1、设计方案说明书张彬老师已改好1 概述称重配料控制系统包括原料的储存、输送、称重配料、除尘、物料混合等多种设备，涉及粉粒状固体敷料、液体等多种物料。其中称重配料设备可根据行业特点，生产工艺要求，具体物料特性，合理的选择“零位法”或“减量法”等称重方式，具有单斗单料、单斗多料、多斗多料等多种工作模式。通过专业、精确的称重配料，不仅协助用户提高产品质量，而且还为用户生产的科学管理提供了强有力的保证。传统上一般都采用工业计算进行生产过程的控制，但因工业计算机配件和软件的原因，一旦发生故障一般计算机维修人员都难以处理，给用户的维护带来了很大的困难和隐患，有些电控通过技术进步，降低了对计算机的性能要求，不
2、但可以使用工业计算机而且可使用标准计算机完成控制功能，方便了用户的维护和升级，可彻底解决用户的后顾之忧。1高性能的硬件配置确保控制的稳定、可靠：1）ADLINK 工业级计算机。2） 高性能长寿命的 MITSUBISHI PLC ：超高速的运行速度，基本指令 0.08 s ，平均无故障连续运行30万小时。性能可靠。3）MITSUBISHI 人机界面：全中文、宽视角、高速回应、性能可靠。4）MITSUBISHI AD模块： 500s高速转换，1/20000的分辨率。 5）主要低压电器采用Schneider 、ABB、Rmron等世界知名品牌。2完善的控制功能：1）软件登陆和电子秤调校需要用户密码，
3、有效的保证了重要生产数据的安全。2）全立体界面动画模拟生产工况，实时显示配料值、称量值、误差值等生产数据。3）可预先安排生产任务单并可重新调整生产顺序。4）自动根据批次产量和拌缸容量自动分配单罐产量。5）全中文快速校称并具有自诊断和提示功能，提供在线使用帮助。6）自动调整落差并具有趋势判断功能、负值自动修正、零位自动跟踪、按键去皮等。7）欠称自动补称、超称自动扣称，各种物料的计量和卸料允差范围皆单独可调。8）提供骨料含水率修正窗口，方便增砂减水。9）水计量可随时进行暂停和调整水配方。10）提供发货单加载功能，用户需要修改时可在办公软件完成发货单表格设计，加载到控制系统即可使用。11）数据管理系
4、统方便用户对生产数据进行查询、浏览或将其输出到打印机。3操作简单、维护方便：1）自动、半自动、手动三种工作方式使生产流程的控制更为自如，真正体现出控制方便。2）生产流程、卸料顺序、搅拌时间计算方式可由用户根据生产需要和操作习惯进行自定义。3）拌缸卸料门在有效行程内可任意调整关闭、半开、全开的位置，由系统自动控制。并提供手动开门定位功能，操作简单、灵活、方便。4）全方位在线实时检测设备生产状态，并进行安全连锁管制。若出现异常工况，可准确提示设备故障点提醒工作人员进行定位查看与检修，实现故障定位排除系统由称重、控制和喂排料装置组成。称重部分由传感器、接线盒和秤斗组成。控制部分由重量显示控制仪表、P
5、LC、工业电脑及控制软件组成，所有的配方及设定值包括：进量值、最小剩余值和流量）通过人机界面或计算机系统输入，系统将按这些预定值及配方进行配料操作。喂排料装置由震动给料机、皮带机、螺旋给料机、回旋下料器、各类阀门等组成。技术的特点：称量精度：分度数20003000，动态优于5%，调节方式：自适应方式，控制设备：变频器、可控硅控制器、调节阀，配料对象：块状物料、粉状物料、液体物料，系统产量：按用户要求配置，称重形式：三支传感器构成料上秤，秤斗可根据物料的性质选用碳钢、不锈钢或其它材质，环境温度：-10+60，相对湿度：不大于90%，无冷凝水，控制电源：220VAC10%50Hz，功率：200W，
6、动力电源：随喂排料设备配置及功率而定。自动称重配料系统，用于粉料，粒料，液体等个重物料的科学称重配料，可根据用户的生产工艺，现场环境及物料特性选择最佳配料形式，适用于化工，医学，饲料，建材等行业的多种需要。2 系统总体设计21 框图及工作过程图1 配料称重系统工艺流程示意图由进料仓秤斗搅拌机三部分组成，进料仓1和2在电机M1、M2的驱动下向秤斗送出物料，秤斗支撑在称重传感器上，由传感器及变送器产生的代表重量的信号，当达到预定重量时，PLC驱动电机M3开启秤斗门，物料进入搅拌机，同时启动搅拌电机M4，搅拌到规定时间后开启出料口放料，一次配料过程完成。 图2 工艺流程图其中称重采用梅特勒-托利多称
7、重传感器，信号变送器采用TR200H。F900是三菱公司推出的通过密封键盘提供操控和过程监视的操作员面板，它支持文本和图形显示。3 系统硬件设计及软件设计3.1 PLC的特点PLC是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。配料秤重控制系统即将两种或两种以上的物料按一定重量配比自动定量加入到混合机内，经过混合达到预定要求后自动出料的过程。该系统广泛应用于化工，医药，饲料，建材，冶金等行业的配料混合过程控制。与传统继电器接触装置相比，PLC具有体积小抗干扰能力强和可靠性高等优点；虽然PLC在数据处理和显示功能方面有些不足，但若采用性能稳定的计算机来完成数
8、据采集与通信处理，不但便于提供处理精度和降低成本，而且便于通过计算机本身的COM通信接口进行数据输出和管理。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器，时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继
9、电器和时间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2-1/10。PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少的多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以省下大量的费用。）与个人计算机相比，PLC的标准化方面作的较差：PLC的软、硬件系统结构是封闭的，而不是开放的；绝大多数PLC使用专用的总线，专用通信网络及协议；各种PLC产品的编程语言在表示方式、寻址方式和语法结构上都不一致，使得他们互不兼容。国际电工委员会得IEC611313为硬件平台,在WINDOWS操作系统下,符合IEC611313国际标准的新一代开放体系结
10、构的PLC。PLC的主要特点1可靠性高PLC的MTBF一般在4000050000h以上，西门子、ABB、松下等微小型PLC可达10万h以上，而且均有完善的自诊断功能，判断故障迅速，便于维护。2模块化组合灵活可编程控制器是系列化产品，通常采用模块结构来完成不同的任务组合。I/O从88192点，有多种机型、多种功能模板可灵活组合，结构形式也是多样的。3功能强PLC应用微电子技术和微计算机，简单型式都具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能。基本 型式再加上模拟I/O、基本算术运算、通信能力等。复杂型式除了具有基本型式的功能外，还具有扩展的计算能力、多级终端机制、智能I/O、PID调节、过程监视、网络通信
11、能力、远程I/O、多处理器和高速数据处理能力。4编程方便PLC适用针对工业控制的梯形图、功能块图、指令表和顺序功能表图(SFC编程，不需要太多 的计算机编程知识。新的编程工作站配有综合的软件工具包，并可在任何兼容的个人计算机上编程。5适应工业环境PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境 下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。6安装、维修简单与计算机系统相比，PLC安装不需要特殊机房和严格的屏蔽。使用时只要各种器件连接无误，系统便可工作，各个模件上设有运行和故障指示装置，便于查找故障，大多数模件可以带电插拔，模件可更换，使用户可以在最短的时间内查出故
12、障，并排除，最大限度地压缩故障停机时间，使生产迅速恢复。然后再对故障模件进行修复，这对大规模生产场合尤为适宜。一些PLC外壳由可在不良工作环境下工作的合金组成，结构简单，上面带有散热槽，在高温 下，该外壳不像塑料制品那样变形，还可抗无线电频率(RF高频电磁干扰、防火等。7运行速度快随着微处理器的应用，使PLC的运行速度增快，使它更符合处理高速度复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别不是很明显。8总价格低PLC的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各 厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用PLC还可以大大缩短设计、编程和投产周期，使总价格进一步降低。PL
13、C系统与工业总线计算机和DCS系统相互渗透，互为借鉴，相互竞争而发展。促进了工业的 进步。PLC产品面临现场总线的发展，将再次革新，满足工业与民用控制的更高需要。3.2 PLC的选择现代的可编程序控制器的指令功能越来越强，内部编程元件可编程序控制器I/O点数的确定 确定I/O点数时，应准确地统计出被控设备对可编程序控制器输入/输出点数的总需求，在此基础上，应留有1020的裕量，以备今后对系统改进和扩充时使用。整体式可编程序控制器的基本单元、扩展单元的输入点数和输出点数的比例是固定的，如与系统要求的输入/输出点数的比例相差较大，可以选用只有输入点或只有输出点的扩展单元或扩展模块。2存储器容量的选
14、择在初步估算时，对于仅需开关量控制的系统，将I/O点数乘以8，就是所需存储器的字数，这一要求一般都能满足。在选择可编程序控制器的型号时不应盲目追求过高的性能指标，在I/O点数和存储器容量方面应留有一定的裕量。FX2N系列是FX系列中最先进的超级微型PLC。除了具有输入输出16-256点的一般用途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制功能。 控制规模： 16-256点基本单元：16/32/48/64/80/128点）特点： 集成型&高性能 CPU，电源，输入输出三为一体。对6种基本单元，可以以最小8点为单位连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256点。 高速运算基本指令： 0.08s/指令应
15、用指令：1.52-数100s/指令安心、宽裕的存储器规格内置8000步RAM的存储器安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。 丰富的软元件范围辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数器：235点数据寄存器：8000点 本设计中需要8个输入，8个输出。则选用三菱FX2N-32MR型号的PLC。3.3 主电路图及分析按动总起动按钮SB1，系统上电。再按动SB3、SB4后电动机M1、M2运转，KM1、KM2动作，进料仓向称斗送料。称斗支撑在传感器上由传感器将物料重量信号送到PLC的模拟量模块，当物料需要增加时按下SB5，添加物料。物料需要减少时，按下SB6,减少物料。当达到预定的重量时，起动
16、电机M3开启称斗门，将物料送入搅拌仓，同时起动电动机M4开始搅拌，当搅拌到规定时间后，开启仓料门，一次配料过程完成。图3 配料称重系统的主电路图3.4I/O地址分配表1 I/O地址分配表 输入 输出编号输入设备及功能编号输出设备及功能X000启动按钮SB1Y000物料1放料门接触器KM1X001停止按钮SB2Y001物料2放料门接触器KM2X002开物料1放料门按钮SB3Y002物料1放料灯L1X003开物料2放料门按钮SB4Y003物料2放料灯L2X004物料1/2称重给定值调整选择SAY004物料1加料阀接触器KM3X005称重给定值增加按钮SB5Y005物料2加料阀接触器KM4X006称
17、重给定值减少按钮SB6Y006物料1加料灯L3X007称重给定值恢复初值按钮SB7Y007物料2加料灯L4 3.5PLC接线图图4 PLC接线图3.5 系统梯形图程序设计总 结做了一个多月的毕业设计终于在紧张的节奏中接近尾声，在这段时间，我们都受益匪浅，它是繁忙的，但更是充实的。毕业设计是在教案过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教案环节。它是我们现代电气专业最后一次也是最重要的一次比较全面地运用五年来所学各方面电气类知识进行实践性训练的重要环节，它牵涉到了五年来所学的有关电气类方面课程如“计算机应用基础”，“汇编语言程序设计”，“数字电子技术”，“触摸屏与PLC的入门”特别是“PLC基础及应
18、用”的内容，还牵涉到了未学过的“现代通信技术”和“材料力学”等课程内容，总之，通过毕业设计，能使我们的综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的训练，也可以说它是对三年来前面所学各课程的一个很好总结，更是一个前所未有的实践性挑战。此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工作重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实：这次我的课题是配料称重控制系统中PLC的应用，虽然是很简单的一个小的程序，但对我来说还是有点困难。是第一次做这样的设计，和以往做的课程设计不一样，有点摸
19、不着头绪。所以第一天下午在计算机面前做了一个下午却丝毫没有进展，最主要是不知从何开始，这个时候才知道上课老师们不厌其烦的教导是多么的宝贵，这个时候才后悔上课的时候没有认真的听讲。可是现在一切都晚了，还好时间还算是充裕，只好拿出书本重新复习一下。特别是流程图、编程的部分，几乎是一片空白。不过经过几天的努力，大体上把课本上的知识点看了一遍，知识点也都基本是撑握了，所以一下一步就是开始正式的编程序了。不过毕竟以前自己没有认真编过，还是不知如何下手，于是就在网上下了一篇类似的程序，经过仔细的研究，终于读懂了C语言编程的基本过程和方法。 经过一波三折，终于开始正式编程。按照老师所说的模块化思想，分部分的
20、进行编写。而且编程是一件高精度、模范化的事情，稍有疏乎都会影响全局，也可能因为某一处的小的错误而导致整个程序的无法运行。所以认真仔细就是非常重要的了。开始的时候真的感觉编程是一件很无聊的事情，不过当一个程序运行成功的时候那种喜悦是无法言语的，那种成就感是无法比拟的。又经过几天的努力，终于把程序完成了，尽管程序还是有很多错误和漏洞，不过还是很高兴的。无论如何是自己的劳动成果，是自己经过努力得到的成绩，同时也是学习C语言和汇编语言的一次实践作业，自己进步的证明在写程序时，在每条指令后都写好注释，以便在程序出错的检查过程中可以更容易查找得到）。使我对编程序有了更进一步的认识和了解，要想学好它要重在实
21、践，要通过不断的上机操作才能更好地学习它，我也发现我的好多不足之处，首先是自己在指法上还不行，经常按错字母，通过学习也有所改进；再有对C语言的一些标准库函数不太了解，还有对函数调用的正确使用不够熟悉，还有对编程中经常出现的错误也不了解，通过实践的学习，我认识到学好计算机要重视实践操作，不仅仅是学习C语言，还是其它的语言，以及其它的计算机方面的知识都要重在实践，所以以后在学习过程中，我会更加注视实践操作，使自己便好地学好计算机。这次课程设计还复习了所学的单片机和触摸平与PLC的相关内容，通过查询相关的资料，简要知道了虽然老师上课讲过，但并非听懂了系统的有关知识。根据课程设计的要求和自己通过参考有
22、关资料拟的方案，写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据系统的功能写出相应的程序，达到能够实现所要求的功能的目的。这次毕业设计还让我了解到，当今计算机应用在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握程序开发技术是十分重要的。回顾起此次毕业设计，自从拿到题目到完成整个编程，从理论到实践，很多不懂的知识都是从网络上查询的，在整整一个多月的日子里，可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。这次毕业设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才
23、能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的困难。也让我了解到团队合作的重要性，记得有位老师说过“每一件大事都不可能是一个人独立完成的，团队的力量是强大的”，我现在充分理解这句话的意思了，这次我们这一组同学分工合作，这个同学负责去图书馆查资料，另外的人去上网查，或是编程，每个人有每一个人的事，这样就加快了我做题的步伐。通过这次毕业设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。安排毕业设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。尤其是观察、分析和解决问题
24、的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。对我们电气专业的专科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教案是远远不够的，必须从课堂走向实践。通过毕业设计，收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把毕业设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前！但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明
25、白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人。主要参考文献1.SIMATIC STEP7-Micro/WIN编程参考手册；2.单片微型计算机原理，应用及接口技术国防工业出版社；3.单片机的C语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社；4. PLC基础及应用 机械工业出版社 缪常初主编；5.触摸平与PLC的入门人民邮电出版社 严盈富主编；6.三菱FX2N系列PLC入门 人民邮电出版社 严盈富 彭登锋编著；7.传感器及应用技术 沈津农 主编；8.微型计算机控制技术 张春光 主编；9. 电气控制及PLC第2版 机械工业出版社 周军主编； 10.电气控制与PLC应用 人民邮电出版社 张伟林主编；
