【正文】 .....................................................22 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................................................23 附錄 袋裝系統(tǒng)控制程序 ..........................................................................................................................24 1 1 緒 論 課題研究目的及背景 化肥袋 裝的 精確度 直接影響到企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。過去采用機(jī)械稱量、人工裝袋，勞動(dòng)強(qiáng)度大、速度慢、精度低。近幾年，采用電子稱量裝置雖然可使其靜態(tài)稱量精度大大提高，但在連續(xù)生產(chǎn)過程中，其動(dòng)態(tài)精度仍不能保證。 PLC作為一個(gè)新興的工業(yè)控制器 ,以其體積小 ,功能齊全 ,價(jià)格低廉 ,可靠性高，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) ,在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用 ,并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本次課題的主要目的就是以 PLC為核心設(shè)計(jì)一套適合工業(yè)生產(chǎn)的袋裝控制系統(tǒng)，提高化肥袋裝的精度。 設(shè)計(jì)要求 袋裝控制系統(tǒng)的重點(diǎn)是化肥自動(dòng)計(jì)量稱重，在整個(gè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)過程中，圍繞設(shè)計(jì)要求，我基本做到了條理清晰、思路開闊 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng) 個(gè)人 獨(dú)立思考、綜合運(yùn)用的能力，這一點(diǎn)基本上達(dá)到了目的。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了秤體機(jī)械結(jié)構(gòu) ,設(shè)置一緩沖料斗將物料送往稱斗 ,由稱重傳感器實(shí)現(xiàn)電子稱量?？刂破鞲鶕?jù)稱重傳感器的檢測信號(hào)順序控制緩沖料斗、稱量斗、包裝機(jī)構(gòu)的動(dòng)作 ,由可編程控制器通過軟件對(duì)稱重誤差進(jìn)行補(bǔ)償 ,提高計(jì)量精度。動(dòng)態(tài)定量稱重和自動(dòng)包裝系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如 圖 11 所示。本系統(tǒng)采用二級(jí)給料方式 ,粗給料流量大 ,用較短的時(shí)間加入額定重量的約 95%,而細(xì)給料流量小 ,為額定重量的約 5%。前者側(cè)重于包裝速度 ,后者保證稱量精度 ,解決了包裝效率與稱量精度之間的矛盾。 當(dāng)按下啟動(dòng)按扭的時(shí)候，稱重電磁閥 11 得電，氣缸打開放料閘板，成品倉中的化肥通過大口徑漏斗灌裝到包裝袋中，當(dāng)重量達(dá)到 48kg 的時(shí)候，稱重傳感器重量信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，傳到 PLC 內(nèi)部， PLC 經(jīng)過內(nèi)部運(yùn)算，關(guān)閉稱重電磁 11 閘板，打開電磁閥 12 閘板，化肥通過小口徑漏斗灌狀到包裝袋中， 這樣就提高了計(jì)量的精度。灌裝任務(wù)完成之后，延遲 s，推包電磁閥得電，推桿動(dòng)作，然后復(fù)位，完成一次袋裝過程。循環(huán)整個(gè)工作過程。 2 圖 11 化肥袋裝系統(tǒng)示意圖 從示意圖中，可以得到整個(gè)系統(tǒng)分 為兩大部分：測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 3 2 PLC 的概況 PLC 的定義 PLC 問世以來，盡管時(shí)間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（ Programmable Controller） ，并給 PC作了如下定義： “ PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入 /輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器?！? 以后國際電工委員會(huì) (IEC)又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿 ,并在 1987年 2 月通過了對(duì)它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè) 環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！? 總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制 要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 PLC 的結(jié)構(gòu)及工作原理 可編程序控制器 (ProgrammableController)簡稱 PC,是近代在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置 ,它是按照用戶控制要求編寫的程序來工作的。和繼電 —— 接觸器控制相比較 ,繼電 —— 接觸器控制是將各自獨(dú)立的器件及觸點(diǎn)以固定接線方式來實(shí)現(xiàn)控制要求 ,而 PC將控制要求以程序的形式 (軟件編程 )存儲(chǔ)在其內(nèi)部。送入存儲(chǔ)器中的程序內(nèi)容就相當(dāng)于繼電 —— 接觸器控制的各種線圈、觸點(diǎn)和接線 ,這種存儲(chǔ)程序的控制 ,當(dāng)需要改變控制要求時(shí) ,只要改 變程序 ,而不用改變接線。因而增 4 加了控制的靈活性和通用性。 可編程序控制器一般由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出組件、編程器及電源五部分組成。 存儲(chǔ)器是可編程序控制器的重要組成部分 ,有了它可編程序控制器才能有記憶功能 ,才能預(yù)先把待解決問題的一步步操作 ,用命令的形式 —— 即一條條指令保存起來。實(shí)現(xiàn)一定功能的若干條指令組成一個(gè)程序 ,根據(jù)程序作用的不同 ,可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要存儲(chǔ)系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序 ,并能對(duì)用戶程序作編譯處理。其永久保留 在可編程序控制器中 ,不因關(guān)機(jī)、停電或其他部分出現(xiàn)故障等而改變其內(nèi)容。用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)由編程器或磁帶輸入的用戶控制程序。用戶控制程序是根據(jù)生產(chǎn)過程和工藝要求編制的 ,可以通過編程器修改或增刪。 中央處理器簡稱 CPU,是 PC 的大腦。其主要的用途是處理和運(yùn)行用戶程序 ,針對(duì)外部輸入信號(hào)作出正確的邏輯判斷 ,并將結(jié)果輸給有關(guān)部門 ,以控制生產(chǎn)機(jī)械按既定程序工作。另外 CPU 還對(duì)其內(nèi)部工作進(jìn)行自動(dòng)檢測 ,并協(xié)調(diào) PC 各部分工作 ,如有差錯(cuò) ,它立即停止運(yùn)行。 輸入、輸出部分是 PC 與被控設(shè)備連接起來的部件。用戶設(shè)備需要輸入 PC 的各 種控制信號(hào) ,如位置開關(guān)、按鈕、傳感器等 ,通過輸入部件將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。輸出部件將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場所需要的強(qiáng)電信號(hào)并輸出 ,以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。 編程器是開發(fā)、維護(hù) PC 自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的外部設(shè)備。 PC 需要用編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試用戶程序 ,也用以監(jiān)視 PC 的工作情況。 可編程序控制器對(duì)用戶程序的執(zhí)行過程采用循環(huán)掃描的工作方式。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下 ,順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài) ,按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理 ,然后順序向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。為了提高運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性 ,并及時(shí)接收外來的控制命令 ,PC(在每次掃描期間 ,還進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器的通訊 ,其工作主要分以下五個(gè)階段。 （ 1） 自診斷階段。 PC 在每次掃描用戶程序以前 ,都先執(zhí)行故障自診斷程序 ,一般包括輸入輸出、存儲(chǔ)器、 CPU 等部分的故障判斷。一旦發(fā)現(xiàn)異常 ,PC 立即起動(dòng)關(guān)機(jī)程序 ,保 5 留現(xiàn)場的工作狀態(tài) ,把所有的輸出點(diǎn)置成“ OFFamp?！睜顟B(tài)后停機(jī) ,并發(fā)出報(bào)警信號(hào)和顯示出錯(cuò)誤信號(hào)。若自診斷正常 ,則繼續(xù)向下掃描。 （ 2） 與編程器等通訊階段。自診斷后 ,如果沒有發(fā)現(xiàn) 故障 ,PC 即檢查是否有編程器等的通訊請(qǐng)求 ,若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。 （ 3） 讀入現(xiàn)場信號(hào)階段。完成和外界通訊后 ,PC 即開始掃描各輸入點(diǎn) ,讀入各點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù) ,并把這些數(shù)據(jù)按順序?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器的狀態(tài)表中 ,供執(zhí)行用戶程序時(shí)使用。因此該階段也稱輸入采樣階段。 （ 4