基于PLC自动配料控制系统设计.doc

1、基于PLC自动配料控制系统设计摘 要自动配料系统是集输送、计量、配料、定量等功能于一体的动态计量系统,在建材、化工、冶金、矿山、电力、食品、饲料加工等行业中得到广泛应用。随着科学技术的发展，工业化程度的提高，常需要对自动配料系统中输送的流量进行调节、控制达到准确的配比。本论文主要针对自动配料系统恒流量控制达到配比的控制要求，设计一套基于PLC的自动配料系统，并使用上位机开发运行管理界面。自动配料控制系统有以下部分组成：PLC(控制中心)、变频器（驱动中心）、皮带驱动电机。用于称重的传感器。系统在运行过程中，需要采用顺序启动，使用变频器对三台电机进行驱动并调速。在物料称重方面，使用传感器进行称重

2、并计量。可编程控制器通过设定的物料流量和反馈回来的物料流量进行比较计算差值，经过PID调节输出控制变频器的速度。实现物料的恒定流量调节。采用组态王软件对控制系统进行监控和仿真。【关键词】 ： 自动配料 变频调速 PID调节 PLCAbstractThe auto-dispensation system is widely used in industrial, such as Building Materials industry, Metallurgical industry, food processing industry. According to the prescription,

3、this system can transport the needed materials and calculate it. With the development of science and the improvement of the industrialization, its necessary to adjust the flow that the auto-dispensation transports and controls to the accurate ratio.This paper mainly aimed at the automatic batching s

4、ystem of constant ratio of flow control to control requirements, design a set of automatic batching system based on PLC, and use configuration software development operation management interface. Automatic batching system is constitute by programmable controller (PLC), inverter, belt drive motor, we

5、ighing sensor, computer, etc. System contains three belt drive motor, which in turn according to need order started. Frequency converter, is adopted to realize frequency control of motor speed of three-phase motor. Weighing sensors for weighing and real-time measurement for the material, PLC calcula

6、tes the real-time flow and cumulative flow, more set value and the actual flow deviations by the PID adjustment to change output signal to control the frequency converter speed adjustment of belt drive motor, so as to realize constant flow control, and communication 【KEY WORD】: the auto-dispensation

7、 system, variable frequency speed control, PID control, PLC目 录第一章 自动配料系统的基本构成- 1 -1.1 电子皮带秤- 1 -1.2 可编程控制器- 1 -1.3 变频器- 6 -1.4 本课题主要研究内容- 7 -第二章 自动配料系统的总体设计- 8 -2.1 自动配料系统理论分析- 8 -2.1.1 电子皮带秤称重原理- 8 -2.1.2 流量控制原理- 9 -2.2 自动配料系统控制方案的确定- 10 -2.2.1 自动配料系统控制方案的确定- 10 -2.2.2 自动配料系统的组成及控制原理- 11 -第三章 自动配料系

8、统的硬件设计- 13 -3.1 系统主要配置的选型- 13 -3.1.1 皮带驱动电动机的选型- 13 -3.1.2 PLC及其扩展模块的选型- 13 -2.1.2 I/O模块的选型- 14 -3.1.3 变频器的选型- 16 -3.1.4 称重传感器的选型- 17 -3.2 配料控制系统主电路部分设计- 17 -3.3 配料控制系统控制电路设计- 19 -3.3.1 可编程控制器（PLC）的I/O端子分配- 19 -3.3.2 系统控制电路设计- 20 -第四章 自动配料系统的软件设计- 23 -4.1 控制系统主程序设计- 23 -4.1.2主程序数据转换及调用设计- 27 -4.2 控制

9、系统子程序设计- 32 -4.2.1数据滤波子程序- 32 -4.2.2数据转换子程序- 34 -4.2.3PID控制子程序- 35 -第五章 自动配料控制系统组态设计- 38 -5.1 组态软件简介- 38 -5.1.1 组态软件的功能- 38 -5.1.2 组态软件的特点- 39 -5.2 人机界面设计- 39 -致 谢- 41 -参考文献- 42 -第一章 自动配料系统的基本构成1.1 电子皮带秤电子皮带秤是指对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。电子皮带秤主要由称重部分、测速部分、计算部分、通讯部分构成。电子皮带秤的应用广泛，主要应用于工业生产，如食品加工、水泥煤

10、矿等场所。电子皮带秤的准确度按国家标准GB/T7721-1995规定，分为0.25、0.5、1.0、2.0四个等级。其称量准确度受皮带输送机影响，而使用准确度取决于电子皮带秤的安装质量和维护水平。电子皮带秤的称重桥架横梁中的称重传感器检测皮带上物料的重量信号，速度传感器检测皮带的运行信号，积算器将接收到的重量信号和速度信号，进行放大、滤波、A/D转换后进入CPU进行积分运算，然后将物料的瞬时流量和累计重量在面板上显示出来，积算器具有可选的联网、通讯、打印、DCS联机等功能。1.2 可编程控制器可编程控制器是一种数字运算操作的系统，它是专门为工业而设计，主要应用在工业环境中。是一种可以编写程序并

11、控制的存储器。用于其执行逻辑运算,内部存储程序，定时，计数，顺序控制，与算术操作等面向用户的指令，可以将现场的数字信号和模拟量信号进行输入采集控制，并且输出给现场的控制工艺方法。世界上第一台可编程控制器在1969年诞生于美国。在七十年代，一些发达国家将微处理的芯片应用在可编程控制器中。使用了集成电路的存储器，并且结合电气控制技术和计算机技术，实现PLC的集成化，并且规模化，使可编程控制器更能适用于工业环境，并且具有高可靠性。它的功能很强大，使用更加灵活，成本比较低，开发周期也比较短。这使得可编程控制器进入实用。科技的不断进步让可编程控制器的性能快速增强，可编程控制器的研究情况和应用情况主要表现

12、在下面几个方面：1.开关量越来越大，控制规模也越来越大，大型机的使用规模越来越多2.各种各样的功能模块增多，使用功能丰富，也新增了许多模块，比如说PID功能模块，温度控制的功能模块以及运动控制的功能模块。3.现在的可编程控制越来越开放，互相操作也越来越方便，曾经的可编程控制器的市场中，好几个可编程控制器制造商垄断了市场，但都是各自的标准，互通性很差，现代可编程控制器越来越开放，各大可编程控制器的厂商都注意这些。形成了长期的妥协和竞争。这些过程也将继续下去。4.可编程控制器的运行速度越来越高，可以实现对控制系统的实时控制以及监控。5.现代的可编程控制器具有强大的网络联网功能。通信技术的发展，让联

13、网功能也得到发展，基本实现了远程控制功能。以上这些可编程控制器的性能，让工业系统实现了自动化、信息化以及远程控制的智能化，在运动控制方面和模拟量控制已经有了很广泛的使用，这也成了我们系统工作的最好的有效实用工具。在中国现代发展中，可编程控制器的研发、引进、生产都是随着改革开放发展的，刚开始在设备上引进了大量的可编程控制器，在许多中小企业的生产设备中也得到了广泛的使用，现在我国可以自己生产一些可编程控制器，伴随着中国改革开放和现代化进程的加深，我国的可编程控制器发展将会有更好的发展空间。可编程控制器的特点：1)可编程控制器可靠性和抗干扰能力很强所有电气设备，可靠性是最重要的指标性能，可编程控制器

14、在生产的时候采用了大规模的集成电路，以及严格的先进生产工艺，可编程控制器的内部电路也抗干扰技术增强，可靠性很高。2)可编程控制器的功能很完善，配套比较齐全 可编程控制器发展到今天，也形成了许多规模的系列化产品，可以使用在各种规模的工厂控制场合，现代的可编程控制器除了逻辑控制处理功能之外，还有许多数据运算功能，可以用于许多数字控制的领域及场合。在近年来，可编程控制器的功能单元大量涌现出来，比如位置控制、CNC加工控制、温度控制等。可编程控制器的通信能力也增强。人机界面技术发展很快。这样使可编程控制器的控制系统变得很简单容易。3)可编程控制器的能耗低，体积小，重量轻现代可编程控制器的体积很小，只有

15、巴掌大，而且重量很轻。功耗只有几瓦。可编程控制器的应用具体表现在以下方面：1)PLC开关量的逻辑控制这是PLC开关量的逻辑控制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工艺，顺序控制工艺以及其他自动化生产线控制工艺等。PLC的开关量逻辑控制基本取代了接触器-继电器电路，广泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓库生产线、灌装流水线等。2)PLC模拟量控制自然界有许多物理量是连续变化的量，比如我们经常知道的温度、流量、压力和液位都是模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果转换为模拟量。3)PLC数据处理可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。4)PLC过程控制在自然界，过程控制应用较为广泛，比如流量压力温度等这些模拟量，都形成闭环控制，可编程控制器可以通过许多编程方法和控制算法完成过程控制，形成闭环控制。在模拟量的系统中，闭环控制主要使用PID调节，采用PID调节是最频繁的使用方法。5)PLC通信及联网可编程控制器的通信主要包含工控设备之间的通讯，可编程控制器之间的通讯，也包含其他智能设备之间的通讯，现在可编程控制器的厂家都非常重视通讯功能。