【正文】 動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動打開缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉。 2．按下啟動按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。通過可編程控制器（ PLC）與電機(jī)（包括礱谷機(jī)、振蕩電機(jī)、碾米機(jī)、真空泵及鼓風(fēng)機(jī)）以及其他外部硬件（電磁閥，傳感器）相連實(shí)現(xiàn)了整個大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計。本章 詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并對硬件的每一個部分進(jìn)行了分析。 ：系統(tǒng)采 用先進(jìn)控制方式，大大降低了工程成本，并由于系統(tǒng)組態(tài)及結(jié)構(gòu)簡單，這使得可維護(hù)性增強(qiáng)。所以本設(shè)計選用 PLC 作為系統(tǒng)控制機(jī)。 PLC 的輸入、輸出模塊與主模塊組裝在一起，不需要另外的接口，可以直接與行程開關(guān)等傳感器及驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁線圈連接在一起，使控制系統(tǒng)比較簡單。且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍一般從 到若干天或更長。屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在μ m數(shù)量級，而不會出現(xiàn)抖動。為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 PLC 還配有自檢和監(jiān)控功能。而 PLC 的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描中，屬于串聯(lián)工作方式。而 PLC 采用存儲邏輯 ，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存內(nèi)，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故成為“軟接線”。 控制系統(tǒng)一般采用 PLC 控制或繼電器 接觸器控制系統(tǒng)。 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證 由基于 PLC 的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝過程可知，整條生產(chǎn)線三個單元功能相對獨(dú)立且分散，但又需要相互連鎖協(xié)調(diào)。 3．保 證出糙率和大米加工精度。傳統(tǒng)的大米加工生產(chǎn)線多采用繼電器 [8]控制電路實(shí)現(xiàn)控制要求，機(jī)械觸點(diǎn)多，可靠性差，控制設(shè)備體積大。包括 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖， PLC 控制系統(tǒng)程序的編制方法選擇，主要模塊程序設(shè)計和模擬量輸入的算法設(shè)計。 第二章講述系統(tǒng)概述及控制方案設(shè)計，包括制系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，大米加工生產(chǎn)線 集中控制系統(tǒng)方案選擇論證。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。它的應(yīng)用可大致歸納為如下幾類：邏輯控制、運(yùn)動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、多級控制。 為了提高系統(tǒng)的自動化水平，解決大米生產(chǎn)中產(chǎn)生的這些問題，利用現(xiàn)代化的 PLC 與 MCGS 組態(tài)結(jié)合的集中控制技術(shù)，在一定程度上能夠提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，克服人為的不穩(wěn)定因素，為現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的物質(zhì)條件，以達(dá) 到系統(tǒng)自動化控制和系統(tǒng)升級的目的。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá) 20%，而對于這些小型的系統(tǒng)來說，配置一個如此高速的處理機(jī)沒有任何必要，因為這些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用可編程序邏輯控制器（ PLC） [1]控制小型的，而又不是 很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)中是非常適合的。本次設(shè)計的大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是以PLC 為核心控制器，并結(jié)合昆侖組態(tài)軟件 MCGS，輔以光電傳感器，繼電器等實(shí)現(xiàn)的可遠(yuǎn)程控制的集成系統(tǒng)。而生產(chǎn)過程自動控制是自動控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過程的具體應(yīng)用，是自動化技術(shù)的重要組成部分。 PLC 于 20 世紀(jì) 60 年代末期在美國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組 態(tài)，完成最終的自動化控制工程。 本論文是對現(xiàn)在大量使用的大米生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化設(shè)計改造。 PLC 的簡介 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller ）簡稱 PLC, 是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺工業(yè)控制專用計算機(jī) [2]。 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 3 論文主要研究內(nèi)容 本篇論 文主要論述了如何用三菱 FX2N 系列 PLC 設(shè)計大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)。通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動稱量控制； 3．原料由稱量漏斗進(jìn)入礱谷缸，當(dāng)原料達(dá)到礱谷缸設(shè)定的位置時，關(guān)閉進(jìn)料閥門開始礱谷，礱谷后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行 谷糙分離，分離時，糙米預(yù)存缸的進(jìn)料閥門打開； 4．谷糙分離完畢后，糙米預(yù)存缸內(nèi)開始進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后，起動振動電機(jī)篩選碾好的大米，利用鼓風(fēng)機(jī)與高壓空氣推出大米，通過高壓輸管送入料籠。 第三章是本次論文設(shè)計的核心部分之一：控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。 第五章講述的是監(jiān)控界面的設(shè)計。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械和電氣化程度的提高，新技術(shù)產(chǎn)品 PLC 由于其特有的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地用于糧食加工行業(yè)。 根據(jù)課題要求，該控制系統(tǒng)的設(shè)計主要有以下內(nèi)容： 1．真空吸料：用一臺真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)； 2．稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工需要量，通過稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動稱量控制； 3．礱谷控制：檢測壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時實(shí)現(xiàn)自動礱谷控制； 4．大米接收：礱谷完畢，啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動打開缸門，利用鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉。這需要一個控制系統(tǒng)進(jìn)行指揮控制。 PLC 的控制與繼電器的控制差別有以下幾個方面。其接線少，體積小，因此靈活性和擴(kuò)展性都很好。 繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。能檢查出自身的故障。 繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開閉動作一般在幾十 ms 數(shù)量級。 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 7 繼電器邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時間控制。用戶可以根據(jù)需要在程序中設(shè)置定時值，然后由軟件來控制定時時間 [8]。 PLC 根據(jù)類似于繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計，簡單明了。下面是 對選定方案的分析： ：由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開關(guān)量信號，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。 A．吸料漏斗物位的控制； B．欲量漏斗物位的控制； 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 C．壟米，碾米時間限制； D．閥門受阻時進(jìn)行故障報警； E．整個工作流程的自動化。硬件設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)完成相應(yīng)的功能，并組成一個統(tǒng)一的整體。 本次設(shè) 計的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 所示： 谷倉 吸料漏斗 預(yù)量漏斗 稱量漏斗 壟谷缸 壟谷電機(jī) 碾米缸 KV1 KV3 KV4 KV2 KV6 KV5 KV7 鼓風(fēng)機(jī) KV8 KV9 碾米電機(jī) KV10 KV11 KV12 電動閥 KV15 振動電機(jī) 空氣電磁閥KV14 排氣電磁閥 KV13 真空泵 行程 開關(guān) 1 行程 開關(guān) 2 KV16 圖 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 其主要工作原理如下： 接通電源后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置；按下啟動按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)，等光電開關(guān) 1 檢測到原料到位后，關(guān)閉真空泵，打開吸料漏斗開關(guān)門電磁閥 KV1 吸料漏斗空氣閥 KV16，使原料由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗； 重復(fù)該步驟直至光電開關(guān) 2 檢測原料到位后，關(guān)閉 KV1，打開預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥 KV3， KV2 及預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥 KV4， KV5，讓原料快速落入稱量漏斗內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時間后，關(guān)閉所打開的 KV3， KV2 及 KV4， KV5，進(jìn)行稱量，稱量結(jié)束后，把所測量的數(shù)值傳送給 MCGS 觸摸屏； 完成稱量步驟后，打開稱量漏斗高壓空氣電磁閥 KV6， KV7，讓待加工的原料由稱量漏斗落入礱谷缸內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 11 元器件選擇及依據(jù) 根據(jù)控制系統(tǒng)的各項分析以及對元器件的要求，為滿足系統(tǒng)功能，系統(tǒng)需要的主要元器件有 PLC控制器、壓力傳感器、稱重傳感器、光電傳感器、礱谷機(jī)、碾米機(jī)、電磁閥等， 下面對幾個主要的器件功能進(jìn)行介紹： FX2N PLC介紹 三菱 FX2N 運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。 在 基本單元 上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行 16256 點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。 外部設(shè)備 相互通信，串行 數(shù)據(jù)傳送 ， ASCII code 印刷， HEX ASCII 變換， 校驗碼 等。智能傳感器可以是集成的，也可以是分離件組裝的。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡單實(shí)用的補(bǔ)償計算軟件，存儲在微處理器芯片中進(jìn)行各項誤差修正和補(bǔ)償。通常把模擬式稱重傳感器加數(shù)字接線盒模式稱為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。被廣泛應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)中，作為稱量、測力等自動控制元件。5176。篩片設(shè)計從機(jī)器旁邊取出，在不拆除機(jī)器框架情況下，篩片更換迅速、容易。 在這次大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計中，觸摸屏的使用加深了自動化的程度，我們不僅可以通過 PLC 的在上位機(jī)的線上監(jiān)控功能查詢加工情況，更能直接通過MCGS 直觀圖像獲取我們大米加工 所進(jìn)行的流程，大米實(shí)時加工量，及歷史加工量的記錄，也能直觀的找到報警記錄，同時我們可以直接在觸摸屏上對加工物料量進(jìn)行調(diào)整設(shè)置等，極大地便利了加工生產(chǎn)線的操作。系統(tǒng)還要求 6 臺電機(jī)運(yùn)行，所以需接接觸器線大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 圈。 表 模擬量輸入所需各元器件功能及所占 PLC通道 項 目名稱 模擬量輸入通道 備 注 總通道 稱量測量變送模塊 1 一次礱谷所需原料顆粒的重量 1 個通