【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(shí)際重量與變速重量、目 標(biāo)重量相比較，利用 PWM 脈沖控制舵機(jī)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(gè)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(bào)警器實(shí)現(xiàn)報(bào)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(gè)組成部分。這種稱重系統(tǒng)存在很多缺陷。這樣既浪費(fèi)了人力，提高了企業(yè)的費(fèi)用，又無法實(shí)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(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化 ， 由單一功能到多功能的過程?，F(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(yùn)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(jìn)消化吸收和技術(shù)改造 ， 已由傳統(tǒng)的機(jī)械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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?yàn)椋盒⌒突?、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向綜合性、組合性。單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，通常片內(nèi)都含有 CPU、 ROM、 RAM、并行 I/O、串行 I/O、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。 但是單片機(jī)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(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 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(bào)警器需要按動停止按鈕將其復(fù)位。PLC 發(fā)出指令使舵機(jī) 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(jìn)料用于保障稱重的精度。開始進(jìn)入下次稱重。 P L C手 動 運(yùn) 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(bào) 警 按 鈕自 動 運(yùn) 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(jī) M 2小 流 量 進(jìn) 料 指 示 燈M 1 啟 動 按 鈕M 1 停 止 按 鈕大 流 量 進(jìn) 料 指 示 燈放 料 指 示 燈報(bào) 警 器進(jìn) 料 電 動 機(jī) M 1自 動 運(yùn) 行 指 示 燈電 磁 鐵手 動 運(yùn) 行 指 示 燈舵 機(jī)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(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生產(chǎn)過程。在PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，確定控制方案后，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)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．?dāng)?shù)字量輸入輸出 統(tǒng)計(jì) （ 1） 手動、自動、停止需要 3 路輸入。 （ 5） 舵機(jī)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(gè)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(dá)到幾百噸，它剛性好，抗過載能力強(qiáng)，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(jìn)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(dāng)?shù)拇胧瑴p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(diǎn)數(shù)（支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定）而定。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)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(diǎn) （ 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(hù)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(diǎn)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(jì)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(yùn)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(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)微調(diào)筒時(shí)，會影響到濾波值的增加。舵機(jī)安裝了一個(gè)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(jī)無負(fù)載的情況下轉(zhuǎn)過 60176。 （ 2）轉(zhuǎn)矩 舵機(jī)扭矩的單位是 KG?CM，這是一個(gè)扭矩單位。、 180176。 塑料齒輪的舵機(jī)在超出極限負(fù)荷的條件下使用可能會崩齒，金屬齒輪的舵機(jī)則可能會電機(jī)過熱損毀或外殼變形。塑料軸的舵機(jī)如果使用金屬舵盤是很危險(xiǎn)的，舵盤和舵機(jī)軸在相互扭轉(zhuǎn)過程中，金屬舵盤不會磨損，舵機(jī)軸會 在一段時(shí)間后變得光禿，導(dǎo)致舵機(jī)完全不能使用。從 新鄉(xiāng)市豫北電機(jī)有限公司 生產(chǎn)的 Y 系列三相異步電動機(jī) 中選擇合適的電動機(jī)。 Y 系列電機(jī)中心高 80－ 355mm。電壓 380V，頻率 50HZ。如風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、起重及農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)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(hù)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(hù)線路中，以增加主保護(hù)繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量或觸點(diǎn)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(dāng)輸入激勵(lì)量為額定值時(shí)，繼電器的功率消耗不大于7W。作為電動機(jī)的過載 、短路保護(hù)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(jìn)行遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嗷蜃詣有盘柨刂品謹(jǐn)?，同時(shí)對線路起過載和短路保護(hù)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(lán)、白 )其他顏色可定制。 KM KM2 為接觸器； FR FR2 為電機(jī)過載 保護(hù)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(kuò)展電路 27 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，要首先對相關(guān)資源進(jìn)行分配。自動運(yùn)行子程序的 功能是實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行。停止進(jìn)料子程序的功能是通過改變脈沖寬度使舵機(jī)旋轉(zhuǎn)到 180 度，將小料門全部關(guān)閉，停止進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型有：模擬 I/O 點(diǎn)、數(shù)字 I/O 點(diǎn)、累計(jì)點(diǎn)、控制點(diǎn)、運(yùn)算點(diǎn)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(jìn)行了相關(guān) 的動畫連接，從而可以動態(tài)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。實(shí)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(shí)際情況。他 們 嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 最后我還要感謝 養(yǎng) 育 我的父母 。 PLC 的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)按用戶要求的速度和監(jiān)控系統(tǒng)在正常運(yùn)行和跳閘條件下。 關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電力驅(qū)動，異步電機(jī)，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(shí)間被監(jiān)控。可編程邏輯控制器（ PLC）廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格便宜，易于安裝和應(yīng)用非常靈活。許多工廠在自動化進(jìn)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(gè)三相異步電動機(jī)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(gè)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(jī)的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。 2． PLC 作為系統(tǒng)控制器