【正文】 ................................................. 37 附 錄 ..................................................................................................... 38 外文資料翻譯 ........................................................................................ 50 1 前 言 1． 課題研究的研究背景和意義 自動生產(chǎn)線被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域后，對稱重技術(shù)提出了新的要求。通過實際重量與變速重量、目 標重量相比較，利用 PWM 脈沖控制舵機閥門旋轉(zhuǎn)角度，從而控制下料流量大小。 I 生產(chǎn)線自動稱重控制系統(tǒng) 摘 要 自動生產(chǎn)線被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域后，稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的簡單儀表，而且 是 工業(yè)控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的一個組成部分。利用電磁鐵控制稱重斗下料門開合，通過光電開關(guān)防止輔助斗物料溢出，利用報警器實現(xiàn)報警功能。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的簡單儀表，而且 是 工業(yè)控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的一個組成部分。這種稱重系統(tǒng)存在很多缺陷。這樣既浪費了人力，提高了企業(yè)的費用，又無法實現(xiàn)自動化生產(chǎn)管理。 電子稱的發(fā)展過程與其他事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜 ，由 粗糙 2 到精密 ， 由機械到機電結(jié)合再到全電子化 ， 由單一功能到多功能的過程。現(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲運技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可 或缺的組成部分。80 年代以來，我國通過自行研究 、 引進消化吸收和技術(shù)改造 ， 已由傳統(tǒng)的機械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)與一體化的電子衡器發(fā)展階段。 根據(jù)近些年來電子稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場的需求，稱重技術(shù) 的發(fā)展動向為：小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準確度高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向綜合性、組合性。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機，通常片內(nèi)都含有 CPU、 ROM、 RAM、并行 I/O、串行 I/O、定時器 /計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。 但是單片機對環(huán)境要求較高，一般要在干擾小的場地使用，指令復(fù)雜，對編程能力要求較高，可讀性差?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 總之，現(xiàn)代的工業(yè)自動化生產(chǎn)線中 ,多數(shù)產(chǎn)家都采用 PLC 作為自動化生產(chǎn)線的控制。圖 11 為系統(tǒng)框圖 。報警器需要按動停止按鈕將其復(fù)位。PLC 發(fā)出指令使舵機 閥門 始終保持在 0 度，輔助斗下料門全部開啟，大流量指示燈亮。慢速進料用于保障稱重的精度。開始進入下次稱重。 P L C手 動 運 行 按 鈕電 磁 鐵 失 電 按 鈕M 1 啟 動 按 鈕M 1 停 止 按 鈕電 磁 鐵 得 電 按 鈕停 止 按 鈕取 消 報 警 按 鈕自 動 運 行 按 鈕2 啟 動 按 鈕停 止 按 鈕M 2 停 止 按 鈕M 1 啟 動 按 鈕出 料 電 動 機 M 2小 流 量 進 料 指 示 燈M 1 啟 動 按 鈕M 1 停 止 按 鈕大 流 量 進 料 指 示 燈放 料 指 示 燈報 警 器進 料 電 動 機 M 1自 動 運 行 指 示 燈電 磁 鐵手 動 運 行 指 示 燈舵 機去 皮 按 鈕 圖 21 硬件框圖 PLC 的選擇 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一 7 類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(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生產(chǎn)過程。在PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，確定控制方案后，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。 （ 2）羅克韋爾公司 (包括 AB 公司 )PL 產(chǎn)品，目前有 SLC、 Micro Logix、Control Logix 等產(chǎn)品 。 8 西門子 S7200 相關(guān)模塊的確定 S7200PLC 是西門子公司的一種小型 PLC。 1．數(shù)字量輸入輸出 統(tǒng)計 （ 1） 手動、自動、停止需要 3 路輸入。 （ 5） 舵機閥門信號需要 1 路輸出。 （ 9） 自動指示燈、手動指示燈、放料指示燈、大流量指示燈、小流量指示燈需要 5 路輸出。選用一個模擬量輸入模塊： EM235（ 4 路模擬量輸入 ,1 路模擬量輸出）。 柱式傳感器的測量范圍都很大，一般最大可以達到幾百噸，它剛性好，抗過載能力強，加工也簡單，重量也比較輕。 柱環(huán)式傳感器由于本身的結(jié)構(gòu)特性目前大多僅用于測量拉力，其精度一般在 到 之間。 由以上內(nèi)容，本方案的稱重傳感器選擇剪切梁式傳感器。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇適合的傳感器，或采取適當?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 （ 4）電磁場對傳 感器輸出紊亂信號的影響。 2．靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望靈敏度越高越好。 3．對傳感器數(shù)量和量程的選擇 傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(shù)（支撐點數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定）而定。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。傳感器的輸出信號必 須大于或等于稱重變送器要求的輸入信號。 1． 托利多 MTB5 稱重傳感器 產(chǎn)品特點 （ 1） 獲得荷蘭 NMI 頒發(fā)的 OIML R60 C3 證書 （ 2） 安裝高度低 （ 3） 不銹鋼材質(zhì) （ 4） 焊接 密封，防護等級 IP68 （ 5） 防爆性能滿足 EEx ib tlc T4 要求 （ 6） 同 HBM Z6 兼容 （ 7） 可提供高溫傳感器，最高工作溫度為 200℃ （ 8）適用于包裝秤、皮帶秤和化工 等行業(yè)的配料稱重控制 。 12 續(xù)表 21 非線性 %. ≤177。 零點溫度系數(shù) %./ ℃ ≤177。通常采用 SMT 工藝，針對工 業(yè)過程的電阻應(yīng)變式信號傳感器而設(shè)計制造，適用于不同規(guī)格稱重傳感器。 1． AT10 模擬型稱重變送器規(guī)格 ，如表 22 AT10 稱重變送器規(guī)格 所示。C（最大相對濕度 85%無冷凝 ) 熱穩(wěn) 定性 20ppm / 176。 為防止變送器在運行過程中受到損壞，請始終保持金屬蓋子處于關(guān)閉狀態(tài)。 （ 2） 輸入電壓 的范圍 ： 20Vdc 至 28Vdc (24Vdc177。 （ 3） 本變送器連接的稱重傳感器的最大數(shù)量為 4 350 歐姆。 6． 模擬輸出 （ 1） AT10 變送器可選擇電壓或電流作為模擬輸出。 （ 5）使用跳線器 J1 選擇 010 V、 0 20mA 或 4 20mA 的模擬輸出。 （ 2） 當順時針旋轉(zhuǎn)微調(diào)筒時，會影響到濾波值的增加。舵機安裝了一個電位器或其它角度傳感器檢測輸出軸轉(zhuǎn)動角度，控制板根據(jù)電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。 （ 1） 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速由舵機無負載的情況下轉(zhuǎn)過 60176。 （ 2）轉(zhuǎn)矩 舵機扭矩的單位是 KG?CM，這是一個扭矩單位。、 180176。 塑料齒輪的舵機在超出極限負荷的條件下使用可能會崩齒，金屬齒輪的舵機則可能會電機過熱損毀或外殼變形。塑料軸的舵機如果使用金屬舵盤是很危險的，舵盤和舵機軸在相互扭轉(zhuǎn)過程中，金屬舵盤不會磨損，舵機軸會 在一段時間后變得光禿，導(dǎo)致舵機完全不能使用。從 新鄉(xiāng)市豫北電機有限公司 生產(chǎn)的 Y 系列三相異步電動機 中選擇合適的電動機。 Y 系列電機中心高 80－ 355mm。電壓 380V，頻率 50HZ。如風機、水泵、機床、起重及農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等。廣泛應(yīng)用于自動化加工生產(chǎn)線上材料或產(chǎn)品的輸送，傳遞 。 表 25 ZYE1P 圓形吸盤電磁鐵 參數(shù) 型號 D d H M P L 功率 吸引力 自重 防護等級 mm mm mm mm mm mm W N g ZYE1P20/15 Φ20 Φ8 15 M3 6 200 3 25 15 IP54 ZYE1P25/20 Φ25 Φ10 20 M4 6 200 4 50 50 ZYE1P30/22 Φ30 Φ12 22 M4 6 250 5 100 80 ZYE1P34/18 Φ34 Φ16 18 M4 6 250 6 180 90 ZYE1P40/20 Φ40 Φ18 20 M5 8 250 8 250 130 ZYE1P49/21 Φ49 Φ22 21 M6 8 300 10 400 230 ZYE1P50/27 Φ50 Φ20 27 M5 8 300 10 500 300 ZYE1P59/34 Φ59 Φ27 34 M8 10 300 12 700 560 ZYE1P65/30 Φ65 Φ26 30 M8 12 300 13 800 600 ZYE1P80/38 Φ80 Φ34 38 M8 12 300 14 1000 1100 ZYE1P100/40 Φ100 Φ42 40 M8 15 300 15 1200 1900 系統(tǒng)需要 吸引力應(yīng)大于 50N， 所以 選擇 ZYE1P30/22 圓形吸盤電磁鐵 。選擇歐姆龍 E3F3R31 2M 型光電開關(guān) 。 1 正常工作環(huán)境： （ 1） 周圍環(huán)境溫度不高于 +40℃，不低于 40℃ ； （ 2） 空氣相對濕度不大于 85%； （ 3） 連續(xù)工作 10 分鐘，溫升不超過 80℃ ； （ 4） 電源電壓在177。 中間繼電器 的選擇 DZ10 系列中間繼電器 (以下簡稱繼電器 )作為輔助繼電器，用于各種保護線路中，以增加主保護繼電器的觸點數(shù)量或觸點容量。 DZ10 系列中間繼電器 主要參數(shù)及技術(shù)性能： （ 1）額定電壓： 24V （ 2）動作值：為 3070%額定電壓值。 （ 6）功率消耗：當輸入激勵量為額定值時，繼電器的功率消耗不大于7W。作為電動機的過載 、短路保護之用。 2．控制電路斷路器 NB7S63 小型斷路器 (以下簡稱斷路器 )，適用于交流 50Hz，額定工作電壓 220V，額定電流至 63A 線路中，對線路進行遠距離控制分斷或自動信號控制分斷，同時對線路起過載和短路保護之用，也可以作為線路的不頻繁操作轉(zhuǎn)換之用。 （ 2）高亮 LED 發(fā)光，基本發(fā)光顏色 5 種 (紅、綠、黃、藍、白 )其他顏色可定制。 KM KM2 為接觸器； FR FR2 為電機過載 保護用的熱繼電器：； FQ FQ2 為 斷路 器 。 I/O 分配表如表 28 所示。 圖 24 PLC 外圍擴展電路 27 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 S7200 PLC 的編程軟件 PLC 控制軟件使用西門子 STEP7 軟件開發(fā)。 資源分配 在進行程序設(shè)計之前，要首先對相關(guān)資源進行分配。自動運行子程序的 功能是實現(xiàn)自動運行。停止進料子程序的功能是通過改變脈沖寬度使舵機旋轉(zhuǎn)到 180 度，將小料門全部關(guān)閉，停止進料。 選擇三維力控 軟件作為系統(tǒng)組態(tài)軟件。圖 41 為 I/O 設(shè)備的選擇 ，圖 42 圖 43 圖 44 分別為設(shè)備配置的第一步、第二步、第三步 。 DB 提供的標準點類型有：模擬 I/O 點、數(shù)字 I/O 點、累計點、控制點、運算點等。圖 46 為監(jiān)控系統(tǒng)主界面 。 此系統(tǒng)中分別對開關(guān)精靈、紅綠燈、轉(zhuǎn)向指示進行了相關(guān) 的動畫連接，從而可以動態(tài)的實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。實現(xiàn)了 稱重系統(tǒng)的自動 生產(chǎn)，使 稱重 效率、可靠性、 自動化程度、 安全性大大提高。這種控制系統(tǒng)的稱重精度較低 。在工作過程中，也可以通過去皮按鈕再次去皮，比較適合實際情況。他 們 嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。 最后我還要感謝 養(yǎng) 育 我的父母 。 PLC 的相關(guān)運行參數(shù)按用戶要求的速度和監(jiān)控系統(tǒng)在正常運行和跳閘條件下。 關(guān)鍵詞： 計算機控制系統(tǒng)，計算機監(jiān)控，電力驅(qū)動，異步電機，可編程邏輯控制器（ PLC） 1．介紹 近年來，隨著產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)的迅速變化，一些傳 統(tǒng)的大宗電器需要長時間被監(jiān)控?？删幊踢壿嬁刂破鳎?PLC）廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，因為它們價格便宜，易于安裝和應(yīng)用非常靈活。許多工廠在自動化進程中使用PLC，以減少生產(chǎn)成本，提高質(zhì)量和可靠性 [4][7]。一個三相異步電動機的功率因數(shù)控制器采用PLC 來提高功率因數(shù)，并保持整個控制條件下的電壓頻率比恒定。 本文提出了一種基于 PLC 的三相異步電動機的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。 2． PLC 作為系統(tǒng)控制器