Q439-基于PLC的自动配料装车控制系统的设计.zip

毕毕 业业 设设 计计 题题 目：目：PLC 自动配料装车控制系统设计自动配料装车控制系统设计 院、院、系：系：姓姓 名：名：指导教师：指导教师：系系 主主 任：任：2016 年年 4 月月 19 日日I 摘 要现代科学技术的发展快速，使社会的生产能力不断提高，人们生活水平也不断提高，开始追求更高的标准，所以对产品提出了更严苛的要求。企业需要在设备上提高自动化，这样可以节省生产劳动力，可以提高工作效率，也可以提高和控制产品的质量，维护企业的信誉。自动配料装车控制设备大量应用于粮食行业、化工行业、水泥行业等，企业对产品包装称重的要求很严格，准确度必须提高。自动配料装车技术经历了手工称重方式、继电器控制方式、仪表称重控制方式、可编程控制器控制方式。现代自动配料装车系统都是用可编程控制器和人际界面共同组成系统，这样可以提高设备自动化程度和设备控制的精度。本设计详细介绍了称重传感器以及自动配料装车控制系统的工作原理，并对控制系统的硬、软件设计进行了详细的分析。通过 PLC 控制称重仪再对称重过程进行控制。关键词：自动配料，PLC，触摸屏 IIAbstractWith the rapid development of modern science and technology,the production capacity of the society has been improved,peoples living standards have been improved,the pursuit of higher standards,so the product has put forward more stringent requirements.Enterprises need to improve the automation of the equipment,which can save labor,improve work efficiency,but also can improve and control the quality of products,maintaining the credibility of enterprises.Bulk material weighing and packaging equipment is widely used in food industry,chemical industry,cement industry,and so on.The weighing technology of bulk material packaging has experienced the manual weighing method,the relay control mode,the instrument weighing control mode and the programmable controller control mode.Modern bulk material packaging and weighing system is a system which is composed of a programmable controller and a human interface,which can improve the automation degree of equipment and the precision of equipment control.This paper introduces the design of the weighing sensor and the weighing control system of bulk materials,and analyzes the hardware and software design of the control system in detail.Control of re symmetric weight of weighing instrument by PLC control.Keywords:weighing instrument,PLC,touchscreenIII目 录摘 要摘 要.IAbstract.II第 1 章 绪论.11.1 自动配料装车系统研究的目的和意义.11.2 国内外研究现状及发展趋势.21.3 自动配料装车控制系统的控制要求.21.4 自动配料装车控制系统的设计任务.3第 2 章 自动配料装车控制系统总体设计.42.1 自动配料装车控制系统的工艺流程.42.2 自动配料装车系统用称重仪控制原理.52.3 自动配料装车控制系统的总体设计思路.7第 3 章 自动配料装车控制系统硬件设计.93.1PLC 原理及选型.93.1.1PLC 的概况.93.1.2PLC 的特点.103.1.3PLC 的应用.103.1.4PLC 的选用.133.2 可编程控制器硬件接线图设计.163.3 系统辅助控制接线图设计.18第 4 章 自动配料装车系统软件设计.214.1 PLC 软件系统设计的方法.224.2 可编程控制器的 I/O 点分配.224.3 自动配料装车系统的程序设计.234.3.1 程序设计总体思路.254.2.2 自动配料装车系统的具体程序设计.27第 5 章 致谢.28参考文献.290第 1 章 绪论1.1 自动配料装车系统研究的目的和意义微型计算机和电子技术的迅猛发展，促进了控制技术和微型计算机测量的广泛应用。在国家建设重大项目上，航空航天项目一直到民用的电梯，工厂生产系统等都用到微机测控技术。在工厂生产中的自动配料装车控制系统控制就是典型的微机测控技术的应用。自动配料装车控制系统包括称重和逻辑控制两个部分设计。散料配料装车是贸易流通和工业生产中的重要环节。称重是工业生产中不可缺少的应用功能，也是不可缺少的计量工具。随着社会日益发展和商品流通的发展，称重仪的作用越来越重要，而且需求量也越来越大。在以前使用的杠杆式秤明显不能满足现代社会的需要，随着六十年代后的电力电子技术和传感器技术的发展，电子秤越来越重要，技术发展也越来越成熟。到了七十年代后，微机处理器的出现和发展让电子秤重的技术得到进一步的发展。现代称重系统中测量精确，人为误差的消除，使用方便快速和功能丰富多样成了主要的特点。现代称重仪是提供物品重量的重要工具，而且作为商业管理系统和工业控制系统的一个重要组成部分，让工业生产现代化和自动化发展快速，对操作环境进行改善，以人为本，提高了产品的效率和质量，改善了企业经营管理，降低了各种成本和能源消耗。如图 1-1 所示，为自动配料装车设备的示意图。图 1-1 自动配料装车设备示意图11.2 国内外研究现状及发展趋势国外研究大致情况：电子称重技术是集材料、管理、信息、机械、电子、为一个整体的技术，是一项系统的工程。在相当长的时间，发到国家比较重视电子秤重技术的应用，已经把电子秤重技术提高到设备制造的高度来重视。所仪将研究的重点转移到生产过程的称重控制系统和自动化控制领域，让计量功能不断发展，从单项的计量扩展到控制系统的应用。世界上重要的包装机械出口国，如法国、意大利、美国等，他们也是称重控制设备的主要出口国家，每年的出口总额也我国的工业工业年产值差不多。主要原因是在电子称重系统和电子秤重控制器的产品生产研究和设计，在不断吸取现代最新科技。特别是先进的工艺和制造技术。从 60 年代初的机电结合式电子秤重控制器出现以来，不断改善和创新。国内的研究在 50 年代中期就开始发展，应用电子技术，在六十年代结合型机电发展到现在的数字智能型电子秤重控制器，我国的称重控制器研究和检测方法基本达到了国际的水平，电子称重控制器的制造和应用也得到了发展。电子秤重技术重点向动态称重发展，计量方法也从开始的模拟量发展到现在的数字量，测量的特点从单参数测量向多参数测量发展，特殊设备是对快速称重和动态称重的方法研究。总体上说，我国的电子秤重控制产品数量和质量都还有明显的差距，主要的差距是技术和工艺有待提高，工业设备和测试设备开发不足，品种较少，功能也不完善。1.3 自动配料装车控制系统的控制要求自动配料装车控制系统在运行过程中，自动配料装车控制系统由可编程控制器进行信号采集和控制输出，散料给料方式采用二级给料方式，在粗给料时，给料流量大，用短时间加入额定重量的 9095，在细给料时，给料流量小,为额定重量的 5%至 10%，由于细进料门有机械动作过程，为保证给料精度，在给料量达到 98%时开始关闭细进料门，而不是等到达到 100%才关闭细进料门，这样这样即可保证速度,又可保证精度。控制系统每次称量工作前，都测试称斗的净重，以消除由于物料粘附在料斗内壁而引起的误差，停机时设置相应的处理功能，保证停机排空称斗内物料。要保证在下次运行的时候料斗内没有散料，要尽量避免散料在长时间的停留下凝结在料斗壁上。在细加料的结束后，等待散料稳定后才能进行检测称重，这样得到的误差可以循环进行补偿。自动配料装车系统的电机转速可以进行单闭环控制，达到自动配料装车的准确目的。2第 2 章 自动配料装车控制系统总体设计2.1 自动配料装车控制系统的工艺流程自动配料装车控制系统由可编程控制器进行信号采集和控制输出，散料给料方式采用二级给料方式，在粗给料时，给料流量大，用短时间加入额定重量的 9095，在细给料时，给料流量小,为额定重量的 5%至 10%，由于细进料门有机械动作过程，为保证给料精度，在给料量达到 98%时开始关闭细进料门，而不是等到达到 100%才关闭细进料门，这样这样即可保证速度,又可保证精度。自动配料装车控制系统在称重的工作之前，都要测试料斗的重量，这样就可以消除散料粘在料斗上壁，引起的称重误差，在设备停车时，就要对此误差造成的因素进行相应的处理，要保证料斗内没有物料。细加料信号完毕后，待其稳定进行实测，以便得到误差，以使下一个循环进行补偿校正。工艺流程图如图 2-2所示。图 2-2 自动配料装车系统工艺流程图 由工艺流程图可知系统功能为：（1）、对物料重量实现自动控制，其设定值在触摸屏上；（2）、放料工作完成后，要进行称斗的净重检测修正；（3）、对称量误差进行自动补偿；（4）、自动包装和系统应该设置有相应的故障检测、报警信3号。系统工作原理：称量工作开始，当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，PLC 控制器控制储料斗大、小进料阀均完全打开料门进入大（粗）给料状态。当到达给定大给料重量（设定阈值如 90%要求重量）时，关闭大进料阀，进入小（细）给料状态，达设置重量时，关闭小进料阀门，达称量斗稳定（可以设置比较环节程序或延时来实现），称量工作完成。并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，延时（设定一时间根据料来确定，通过程序来处理，可灵活实现）关闭，释放夹袋并关闭卸料阀，并打开皮带传送系统，完成一个包装循环，并传送到下一环节。2.2 自动配料装车系统用称重仪控制原理图 2-3 自动配料装车系统图本控制系统采用托利多 B8520 称重仪，此称重仪有四种称重模式分别是：无斗模式、PLC 模式、有斗模式、散粮模式。根据工厂需要本系统采用有斗模式，该模式的称重过程将在称量斗中完成，当称量完毕后，在夹袋信号到位后，控制器将完成包装过程。在放料后，可由控制器进行拍打振实等功能。称重控制仪PLC控制系统驱动系统触摸屏 料斗称料斗排料阀包装袋传输系统传感器中进料快进料慢进料4图 2-4 有斗称重模式时序图 从时序图中可以看出只要 IN8 口采集到斗门关闭产生的一个上升沿信号，称重控制器依次发出慢进料、中进料、快进料，同时设置延时时间，当 IN3 口收到夹带请求，称重控制仪依次发出放料、拍打、夹带输出控制。PLC 部分要实现的控制很少，只有启动、关闭、急停、读取毛重净重、写入目标值等，这无疑给编程带来极大方便，自动化程度得到提升。该工作流程图如图 2-4，方案采用三速加料，一般称重仪