【正文】 個(gè)系統(tǒng)，提出了所需要研究的問題主要是以下幾個(gè)方面： （ 1）了解旋轉(zhuǎn)式水泥包 裝機(jī)的工藝流程，熟悉整個(gè)進(jìn)程和各個(gè)機(jī)構(gòu)部件的動(dòng)作順序，畫出系統(tǒng)流程圖。而相對(duì)于散裝水泥而言，袋裝水泥容易搬運(yùn)，容易分類，容易計(jì)算數(shù)量，因此在實(shí)際應(yīng)用中用得比較多。固定式水泥包裝機(jī)的出灰嘴比較少，一般不超過四個(gè) ,因?yàn)闄C(jī)器不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以掛包裝袋的時(shí)候工人需要通過走動(dòng)才能完成插袋。 1旋轉(zhuǎn)電機(jī) 2水泥料入口 3計(jì)量系統(tǒng) 4壓縮水泥體積系統(tǒng) 5出料噴嘴 6水泥袋支撐座 7料位控制器 8導(dǎo)氣原件 9立軸 10包裝倉 圖 21 旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)模型圖 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)有很多動(dòng)作需要靠氣缸的推力來動(dòng)作，當(dāng)成品水泥料經(jīng)過振動(dòng)篩的振動(dòng)電機(jī)清除雜質(zhì)之后，進(jìn)入包裝機(jī)頂部的下料口，當(dāng)工人把水泥包裝袋掛入插袋口的時(shí)候，插袋口處的行程開關(guān)被啟動(dòng)，隨即把已插袋的信號(hào)傳給微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)控制地下料 口處地電磁閥啟動(dòng)，氣缸閘板控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使出料嘴被打開，此時(shí)地葉輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將水泥灌裝到水泥包裝袋重，當(dāng)袋裝地水泥達(dá)到要求地重量時(shí)，稱重傳感器把信號(hào)送給微機(jī)，微機(jī)再控制電磁閥，通過氣缸動(dòng)作，關(guān)閉出料嘴定制灌裝。 旋轉(zhuǎn)式包裝機(jī)有多個(gè)下料嘴，每個(gè)下料嘴又由不同的包裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，而每一個(gè)地包裝結(jié)構(gòu)都是由三個(gè)部分構(gòu)成：第一個(gè)是水泥喂料灌裝系統(tǒng)，由漏斗和葉輪喂料器以及傳動(dòng)部件組成；第二個(gè)是自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)，由電子稱以及包裝部件構(gòu)成；第三個(gè)是自動(dòng)控制系統(tǒng)，由氣動(dòng)控制箱和電氣控制柜，以及一些氣動(dòng)元件構(gòu)成。整個(gè)機(jī)構(gòu)中的電源和電信號(hào)的傳遞通過滑環(huán)體來完成，而氣動(dòng)裝置所需的氣源有專門的導(dǎo)氣部件進(jìn)行傳遞。到此，一個(gè)灌裝的過程結(jié)束。它的一整個(gè)工作過程如下： 輸送皮帶電機(jī) —— 斗式提升機(jī) —— 水泥振動(dòng)篩 —— 儲(chǔ)料中間倉 —— 可控螺旋閘門 —— 可控下料機(jī) —— 旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī) —— 卸包電機(jī) —— 理順電機(jī) —— 清包電機(jī) —— 皮帶傳送電機(jī)。 功能模塊的分析與設(shè)計(jì) 對(duì)于旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)來說，這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行方式有兩種：第一種是聯(lián)鎖，第二種是人工手動(dòng)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，有時(shí)我們希望能 夠檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流，為此，我們需要把一個(gè)電流互感器接在電動(dòng)機(jī)的三相輸入電源前端，最后再把電流互感器的兩根出線與兩個(gè)電流表相連。把開關(guān) SB2往下按，此時(shí)，在系統(tǒng)中的接觸器線圈 KM1 馬上得電，接觸器 KM1處于自保狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行，把開關(guān) SB1 往下按，接觸器線圈開始斷電，觸點(diǎn)被打開，電動(dòng)機(jī)斷電，停止了運(yùn)行 [3]。電機(jī) 的調(diào)速有很多的方法，在以前，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，主要是運(yùn)用調(diào)整電壓、串級(jí)等方法。 PID 控制器最早出現(xiàn)在 20 世紀(jì)初，因?yàn)樾怨芊€(wěn)定，構(gòu)成也比較簡單，所以問世之后在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用。在求出 G（ s）之后，就可以把這個(gè)結(jié)果送入變頻器當(dāng)中改變電機(jī)的速度進(jìn)行工作了 [4]。在這次的研究中，我們確定 PID 參數(shù)的方法是科學(xué)的計(jì)算和仿真。 圖 25 變頻器的等效模型 變頻器在有一些特殊的情況下需要三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電，三相異步電動(dòng)機(jī)的輸入可以看成是定幅值，而輸出可以看成是轉(zhuǎn)速。 圖 27有調(diào)節(jié)器地閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 因?yàn)樽冾l器的參數(shù)是可知的，三相電機(jī)的參數(shù)也是已知的或者是可以求得出來的，所以我們就可以容易的計(jì)算出在等效模型中不同的參數(shù)地值，由此，我們也就可以知道了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)， G（ s） =（ 500/6s+100） *（ +299），求得的反饋值為 [7]。如圖 28為計(jì)量系統(tǒng)的構(gòu)成框圖，整個(gè)系統(tǒng)基于單片機(jī)信號(hào)采集與處理的條件下進(jìn)行控制動(dòng)作。機(jī)械稱靠機(jī)械的位移來控制物料的流入，這種方法太古老，太原始，因?yàn)闄C(jī)械裝 置在生產(chǎn)的過程當(dāng)中自身就有很多設(shè)計(jì)的缺陷，這肯定多多少少都會(huì)影響到稱的精度。所以我們?yōu)榱嗽鰪?qiáng)包裝 機(jī)的計(jì)量精度，以及讓整個(gè)系統(tǒng)在面對(duì)干擾時(shí)不那么容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)出此系統(tǒng)。在此計(jì)量系統(tǒng)中還包含了一個(gè)顯示頻和一個(gè)按鈕鍵盤，顯示頻用來顯示數(shù)值，按鈕鍵盤用來修改數(shù)據(jù)，輸入袋重值以及其他標(biāo)準(zhǔn)值等。如果采樣不夠準(zhǔn)確與迅速，時(shí)間過程會(huì)影響計(jì)量的精度。 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 系統(tǒng)是 PLC 的最基礎(chǔ)的組成部分，是 PLC 完成各種控制功能必不可少的組成部分。對(duì)模擬的 I/O 接口的輸出部分來說，它的主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗的匹配，波形的校正功率的放大。第二種我們稱作中型機(jī)， I/O 點(diǎn)的數(shù)量在 256— 2048 點(diǎn)之間，模擬量的數(shù)目在 64— 128 之間。而對(duì)于大型機(jī)而言，它們的電源、 CPU 都是需要做熱備份的。之后就關(guān)掉了 輸入地端口，隨后開始程序的執(zhí)行階段。設(shè)計(jì)和選型主要是基于一些工藝設(shè)計(jì)的要求和系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用來完成?？梢园凑諆r(jià)格來分析選擇 ，以滿足性價(jià)比的要求。還需要一個(gè)速度調(diào)節(jié)模擬量輸入，一個(gè)速度反饋模擬量輸入 [12]。我們把實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容分為十一步，分別如下： 第一步：按下綠色啟動(dòng)按鈕 1，檢查啟動(dòng)的順序是不是正確，指示燈是否有顯示。第三步：按下紅色的緊急停止按鈕 1，查看全部設(shè)備是否停止工作。啟動(dòng)順序：首先啟動(dòng)皮帶輸送電機(jī)，經(jīng)過 6s 之后清包機(jī)運(yùn)行，再經(jīng)過 6s 之后理順機(jī)運(yùn)行，再經(jīng)過 6s 之后，卸包機(jī)工作，經(jīng)過 6s 之后，旋轉(zhuǎn)式包裝機(jī)運(yùn)行，再經(jīng)過 6s 之后，下料機(jī)開始下料。第九步：實(shí)驗(yàn)性的把旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)水泥料倉裝滿，檢查下料機(jī)能不能正常停止下料。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 3 計(jì)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理及設(shè)計(jì) 電阻應(yīng)變式稱重傳感器是由兩個(gè)部分構(gòu)成的：第一個(gè)是電阻應(yīng)變片；第二個(gè)是應(yīng)變片測(cè)量電路。如果使金屬材料，電阻的變化就是由導(dǎo)體地尺寸效應(yīng)來決定。這時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際工作 時(shí)的特性曲線和理想的特性曲線，我們把這兩個(gè)曲線之間的偏差，叫做非線性誤差。 儀表發(fā)大器的工作原理與特點(diǎn) 儀表放大器是一種閉環(huán)增益組件，這個(gè)組件不僅具有差分輸入，而且對(duì)參考端能夠單端輸出。差分輸入方式唯一能夠?qū)Σ钅Ｐ盘?hào)產(chǎn)生放大地作用，它對(duì)共模信號(hào)不產(chǎn)生發(fā)達(dá)作用，只是產(chǎn)生跟隨作用，增加了工模抑制比，這樣和一些簡單的放大器相比，儀表放大器的共模抑制能力也有了很大的改進(jìn)。這個(gè)放大器所需的電流非常的小，只需要達(dá)到 80微安的電流就可以正常進(jìn)行工作，有很好的交流特性，也有很好的直流特性。 AD627還有非常高地 cmrr 特性，所以系統(tǒng)基本上不存在傳輸線地干擾。而且 因?yàn)榉答伃h(huán)的存在， A1的輸出電壓等于反向輸出電壓， Q2的電流等于 Q1的電流。 逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器的工作原理 逐次逼近型轉(zhuǎn)換器包括五部分：第一 個(gè)部分是采樣保持電路，第二個(gè)部分是比較器，第三個(gè)部分是 D/A 轉(zhuǎn)換器，第四個(gè)部分是逐次逼近寄存器，第五個(gè)部分是邏輯控R E F I NR 1R 8R 7 R 6R 4R 3R 2R 5A 1++A 2+ V s V s+ V s V s V s+ I N廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 制單元。這樣，計(jì)量的精度就得到了很大的保證。 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率受到 D/A 轉(zhuǎn)換器的限制，所以 A/D 轉(zhuǎn)換器一般用電阻分壓式結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)的特點(diǎn)與選型 單片機(jī)的特點(diǎn) 在我們研究的這個(gè)水泥包裝機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)中，我們選擇芯片主要是根據(jù)高性價(jià)比、安全、可靠、模塊化的要求來選型。兩個(gè)外接的晶體引腳 XTAL1/XTAL2。 29號(hào)引腳為 PSEN，可以當(dāng)做讀選通信號(hào)。 在這個(gè)水泥包裝機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)中，關(guān)于單片機(jī)的設(shè)計(jì)語言，我們采用了 C語言。而且，它還能夠控制系統(tǒng)的硬件，而且它的運(yùn)算速度還非常的快，編譯的效率非常的高。 圖 41系統(tǒng)程序流程圖 首先，在系統(tǒng)得電開機(jī)之后，此時(shí)的系統(tǒng)立即進(jìn)行初始化，開始初始化設(shè)置。如此反復(fù)，進(jìn)行循環(huán) [15]。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 數(shù)據(jù)的采樣分析 數(shù)據(jù)采樣是程序執(zhí)行時(shí)必不可少的一部分，圖 43展示的就是數(shù)據(jù)采樣的流程圖。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 43 數(shù)據(jù)采樣流程圖 下面我們用 C語言的形式展現(xiàn)出來： 開 始啟 動(dòng) A D 5 7 4讀 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 計(jì) 算結(jié) 束是否采 集 次 數(shù) 是 否達(dá) 到 要 求廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 { unint idata dig[10]。實(shí)驗(yàn)性的給閘板一個(gè)關(guān)閉信號(hào)，看它能不能夠正常關(guān)閉；給掉袋機(jī)構(gòu)一個(gè)信號(hào)，看它能不能夠正常執(zhí)行掉袋操作； 第二步：調(diào)整零點(diǎn)，當(dāng)稱重傳感器上沒有東西的時(shí) 候，可以調(diào)節(jié)放大器的調(diào)零電路，把第二級(jí)放大的輸出調(diào)為零； 第三步：把固定的重物放在稱重傳感器上，改變放大器放大的倍數(shù)，直至第二級(jí)放大的輸出達(dá)到 11V； 第四步：查看單片機(jī)是不是能夠接受到各種信號(hào)，比如插袋的信號(hào)； 第五步：要停止水泥物料進(jìn)入包裝袋，需要關(guān)閉出灰嘴處的閘板，但閘板的關(guān)閉需要的時(shí)間，所以要使單片機(jī)提前發(fā)出關(guān)閉閘板的信號(hào)，這種時(shí)間參數(shù)的控制要經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)來確定。計(jì)量系統(tǒng)采用微機(jī)技術(shù)，選取單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大的增強(qiáng)了計(jì)量系統(tǒng)的抗干擾能力和計(jì)量的準(zhǔn)度和精度。因此，只能在日后的實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，讓這個(gè)系統(tǒng)更加完善。此外，還要感謝鹿山學(xué)院，感謝鹿山學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)與老師，很高興能在這樣一座美麗的學(xué)校學(xué)習(xí)生活四年，我在這里學(xué)到了很多，謝謝你們。 Applications,20xx, 3:10541059 [9]劉詒榮 . 旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)計(jì)量控制 [J]. 計(jì)量技術(shù) ,20xx,(12):5960. [10]王庭有 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M].第 2版 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx. [11]阮友德 . 電氣控制與 PLC[M].北京：人民郵電出版社， 20xx. [12]汪道輝 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M].第 2版 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. [13]董景新，趙長德，熊沈蜀，等 .控制工程基礎(chǔ) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 20xx. [14]張?chǎng)?. 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].第 2版 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. [15]黃勤 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 20xx. 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 致謝：首先非常感謝我的論文導(dǎo)師潘宇老師在我的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)階段對(duì)我的悉心指導(dǎo)，潘宇老師在論文指導(dǎo)上給我提供了很多的幫助，使我的動(dòng)手能力和分析能力有了很大的提高。此次所研究出的設(shè)計(jì)方案雖然達(dá)到了設(shè)計(jì)初期的想法與要求，但是為了證明設(shè)計(jì)的成功，還需要在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行檢驗(yàn)，只有在實(shí)際生 產(chǎn)中能進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，才能證明設(shè)計(jì)的成功性。本控制系統(tǒng)以 PLC 為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出較高自動(dòng)化的產(chǎn)品為目標(biāo)。 unint idata i=0 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) 關(guān)于計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，首先的任務(wù)是要查看每一個(gè)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的信號(hào)是不是正常的，另一個(gè)要查看的是測(cè)量的值和實(shí)際的值有什么區(qū)別，是不是一樣的。這種計(jì)算方法非常迅速，能夠在 15ms 之內(nèi)對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行 8次的檢測(cè)，而且次與次之間的測(cè)量時(shí)間非常的短，只有 。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。在這之后，就可以開始進(jìn)入主循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)按順序執(zhí)行程序，第一步要檢測(cè)的是在插袋口有沒有插袋，如果沒有接收到插袋信號(hào)，再去查看有沒有按鍵信號(hào)，在有按鍵的情