【正文】 ............. 2 功能模塊的分析與設(shè)計(jì) .............................................................................. 4 振動(dòng)篩控制電路的簡(jiǎn)介 ................................................................... 4 包裝機(jī)控制電路的簡(jiǎn)介 ................................................................... 5 旋轉(zhuǎn)速度控制的簡(jiǎn)介 ....................................................................... 6 計(jì)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 ............................................................................... 8 包裝機(jī) PLC 的選型 ................................................................................... 11 控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) ........................................................................................ 13 3 計(jì)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................... 15 電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理及設(shè)計(jì) .................................................... 15 電阻應(yīng)變片 ..................................................................................... 15 應(yīng)變片測(cè)量電路 ............................................................................. 15 儀表放大器的原理及設(shè)計(jì) ........................................................................ 16 儀表發(fā)大器的工作原理與特 點(diǎn) ..................................................... 16 儀表放大器的選取 ......................................................................... 17 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理及設(shè)計(jì) ................................................... 18 逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器的工作 原理 ............................................. 18 A/D 轉(zhuǎn)換器的電路實(shí)現(xiàn) ................................................................. 19 單片機(jī)的特點(diǎn)與選型 ................................................................................ 20 單片機(jī)的特點(diǎn) ................................................................................. 20 單片機(jī)的引腳說明 ......................................................................... 21 4 計(jì)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................... 23 系統(tǒng)流程分析 ............................................................................................ 23 稱重控制程序 ............................................................................................ 24 數(shù)據(jù)的采樣分析 ........................................................................................ 27 計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) ........................................................................................ 30 5 總結(jié) ....................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 32 致 謝 ......................................................................................................................... 33 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 課題來源與意義 水泥包裝最早出現(xiàn)在上世紀(jì) 60 年代，在我國(guó)也有了幾十年的生產(chǎn)經(jīng)歷。所以，我們的旋轉(zhuǎn)式水泥包裝的電氣控制系統(tǒng)，有很多需要改進(jìn)的地方。旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)的電氣控制部分，主要是通過PLC 來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，通過高度自動(dòng)化來節(jié)省勞動(dòng)力和節(jié)省能耗；計(jì)量系統(tǒng)則是通過單片機(jī)的采樣、計(jì)量來提高精度，加上其他硬件的輔助，大大增強(qiáng)了計(jì)量裝置的可靠性和安全性。 （ 2）旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)控制的研究；包含硬件和軟件，畫出電氣控制原理圖，確定控制方案。水泥包裝也自然地成為其中必不可少地一部分。旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)的出灰嘴比較多 ,普遍的有 8嘴、12 嘴、 14 嘴，因?yàn)榘b機(jī)可以旋轉(zhuǎn)，所以在插放水泥袋的時(shí)候工人可以不用移動(dòng)，等包裝機(jī)的出灰嘴轉(zhuǎn)到自己前面時(shí)在插入水泥袋，完成灌裝。同時(shí)在插袋口處的壓袋器也收到單片機(jī)發(fā)來的信號(hào)進(jìn)行壓袋，當(dāng)水泥包裝袋轉(zhuǎn)到預(yù)定的掉袋位置時(shí)，卸包機(jī)工作，推動(dòng)水泥袋掉到固定位置 [13]。這些全部的構(gòu)件都將安裝在一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)地系統(tǒng)上，而包裝倉與每一個(gè)漏斗的上部相連。包裝機(jī)的插袋方式主要有人工手動(dòng)插袋和機(jī)器插袋兩種方式。當(dāng) 水泥袋旋轉(zhuǎn)到固定的卸包位置后，微機(jī)系統(tǒng)收到形成開關(guān)發(fā)來的信號(hào)，指示卸包機(jī)工作，將水泥袋推入卸包處的輸送皮帶，卸包過程完成。振動(dòng)篩的作用是清除掉水泥料中的雜 質(zhì)廢物，中間倉則是儲(chǔ)料系統(tǒng)，控制物料的流量則需要用到的是螺旋閥門，下料機(jī)負(fù)責(zé)物料的均勻向下輸送，而包裝好的水泥包則是通過卸包機(jī)進(jìn)行卸包，調(diào)整水泥包的輸送等方向用到的是理順機(jī)，掃除包裝袋上的水泥用到的是清包機(jī)，而其余的水泥灰塵則是通過收集之后由螺旋輸送機(jī)再重新運(yùn)到提升機(jī)中。手動(dòng)運(yùn)行主要是在檢修時(shí)和發(fā)生故障需要恢復(fù)時(shí)用到，聯(lián)鎖自動(dòng)運(yùn)行應(yīng)用于正常工作狀態(tài)，只需按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)即可自動(dòng)聯(lián)鎖運(yùn)行。這些，就可以觀察到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流了。當(dāng)把萬能開關(guān)向左轉(zhuǎn)到一定的位置的時(shí)候，在萬能開關(guān)中的其余兩對(duì)觸點(diǎn)開始閉合，在這個(gè)時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)處在自動(dòng)運(yùn)行的聯(lián)鎖狀態(tài)?，F(xiàn)在，由于變頻技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的速度控制，多數(shù)采用變頻器控制。下圖 24 為 PID 控制器的結(jié)構(gòu)圖。 PID 控制器參數(shù)分析 在這個(gè)控制系統(tǒng)中，關(guān)鍵的地問題是對(duì) PID 控制器地參數(shù)地研究。我們要弄懂一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，就必須要了解構(gòu)成這個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并且了解它的數(shù)學(xué)模型，這樣之后，計(jì)算機(jī)才能夠準(zhǔn)確的分析出來 [5]?？梢源蟾诺陌阉鼈儺?dāng)作一階慣性的K 1 K 2V m+1t 1 sV b廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 環(huán)節(jié)。這樣也就可以知道了實(shí)際地等效原理圖。 K f A m++fM3 7 5C D 178。機(jī)械稱的工作原理需要用到杠桿原理，但是杠桿工作久了會(huì)引起摩擦，而大大降低了杠桿動(dòng)作的速度。 計(jì)量系統(tǒng)在水泥包裝機(jī)系統(tǒng)中是這樣工作的：檢查系統(tǒng)設(shè)備是否正常，是否存在備妥信號(hào)，設(shè)備如無異常，則可正常開機(jī)，旋轉(zhuǎn) 式水泥包裝機(jī)開機(jī)運(yùn)行，插袋工作靠人工操作，插量系統(tǒng)把原有的皮重?cái)?shù)值清零，這時(shí)下料器下的閘板被打開，葉輪電機(jī)開始工作旋轉(zhuǎn)，水泥料往下灌裝，在這個(gè)時(shí)候，計(jì)量系統(tǒng)不斷的接收著稱重傳感器傳S T C 8 9 C 5 2P 1 . 0 P 1 . 1光 耦 光 耦固 態(tài) 繼 電 器 控 制 輸 出閘 板 葉 輪 電 機(jī)控 制 機(jī) 構(gòu)掉 袋 控 制機(jī) 構(gòu)P3.2P3.3P3.4P3.5鍵 盤 顯 示 接 口鍵 盤 6 位 L E DP1.3P1.2P0.7P0.0光 耦? ?A D 轉(zhuǎn) 換 器? ?稱 重 傳 感 器第 一 級(jí) 放 大第 二 級(jí) 放 大光 耦 光 耦插 袋 位 信 號(hào) 掉 袋 位 信 號(hào)廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 來的物料袋的袋重信號(hào)并通過顯示屏顯示出來。 計(jì)量精度的分析 老式包裝機(jī)的缺點(diǎn)：（ 1）還采用 8位的 AD 轉(zhuǎn)換器，測(cè)量精度不夠，顯示精度只能夠達(dá)到 ，計(jì)量精度只能達(dá)到 ；（ 2）零點(diǎn)地調(diào)節(jié)，稱重?cái)?shù)值的設(shè)定與改變都是通過電位器來調(diào)節(jié)，可是水泥廠粉塵多，污染大，電位器容易損壞，不夠穩(wěn)定；（ 3）抗干擾能力差，干擾信號(hào)容易通過檢測(cè)信號(hào)線串入，且大型設(shè)備的開停容易產(chǎn)生電壓波動(dòng)，影響計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 改進(jìn)策略分析：（ 1）使用分辨率為 12 位的 AD 轉(zhuǎn)換器，這樣顯示分辨率就能達(dá)到 10g，稱重漂移值＜ 10g；（ 2）采用電磁鐵控制 閘板，當(dāng)袋重達(dá)到 80%時(shí)，關(guān)掉第一個(gè)閘板，降低水泥灌裝速度，這樣當(dāng)達(dá)到袋重關(guān)閉第二塊閘板時(shí)，水泥袋誤差就能最大限度的減??；（ 3）在單片機(jī)設(shè)計(jì)中設(shè)置自動(dòng)清零功能，保證零點(diǎn)的準(zhǔn)確性（ 4）調(diào)整下料機(jī)構(gòu)拉桿的長(zhǎng)度，使閘板卡輪卡塊處在最佳的間隙，這樣可以大大的減少滯后時(shí)間，提高計(jì)量精度；（ 5）要保證閘板的質(zhì)量，經(jīng)常檢查閘板的磨損情況，保證閘板能夠自由開合；（ 6）要確保旋轉(zhuǎn)拐臂軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，調(diào)整開啟拉桿的高度；（ 7）電磁鐵要垂直安裝，不能夠傾斜，傾斜將會(huì)影響電磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)滯后時(shí)間，所以電磁鐵的安裝很重要。而其他可選的部件主要有：外存儲(chǔ)器、通訊接口、擴(kuò)展接口等，它們主要的功能是存儲(chǔ)程序、編程、進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)功能測(cè)試等等 [8]。對(duì)輸入部分來說，它的功能是將來源于受控對(duì)象的仿真量，變成可編程序控制器能夠識(shí)別和處理地?cái)?shù)字量。第三種我們稱作大型機(jī)， I/O點(diǎn)的數(shù)量為 2048 點(diǎn)以上，模擬量的數(shù)目在 128— 512 之間 [9]。下圖 29是小型的 PLC 的結(jié)構(gòu)框圖。對(duì)于 PLC 的程序執(zhí)行階段，它的工作過程是，對(duì)于 PLC 程序執(zhí)行階段，其工作