>　　3.1.1 稱重方式選擇</p><p>　　在工業(yè)配料過程中, 常用稱量方式有進(jìn)料式稱量和卸料式稱量2 種。進(jìn)料式稱量有2 種實(shí)現(xiàn)方法, 第1 種方式稱為零位法, 即在稱量開始時(shí)通過給料設(shè)備向稱量料斗內(nèi)給料, 在稱量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止給料, 然后打開閘

28、門將料卸出, 再從零位重新稱量下一物料; 第2 種方式稱為增量法, 即稱量料斗接收、稱量好一種物料后, 不排空料斗, 而是只將電子秤內(nèi)部計(jì)數(shù)值清零, 再接收另一物料。顯然, 零位法的稱量精度比增量法的稱量精度高。</p><p>　　采用進(jìn)料式稱量, 當(dāng)給料設(shè)備停止給料后, 還將有一部分物料在空中以自由落體的方式落入稱量料斗, 這些余料稱為落差。因?yàn)橛新洳畹挠绊? 增量法稱量物料重量的設(shè)定值應(yīng)為要配制的物料標(biāo)準(zhǔn)重

29、量減去落差值。</p><p>　　為保證稱量速度和稱量精度, 在進(jìn)料式稱量時(shí)一般采用雙速給料的方法, 即先快速給料至設(shè)定值的90 %～95 % , 以保證稱量效率, 然后慢速給料,以保證稱量精度。卸料式稱量首先向料斗內(nèi)裝入始終多于配方要求的物料, 然后自料斗內(nèi)向外卸料進(jìn)行稱量, 落下的物料的重量就是要配制的物料的重量。減量法稱量還可以省去料斗, 直接將傳感器安裝在料倉上,料倉中物料總重量減少的數(shù)值就要配制的物料

30、的重量值, 此方法由于精度太低而較少采用。減量法只能一料一秤。</p><p>　　同樣為了兼顧速度和精度, 減量法也采取雙速卸料, 一般是先快速卸料, 到達(dá)設(shè)定值的90 %～95 %時(shí)改為慢速卸料。</p><p>　　在進(jìn)料式稱量中, 由于物料本身特性及料斗原因可能造成卸料不凈, 從而產(chǎn)生稱量誤差。卸料式稱量只稱量從料斗中取走的物料量并顯示其重量,不存在卸料干凈與否的問題, 因而該方式

31、特別適合于稱量難稱的物料, 如易粘附的物料等, 其缺點(diǎn)是設(shè)備比較復(fù)雜, 需要同時(shí)有給料裝置和卸料裝置,要求車間高度較高,并且由于稱量料斗內(nèi)的物料重量值總是高于需要配制的物料的重量值, 從而導(dǎo)致傳感器量程增大, 造成稱量精度降低。因而一般情況下卸料式稱量的精度比進(jìn)料式稱量的精度低。</p><p>　　3.1.2 給料方式選擇</p><p>　　目前, 稱重配料系統(tǒng)最常用的給料裝置有電磁振

32、動(dòng)給料機(jī)和螺旋給料機(jī)。</p><p>　　電磁振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作, </p><p>　　無轉(zhuǎn)動(dòng)部件、耗電少、體積小、重量輕、運(yùn)行費(fèi)用低。在給料過程中, 物料在料槽中被連續(xù)拋起, 并按拋物線軌跡向前作跳躍運(yùn)動(dòng), 因此對(duì)料槽的磨損較小。其缺點(diǎn)是安裝后的調(diào)試較復(fù)雜, 調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲且運(yùn)行不好。</p><p>　　與電

33、磁振動(dòng)給料機(jī)相比, 螺旋給料機(jī)給料均勻, 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, 一般采用閥門控制給料量。</p><p>　　3.1.3 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)</p><p>　　(1) 采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu):每個(gè)料倉對(duì)應(yīng)1臺(tái)料斗秤,各組份原料在稱量后由溜槽、集料帶或

34、集料小車收集并導(dǎo)入后續(xù)工序。</p><p>　　(2) 采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu):幾個(gè)料倉對(duì)應(yīng)l 臺(tái)料斗秤, 各組份原料在同一臺(tái)料斗秤內(nèi)累加稱量后由集料帶或集料小車收集并導(dǎo)入后續(xù)工序。</p><p>　　(3) 采用移動(dòng)式料斗秤的結(jié)構(gòu):通過移動(dòng)帶有稱量料斗的集料小車進(jìn)行各種物料的累加式稱量。采用這種方式進(jìn)行配料需要集料小車有很好的定位精度。</p><p>

35、　　(4) 采用稱重帶式輸送機(jī)式的多組份秤的結(jié)構(gòu):料倉的出料機(jī)構(gòu)就是多組份秤的給料機(jī)構(gòu), 各種物料在移動(dòng)的配料帶上由皮帶秤進(jìn)行累加稱重。</p><p>　　3.2 計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)下料量的要求，對(duì)稱重元件及測(cè)速元件進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2.1 稱重元件設(shè)計(jì)</p><p>　　1.電子秤以自動(dòng)秤量方式將

36、散狀物料按預(yù)定的配比進(jìn)行秤量，該秤可控制物料的秤量、卸料。當(dāng)飼料到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，指針移到相應(yīng)的接近開關(guān)處，使電子秤動(dòng)作，再執(zhí)行下一步飼料的送料和秤重，依此類推，直到全部飼料配比完畢。</p><p>　　電子秤由秤體、稱重傳感器和放料門組成。稱重傳感器采用高精度稱重傳感器，該鋼制彈性體具有較強(qiáng)的抗過載能力和較長(zhǎng)的使用壽命，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下高準(zhǔn)確度配料的技術(shù)要求。稱重儀表性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低、

37、可靠性高，而且具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能、設(shè)定預(yù)置功能及落差補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高速動(dòng)態(tài)采樣。其最大載荷可達(dá)250KG/M。它的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)其微型輸出繼電器，以開關(guān)量形式將信號(hào)送入PLC，它有調(diào)零、去皮重、加皮重和撥碼盤設(shè)定稱量值等功能。</p><p>　　2.皮帶稱的工作原理：物料通過給料設(shè)備送至配料皮帶秤，秤體中的稱重傳感器和測(cè)速傳感器將稱重和速度信號(hào)送至皮帶秤儀表，皮帶秤儀表顯示輸送物料的瞬時(shí)流量、累計(jì)量等數(shù)

38、據(jù)，同時(shí)將瞬時(shí)流量以4～20mA模擬電流形式送往PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)測(cè)量值與設(shè)定值的偏差，通過變頻器去調(diào)整皮帶秤驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使之精確地以用戶設(shè)定的給料流量給料，達(dá)到恒定物料瞬時(shí)流量的目的。適用該工作模式的工藝現(xiàn)場(chǎng)必須滿足這樣一個(gè)前提條件，那就是物料給出量必須與給料控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。</p><p>　　圖3-1 皮帶稱結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-2 單回路前饋-反饋復(fù)合控制

39、系統(tǒng)較為實(shí)用可行的電原理圖</p><p>　　皮帶秤儀表將測(cè)量到的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)化為兩個(gè)4～20mA模擬輸出信號(hào)，一個(gè)作為PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入與調(diào)節(jié)器機(jī)內(nèi)設(shè)定植比較參與反饋運(yùn)算，另一個(gè)作為PID調(diào)節(jié)器的前饋輸入乘前饋放大系數(shù)，然后再與反饋運(yùn)算輸出相加輸出4～20mA模擬調(diào)節(jié)信號(hào)控制變頻器的頻率從而及時(shí)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單回路前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)較為實(shí)用可行的電原理圖如圖2所示。 </p><p

40、>　　3.3 變頻器的選擇</p><p>　　圖3-3為SINAMICS V10PWM型交-直-交變頻器</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求這里采用SINAMICS V10PWM型交-直-交變頻器進(jìn)行調(diào)速。 </p><p>　　3.3.1變頻器的特點(diǎn)</p><p>　　SINAMICS V10變頻器是由西門子公司生產(chǎn)的一種具有基本功

41、能的多用途的工業(yè)變頻器。SINAMICS V10變頻器經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、具有魯棒性和適應(yīng)性，尤其適合中國(guó)復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境，可應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵、紡織及其它簡(jiǎn)單的物料傳送系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.2變頻器的工作原理</p><p>　　1.變頻調(diào)速基本原理： 主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路

42、的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。</p><p><b>　　整流器</b></p><p>　　大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器

43、構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　平波回路</b></p><p>　　在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。</p>

44、;<p><b>　　逆變器</b></p><p>　　同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。 　　</p><p><b>　　控制電路</b></p><p>　　是給異步

45、電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 　　</p><p>　?。?）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 　　</p><p>　?。?/p>

46、2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 　　</p><p>　　（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 　　</p><p>　?。?）速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 　　</p><p>　　（5

47、）保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。</p><p>　　由轉(zhuǎn)速公式可知, 我們可以通過改變極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率和頻率的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)的調(diào)速。前兩種方法轉(zhuǎn)差損耗大，效率低，對(duì)電機(jī)特性都有一定的局限性。變頻調(diào)速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個(gè)過程中，從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具

48、有高效、調(diào)速范圍寬(10%～100%)和精度高等性能，節(jié)電效果20%～30%。 實(shí)際上僅僅改變電動(dòng)機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。因?yàn)橛僧惒诫姍C(jī)的電勢(shì)公式可知，外加電壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即： U∝E=C1fΦ （2） 式（2）中，C1為常數(shù)，因此有：Φ∝E/f≈U/f （3） 若外加電壓不變，則磁通Φ隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通Φ會(huì)增加，造成磁路過飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，

49、要在降頻的同時(shí)還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。此外，在許多場(chǎng)合，為了保持在調(diào)速時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通不變，這可由頻率和電壓協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)，故稱為可變頻率可變電壓調(diào)速(VVVF)，簡(jiǎn)稱變頻調(diào)速。</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上看，靜止變頻調(diào)速裝置可分為交-直-交變頻、交-交變頻兩種方式。前者適用于高速小容量電機(jī)，后者適用于低速大容量拖動(dòng)系統(tǒng)。只要設(shè)法改變?nèi)嘟涣麟妱?dòng)機(jī)的供電頻率f, 就可以十分方

50、便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n, 比改變極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s兩個(gè)參數(shù)簡(jiǎn)單得多。</p><p><b>　　2.變頻器的構(gòu)成 </b></p><p>　　異步電機(jī)的變頻調(diào)速是通過變頻器實(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。圖3給出了PWM型交-直-交變頻器的控制原理框圖。 </p><p>　　圖3

51、-4 PWM型交-直-交變頻器原理框圖 </p><p>　　由圖3-4可知，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。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對(duì)U/f

52、的協(xié)調(diào)控制的要求。PWM的優(yōu)點(diǎn)是能消除與抑制低次諧波，使負(fù)載電機(jī)在近似正弦波的交變電壓下運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，調(diào)速范圍寬。近年來，帶驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的各種智能功率模塊(IPM)也相繼應(yīng)用在變頻系統(tǒng)中。IPM模塊是將三相逆變IGBT、驅(qū)動(dòng)電路以及保護(hù)電路集成在一塊芯片上，它的出現(xiàn)推動(dòng)了變頻家電市場(chǎng)的啟動(dòng)和發(fā)展。新型IPM模塊甚至將開關(guān)電源也設(shè)計(jì)在模塊內(nèi)，更加方便用戶使用，用戶只需要了解接口電路和定義，很快便可以組成并運(yùn)行系統(tǒng)，從而大大加快了新產(chǎn)

53、品的開發(fā)周期。</p><p>　　為了提高配料精度，給料方式采用快、慢速給料。當(dāng)料斗料重小于設(shè)定比例的時(shí)，配料皮帶電機(jī)在變頻器調(diào)節(jié)下，轉(zhuǎn)速大雨=于額定轉(zhuǎn)速，即快速給料；在料斗料重大于設(shè)定比例時(shí)，配料皮帶電機(jī)在變頻器調(diào)節(jié)下，電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速，即慢速給料； </p><p>　　3.4 電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　圖3-5為SEIMENS ILGO-253

54、-4AA 55KW電機(jī)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)采用SEIMENS ILGO-253-4AA 55KW電機(jī)</p><p>　　3.4.1電機(jī)的工作原理</p><p>　　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) 式中: </p><p>　　n — 電機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min <

55、/p><p>　　n1 — 同步轉(zhuǎn)速，r/min </p><p><b>　　p — 磁極對(duì)數(shù) </b></p><p>　　s — 轉(zhuǎn)差率，% </p><p><b>　　f — 頻率，Hz</b></p><p>　　由轉(zhuǎn)速公式（1）可知, 我們可以通過改變極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率

56、和頻率的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)的調(diào)速。前兩種方法轉(zhuǎn)差損耗大，效率低，對(duì)電機(jī)特性都有一定的局限性。變頻調(diào)速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個(gè)過程中，從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效、調(diào)速范圍寬(10%～100%)和精度高等性能，節(jié)電效果20%～30%。 實(shí)際上僅僅改變電動(dòng)機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。因?yàn)橛僧惒诫姍C(jī)的電勢(shì)公式可知，外加電壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即： U∝E=C1fΦ （2）

57、 式（2）中，C1為常數(shù)，因此有：Φ∝E/f≈U/f （3） 若外加電壓不變，則磁通Φ隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通Φ會(huì)增加，造成磁路過飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時(shí)還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)采用SEIMENS ILGO-253-4AA 55KW電機(jī)</p><p>　　3.4

58、.2電機(jī)的特點(diǎn)</p><p><b>　　電機(jī)特點(diǎn)：</b></p><p>　　1、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小， 適于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)。</p><p>　　2、端部用銅量及端蓋等結(jié)構(gòu)部件材料用量相對(duì)較少，重量輕。</p><p>　　3、繞組端部銅耗及端部漏抗小，線圈匝數(shù)少，同時(shí)減少加工工時(shí)和絕緣材料用量。</p>&l

59、t;p>　　4、由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，使得通風(fēng)條件和轉(zhuǎn)子剛度變差，同時(shí)鐵心沖片數(shù)量增加，電機(jī)制造工藝難度加大。</p><p>　　5、較大的氣隙，可以增大電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力，降低溫升，減小噪音，提高效率，諧波漏抗減小，空載電流變大，功率因數(shù)降低。</p><p>　　由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，線圈匝數(shù)相對(duì)減少，端部漏抗減小，從而減少了端部損耗，提高了電機(jī)效率。由于匝數(shù)減少，降低了嵌線工藝難度，提

60、高了工作效率，增加了繞組的電氣可靠性。選用合理的電磁設(shè)計(jì)方案，采用適合的繞組分布方式使得內(nèi)部磁場(chǎng)密度均勻分布，從而減少了諧波分量對(duì)絕緣的沖擊，提高了電氣絕緣的可靠性；同時(shí)減少了渦流損耗，降低了電機(jī)溫升，提高了電機(jī)效率。</p><p><b>　　3.5感應(yīng)器的選型</b></p><p>　　圖為SEIMENS KMC400C傳感器</p><p

61、>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)采用SEIMENS KMC400C傳感器</p><p>　　3.5.1傳感器工作原理</p><p>　　壓力傳感器是由過程連接元件、測(cè)量電路以及差壓元件傳感器組合而成的，它可以把接收到的液體和氣體等等的壓力信號(hào)有效地轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，接著提供給調(diào)節(jié)器、記錄儀以及指示報(bào)警儀來進(jìn)行相關(guān)的過程、指示以及測(cè)量的調(diào)節(jié)。</p><p>

62、<b>　　陶瓷壓力傳感器</b></p><p>　　這種傳感器是具有抗腐蝕性的，它沒有經(jīng)過液體的傳遞，所受到的壓力是直接地作用在傳感器陶瓷膜片的前表面上的，這時(shí)候，陶瓷膜片就會(huì)形成很微小的形變，而厚膜電阻則是印刷在膜片的背面上的，這樣就可以連接成為一個(gè)惠斯通電橋。根據(jù)壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，可以讓電橋形成一個(gè)具有高度線性的電壓信號(hào)，它跟激隔爆溫度變送器勵(lì)電壓成正比關(guān)系、跟壓力也成正比關(guān)系。而

63、標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)是以壓力量程的不同為依據(jù)標(biāo)定的，它能夠跟應(yīng)變式傳感器互相兼容。根據(jù)激光標(biāo)定，傳感器的時(shí)間穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性都很高，它的自帶溫度補(bǔ)償范圍是0到70℃，它還能夠跟很多的介質(zhì)直接接觸。</p><p><b>　　藍(lán)寶石壓力傳感器</b></p><p>　　它是根據(jù)應(yīng)變電阻式的原理而工作的，它的計(jì)量特性是很好的，因?yàn)槔昧斯? 藍(lán)寶石這個(gè)搭配作為半導(dǎo)體敏感元件。

64、藍(lán)寶石的絕緣特性和彈性都很好；而且藍(lán)寶石的硬度很高，比硅還要堅(jiān)固，因此用戶不需要害怕它發(fā)生形變；藍(lán)寶石系的組成是單晶體絕緣體元素，因此它不會(huì)發(fā)生蠕動(dòng)、疲勞以及滯后的現(xiàn)象。所以，利用硅- 藍(lán)寶石這個(gè)搭配作為半導(dǎo)體敏感元件的話，溫度對(duì)它測(cè)量的影響就變得很小了，就算是在很高溫的環(huán)境中，它的工作特性還是可以保持得很好的，而且，藍(lán)寶石還具有很強(qiáng)的抗輻射作用。利用了這個(gè)敏感元件，可以大大地確保了產(chǎn)品的成品率、提高了測(cè)量的重復(fù)性以及簡(jiǎn)化了制造的工藝。

65、利用了硅- 藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件的變送器以及壓力傳感器，無論在多惡劣的環(huán)境中都是可以正常地工作的，它的性價(jià)比高、溫度的誤差很小、精度很好以及可靠性高。</p><p><b>　　應(yīng)變片壓力傳感器</b></p><p>　　這種傳感器的種類有很多，電容式、諧振式、電感式、電阻應(yīng)變片以及壓阻式等等，但是以壓阻式使用最為廣泛的，它具有比較好的線性、比較高的精度以及比

66、較低的價(jià)格。</p><p><b>　　擴(kuò)散硅壓力傳感器</b></p><p>　　當(dāng)待測(cè)介質(zhì)的壓力作用在傳感器膜片上的時(shí)候，膜片就會(huì)形成一定的微位移，它跟介質(zhì)壓力是成正比的關(guān)系的，這個(gè)時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致傳感器的電阻值發(fā)生一定的改變，使用電子線路對(duì)這個(gè)變化進(jìn)行檢測(cè)，接著就可以轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量信號(hào)，它是與這個(gè)壓力相對(duì)應(yīng)的。</p><p>

67、　　3.5.2傳感器的特點(diǎn)</p><p><b>　　傳感器特點(diǎn)：</b></p><p>　　是無O形圈、無焊縫、無硅油或其它有機(jī)物，經(jīng)久耐用。采用微熔技術(shù)、引進(jìn)航空應(yīng)用科技，利用高溫玻璃將微加工硅壓敏電阻應(yīng)變片熔化在不銹鋼隔離膜片上。玻璃粘接工藝避免了溫度、濕度、機(jī)械疲勞和介質(zhì)對(duì)膠水和材料的影響，從而提高了傳感器在工業(yè)環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能，同時(shí)也避免了傳感器在傳

68、統(tǒng)微機(jī)械加工制造工藝過程中出現(xiàn)的P-N結(jié)效應(yīng)現(xiàn)象。</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PLC的選型</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用西門子公司的S7-200型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適

69、應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。</p><p>　　4.1.1 S7-200的特征</p><p>　　1.體積小, 尺寸: 160×80×62mm由于其緊湊的設(shè)計(jì),S7- 200可以適合于任何機(jī)器控制環(huán)境。</p><p>　　2.易于使用: 通過ST

70、EP7- Micro/Dos軟件可以非常方便地為S7- 200編程,而且該軟件能夠在任何一臺(tái)IBM兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用,哪怕是一臺(tái)286 的微機(jī),要求MS-DOS5.0以上。</p><p>　　3.靈活多用: S7- 200的輸入ö輸出點(diǎn)可以支持各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)備,如: 光電傳感器,驅(qū)動(dòng)馬達(dá)按鈕開關(guān),燈,泵,攪拌器等。</p><p>　　4.編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)

71、運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。</p><p>　　5.機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。</p><p>

72、;　　6.輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。</p><p>　　保證PLC

73、的正常運(yùn)行，因此在使用中應(yīng)注意以下問題。</p><p><b>　　1工作環(huán)境</b></p><p><b>　　1.1溫度</b></p><p>　　PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔；開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉

74、窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。</p><p><b>　　1.2 濕度</b></p><p>　　為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。</p><p><b>　　1.3 震動(dòng)</b></p><p>　　應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震

75、動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施。</p><p><b>　　1.4 空氣</b></p><p>　　避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。</p><p><

76、b>　　1.5 電源</b></p><p>　　PLC供電電源為50Hz、220（1±10%）V的交流電，對(duì)于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對(duì)于可靠性要求很高的場(chǎng)合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。</p><p>　　4.1.2 S7- 20

77、0的主要組成部件</p><p>　　1.中央處理器(CPU ):是控制系統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進(jìn)行控制。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p&g

78、t;<p>　　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)。PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p

79、><p>　　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。</p><p>　　4.開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　5.模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,1

80、4bit,16bit等。</p><p>　　6.電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。</p><p>　　7.系統(tǒng)管理程序：其作用一是運(yùn)行時(shí)間管理，控制可編程控制器何時(shí)輸入，何時(shí)輸出，何時(shí)計(jì)算，何時(shí)自檢，何時(shí)通信。二是存儲(chǔ)空間管理，

81、規(guī)定個(gè)中參數(shù)，程序的存放位置，以生成用戶環(huán)境。三是系統(tǒng)自檢程序，包括各種系統(tǒng)出錯(cuò)檢驗(yàn)，用戶程序語法檢驗(yàn)，句法檢驗(yàn)，警戒時(shí)鐘運(yùn)行。</p><p>　　用戶指令解釋程序。用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級(jí)語言程序和機(jī)器碼的橋梁。</p><p>　　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。</p><p>　　8.用戶程序：即是應(yīng)用程序，使PL

82、C的使用者針對(duì)具體控制要求編制的程序。根據(jù)不同的控制要求編制不同的程序，這相當(dāng)于改變PLC的用途，相當(dāng)于繼電器控制設(shè)備的硬接線線路，也正是所謂“可編程”一詞的基本含義。</p><p>　　圖4-1 S7-200簡(jiǎn)易組成連接圖</p><p><b>　　4.1.3 軟件</b></p><p>　　S7-200的編程軟件叫做STEP7- Mi

83、cro/Dos它基于MS-Dos5. 0上的版本。STEP7-Micro/Dos 的編程語言有兩種表示方法:語句表和梯形圖。</p><p>　　4.2 稱重儀表的選配</p><p>　　稱重儀表即能滿足計(jì)量需要，又能適應(yīng)控制要求，既能接受傳感器的信號(hào)，完成計(jì)量計(jì)算，又能接受控制系統(tǒng)的下料量設(shè)定信號(hào)，并根據(jù)測(cè)量信號(hào)與設(shè)定值的偏差，自動(dòng)調(diào)整皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，將下料量控制在要求范圍內(nèi)。</

84、p><p>　　在這里選用電子秤，其工作原理如下：秤重物品經(jīng)由裝在機(jī)構(gòu)上的重量傳感器，將重力轉(zhuǎn)換為電壓或電流的模擬訊號(hào)，經(jīng)放大及濾波處理后由A/D處理器轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)，數(shù)字訊號(hào)由中央處理器(CPU)運(yùn)算處理，而周邊所須要的功能及各種接口電路也和CPU連接應(yīng)用，最后由顯示屏幕以數(shù)字方式顯示。</p><p>　　圖4-2 電子秤的工作原理圖</p><p>　　電子秤的主

85、要組成組件：</p><p><b>　　1.重量傳感器 </b></p><p><b>　　2.放大器電路 </b></p><p><b>　　3.濾波器電路 </b></p><p>　　4.模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 </p><p><b>　

86、　5.中央處理器 </b></p><p><b>　　6.電源供應(yīng)電路 </b></p><p><b>　　7.按鍵 </b></p><p><b>　　8.外殼 </b></p><p><b>　　9.機(jī)構(gòu) </b></p>

87、;<p><b>　　10.秤盤</b></p><p><b>　　電子秤的功能特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.電子秤數(shù)字溫度自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。采用一個(gè)三積分A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)重量、溫度、電池電壓三測(cè)量，對(duì)傳感器的溫度零漂，溫度滿量程漂移，分二十個(gè)區(qū)間，線性化全自動(dòng)軟件補(bǔ)償，硬件成本增加極少，使電子計(jì)價(jià)秤、計(jì)重秤達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。&

88、lt;/p><p>　　2.電子秤多機(jī)總線聯(lián)網(wǎng)（無須接口板），一臺(tái)PC機(jī)可遙控幾十臺(tái)電子秤鍵盤操作和各種數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　3. 驚奇的通訊技術(shù)，電子秤多CPU單總線雙向數(shù)據(jù)通訊。打開進(jìn)口的條碼電子秤，線束數(shù)百根，而三積分條碼電子秤各模塊間只用一根線通訊。</p><p>　　4. 電子秤函數(shù)型線性補(bǔ)償技術(shù)。檢測(cè)兩個(gè)加載點(diǎn)，達(dá)到十個(gè)加載點(diǎn)補(bǔ)償?shù)男Ч?，全自?dòng)解

89、方程計(jì)算曲線參數(shù)，輕輕松松達(dá)到高精度線性補(bǔ)償?shù)哪康摹?lt;/p><p>　　5. 電子秤抗干擾、高精度稱重濾波技術(shù)，將普通的一臺(tái)電子秤讀數(shù)穩(wěn)定度提高五倍以上。</p><p>　　6. 模塊化部件設(shè)計(jì)，加快電子秤的開發(fā)速度和產(chǎn)品的系列化，A/D模塊三種，低阻抗、高阻抗、帶CPU模塊，數(shù)字化CPU模塊多種，現(xiàn)推出一種高性能CPU模塊：53(29mm，內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘、RS232、RS485、DA、

90、4M FLASH、多路I/O、單總線通訊、在線可編程模塊。目標(biāo)只用一塊CPU模塊解決所有稱重問題。</p><p>　　4.3 操作站的選配</p><p>　　1.上位組態(tài)監(jiān)控軟件的初始化</p><p>　　具體包括：變量的初值；初始化命令語言；上下位機(jī)變量網(wǎng)絡(luò)地址的對(duì)應(yīng)；設(shè)置報(bào)警條件，所需記錄的歷史數(shù)據(jù)等。</p><p>　　2.組態(tài)

91、監(jiān)控軟件的各功能模塊及數(shù)據(jù)庫間的關(guān)系</p><p>　　圖4-3 組態(tài)監(jiān)控軟件的各功能模塊及數(shù)據(jù)間的關(guān)系</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 稱量?jī)x表參數(shù)設(shè)定</p><p>　　5.1.1 電子秤參數(shù)設(shè)定</p><p>　　1.最高輸入靈敏度：0. 8μv／d。</p

92、><p>　　2.零點(diǎn)信號(hào)范圍：—1～12mV。</p><p>　　3.A/D分辨率：1/ 6 萬。</p><p>　　4.量程信號(hào)范圍：0～30mV。</p><p>　　6.A/D轉(zhuǎn)換速率：20～30次 / 秒。</p><p>　　6.供橋電壓：12V。</p><p>　　7.工作電壓：

93、～220V±10%。</p><p>　　8.使用溫度：0～40℃。</p><p>　　9.消耗功率：≤16w。</p><p>　　10.保險(xiǎn)管：≤ 1 A。</p><p>　　11.重量單位：kg</p><p>　　12.最大流量：根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置范圍</p><p>　　5

94、.1.2 皮帶秤參數(shù)設(shè)定</p><p>　　重量單位：根據(jù)需要設(shè)置成T/KG。</p><p>　　流量單位：根據(jù)流量范圍合理設(shè)置。</p><p>　　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。</p><p>　　秤臺(tái)長(zhǎng)度：是物理稱重的有效長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)所用皮帶秤有效長(zhǎng)度為1.1m。</p>&l

95、t;p>　　5.2 PLC程序編制</p><p>　　PLC要實(shí)現(xiàn)的功能只要有各物料下料量的采集、各喂料裝置的啟停、各物料下料量的控制、各物料下料量的累計(jì)。</p><p>　　各種物料的采集只需在PLC模塊中對(duì)各物理量進(jìn)行組態(tài)，按照硬件定義各量的通道，根據(jù)各量的實(shí)際情況定義信號(hào)高低位、電流高低位參數(shù)即可。</p><p>　　1.PLC I/O點(diǎn)配置表&l

96、t;/p><p>　　表6-1 系統(tǒng)PLC輸入輸出配置表</p><p><b>　　2.程序流程框圖</b></p><p>　　圖6-1程序流程框圖</p><p>　　3.系統(tǒng)程序順序功能圖</p><p>　　圖6-2系統(tǒng)程序順序功能圖</p><p>　　注意：由于版

97、面問題Q0.3、Q0.4、Q0.6、Q0.6、Q0.7、Q1.0都是持續(xù)輸出的。具體見附件A（簡(jiǎn)要的PLC梯形圖編制）。</p><p>　　5.3操作站W(wǎng)INCC組態(tài)系統(tǒng)</p><p>　　1.系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：</p><p>　　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)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)、

98、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)。操作界面簡(jiǎn)潔、方便、美觀、穩(wěn)定性好、容錯(cuò)能力強(qiáng)、配料精度高、產(chǎn)量高，簡(jiǎn)單易學(xué)，即使沒有學(xué)過電腦的人員，只要按照操作說明書來操作，很快就會(huì)上手。設(shè)備有故障，配料系統(tǒng)自鎖或提示操作員操作員按下暫停鍵，并聲光報(bào)警提示操作員，如混合機(jī)故障，再者如當(dāng)配料超重或過輕，配料暫停，提示操作員，等待確認(rèn)，配料繼續(xù)。配料秤靜態(tài)誤差&#

99、177;１‰FS；動(dòng)態(tài)誤差0.0±２.0‰FS；</p><p>　　目前, 稱重配料系統(tǒng)的流程控制幾乎全部由可編程控制器(PLC) 來實(shí)現(xiàn),上位計(jì)算機(jī)主要用于配方管理、屏幕人機(jī)對(duì)話和稱重資料的存儲(chǔ)打印等工作。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展, 配料系統(tǒng)中的稱量?jī)x表由最初的專用積木式儀表發(fā)展為智能化的工業(yè)控制終端以及專門的配料控制器。配料控制器是用來控制一種或多種物料的配制的微電腦系統(tǒng),可以完全或部分取代可編程控

100、制器, 實(shí)現(xiàn)配料的自動(dòng)化。稱量?jī)x表的功能也由最初的資料顯示發(fā)展為具有自診斷、自動(dòng)零位跟蹤、置零去皮、預(yù)置點(diǎn)輸出、動(dòng)態(tài)稱重、數(shù)據(jù)通信等多項(xiàng)功能。</p><p>　　近年來,隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推廣,將傳統(tǒng)的配料控制系統(tǒng)改進(jìn)為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)成為科技進(jìn)步的必然趨勢(shì)。目前,許多用于配料的稱重儀表已經(jīng)有了Profibus、Modbus 等現(xiàn)場(chǎng)總線接口,使基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系統(tǒng)成為可能, 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系

101、統(tǒng)正在迅速推廣。</p><p><b>　　2.控制系統(tǒng)原理</b></p><p>　　該控制系統(tǒng)由皮帶秤架、螺旋秤架，稱重傳感器、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。</p><p>　　圖6-3 操作站配置系統(tǒng)圖</p><p>　　3.上位組態(tài)軟件WINCC</p><p&

102、gt;　　先對(duì)上位組態(tài)軟件初始化具體包括：變量的初值；初始化命令語言；上下位機(jī)變量網(wǎng)絡(luò)地址的對(duì)應(yīng)；設(shè)置報(bào)警條件，所需記錄的歷史數(shù)據(jù)等。</p><p>　　圖6-4 WINCC中設(shè)定的部分變量</p><p><b>　　4.操作界面設(shè)置</b></p><p>　　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

103、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。</p><p><b>　　5.操作界面的操作</b></p><p>　　操作界面上畫出了3臺(tái)被控設(shè)備的示意圖，每臺(tái)被控設(shè)備電機(jī)位置的指示燈以不同的顏色顯示該設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)狀態(tài)。氣動(dòng)閥門位置淺藍(lán)，綠兩色代表閥門的開閉兩種狀態(tài)。I/O域的0、1分別顯示了狀態(tài)的閉、開。</

104、p><p>　　圖6-6 系統(tǒng)進(jìn)行料位檢測(cè)時(shí)顯示的紅燈與料滿時(shí)的綠燈</p><p>　　測(cè)速電機(jī)在皮帶稱顯示是開始啟動(dòng)根據(jù)不同的比例改變速度，其中的綠色，紅色，藍(lán)色分別表示電機(jī)的常轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)。皮帶稱顯示時(shí)由原來的灰色變?yōu)榧t色。</p><p>　　圖6-6 運(yùn)行中的配料系統(tǒng)</p><p>　　圖6-7 測(cè)速電機(jī)快轉(zhuǎn)信號(hào)（藍(lán)色）</p

105、><p>　　每臺(tái)秤由3個(gè)棒圖分別顯示該秤的下料設(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。</p><p>　　圖6-8 皮帶稱過程顯示</p><p>　　圖6-9電機(jī)速度顯示</p><p><b>　　第六章 結(jié)束語</b></p><p>　　PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)及龐

106、大的控制電器，實(shí)現(xiàn)了電氣的自動(dòng)化控制。通過對(duì)皮帶電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，達(dá)到節(jié)約能源和提高配料精度。 　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是：自動(dòng)配料系統(tǒng)采用PLC控制方案，具有功能強(qiáng)大、方便靈活、可靠性高、低成本、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了配料精度，便于計(jì)量的微機(jī)化控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理，通過投產(chǎn)使用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p&

107、gt;　　[1]廖常初. 可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用.重慶.重慶大學(xué)出版社. 2001年2月第一版.</p><p>　　[2]廖常初. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 重慶. 重慶大學(xué)出版社. 1998年10月第三版.</p><p>　　[3]余雷聲. 電氣控制與PLC應(yīng)用. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1996年10月第一版.</p><p>　　[4]鄧則名

108、，鄺穗芳. 電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1997年3月.</p><p>　　[5]崔亞軍. 可編程序控制器原理及程序設(shè)計(jì). 北京：電子工業(yè)出版社.1999年3月.</p><p>　　[6]張燕賓. SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002年6月.</p><p>　　[7]西門子（中國(guó)）有限公司. 深入淺出西門子Wincc v

109、6. 北京航空航天大學(xué)出版社. 2004年6月</p><p>　　[8]洪鎮(zhèn)南，李鐵，王旭東．PLC與計(jì)算機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)[J]．電氣時(shí)代， </p><p>　　[9]熊志奇. 微機(jī)自動(dòng)化配料控制系統(tǒng). 電子技術(shù)應(yīng)用 </p><p>　　[10]趙進(jìn)奎. 失重秤及其在水泥熟料配料系統(tǒng)中的應(yīng)用. 自動(dòng)化儀表, </p><p>　　[11]張

110、如先,王磊,張安年,等. 石灰爐配料控制算法[J ] . 洛陽工學(xué)院學(xué)報(bào) </p><p>　　[12]張本舉 自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 中國(guó)鋁業(yè)中州分公司計(jì)控室</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　1.PLC是面向工業(yè)發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制器，它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)

111、的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，且其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年，在電石廠、冶煉廠、鋼鐵廠等重型1業(yè)的配料系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)中廣泛采用了PLC控制，改善了工人的工作環(huán)境，精簡(jiǎn)了操作人員，減少r配料中的人為誤差，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.配料控制系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，采用了可編程控制技術(shù)，使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和精度大大