【正文】 位等多種。絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進(jìn)制數(shù)。增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90186。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90186。光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90176。電子皮帶秤具有以下特點(diǎn)：1）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作； 2）實(shí)現(xiàn)自動化控制； 3）數(shù)字顯示直觀、減小人為誤差； 4）準(zhǔn)確度高、分辨率強(qiáng)； 5）稱量范圍廣； 6）特有功能：扣重、預(yù)扣重、歸零、累計、警示等； 7）維護(hù)簡單； 8）體積??； 9）安裝、校正簡單； 10）特種行業(yè)，可接打印機(jī)或電腦驅(qū)動； 11）智能化電子秤，反應(yīng)快，效率高； 概述光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，是目前應(yīng)用最多的傳感器。為了敘述方便，本卷教程常會把信號采集、處理、與控制單元（無論是單一的或者組合的）簡稱為“顯控裝置”。稱量臺與稱重傳感器的組合常被叫做稱重單元。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運(yùn)算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。 變頻調(diào)速的機(jī)械特性它是公認(rèn)的交流電動機(jī)最理想最有前途的調(diào)速方案，使用變頻調(diào)速，可以減小了設(shè)備的故障率；延長設(shè)備使用壽命；提高產(chǎn)品質(zhì)量。在整個變頻調(diào)速過程中，在一個固定的轉(zhuǎn)矩T下，轉(zhuǎn)差率s基本不變，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速n的下降，電機(jī)磁場角速度鬃也減小，電機(jī)的輸入功率PM=T和輸出功率P=PM（1s）也降低。因此在電機(jī)極對數(shù)不變的情況下進(jìn)行調(diào)速，根據(jù)公式，只有改變電機(jī)的供電頻率f。交直交變頻器需要兩次換能，效率略低，采用強(qiáng)迫換流或負(fù)載諧振換流的環(huán)流方式，但元器件數(shù)量較少，而且頻率調(diào)節(jié)范圍寬；用斬波器或PWM方式調(diào)壓時，功率因數(shù)較高。上圖所示既是電壓型變頻器。 異步電動機(jī)的變頻調(diào)速原理變頻器一般是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。按照交流異步電動機(jī)的工作原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分成兩部分：一部分是拖動負(fù)載的有效功率，稱作機(jī)械功率；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率s成正比。如果把直流拖動的改成交流拖動，顯然能給企業(yè)帶來不少的經(jīng)濟(jì)效益。因此，直流電動機(jī)的應(yīng)用環(huán)境受到了很大的限制。高性能可調(diào)速拖動都采用直流電動機(jī)。而是以交流電通于數(shù)對電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個旋轉(zhuǎn)的磁場。所謂的異步電動機(jī)即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個轉(zhuǎn)動力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 變頻器中常用的控制方式非智能控制方式 在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等?？刂齐娐肥墙o異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，主要是由主電路、控制電路組成。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。S7—200還提供了一些特殊功能模塊，用以完成特定的任務(wù)。EM241： 調(diào)制解調(diào)器通信模塊。這些信號在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，如10～+10V電壓，或者4～20mA電流。4）特殊功能模塊。 擴(kuò)展模塊S7—200CPU為了擴(kuò)展I/O點(diǎn)和執(zhí)行特殊的功能，可以連接擴(kuò)展模塊（CPU221除外）。5）可調(diào)整的數(shù)字量和模擬量的輸入濾波。此外，S7200還支持以下功能：1）用戶自定義的庫指令，便于模塊化編程。5）特殊功能相關(guān)的中斷功能。S7200CPU集成了豐富的內(nèi)置功能：1）高速計數(shù)器輸入。3）響應(yīng)快速的數(shù)字量和模擬量輸入/輸出通道。 一般特性 S7200系列產(chǎn)品具有高性能的中央處理器和種類繁多的擴(kuò)展模塊，因其模塊化的靈活設(shè)計而具有廣泛的適用范圍，同時具有極高的性價比。 S7200 Micro PLCS7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）極高的可靠性2）極豐富的指令集3)易于掌握4)便捷的操作5)豐富的內(nèi)置集成功能6)實(shí)時特性7)強(qiáng)勁的通訊能力8)豐富的擴(kuò)展模塊S7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強(qiáng)實(shí)用性。對于滯后較小的系統(tǒng)一般不采用微分控制。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。(D)控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關(guān)系。由式可見只要有偏差e存在，調(diào)節(jié)器的輸出會不斷地隨時間的增大而增大，只有當(dāng)偏差為零時，調(diào)節(jié)器才會停止積分，此時調(diào)節(jié)器的輸出就會維持在一個數(shù)值上不變，這就說明，當(dāng)被控系統(tǒng)在負(fù)載擾動下的過程結(jié)束后，系統(tǒng)的靜差雖然已經(jīng)不存在，但輸出到執(zhí)行器的信號將保持不變，這與P調(diào)節(jié)時，當(dāng)e為零時調(diào)節(jié)器輸出為零是不同的。或者說，比例調(diào)節(jié)器是利用偏差實(shí)現(xiàn)控制的，它只能使系統(tǒng)輸出近似跟蹤給定值。(P)控制比例控制是一種最簡單的控制方式。在過程控制中，按偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制，簡稱為PID控制。當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。簡言之如此，實(shí)際情況千差萬別，但萬變不離其宗：上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。 概述上位機(jī)是指人可以直接發(fā)出操作命令的計算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。工控機(jī)另留有一個RS485雙向通訊接口，以備與全廠的上位工控機(jī)通訊。5)變頻器柜柜中的變頻器，接受來自動力控制柜的開關(guān)信號控制上級給料電機(jī)的啟停，同時亦接受來自工控機(jī)的0～10伏電壓調(diào)節(jié)信號，來改變輸出動力電源的頻率，從而控制現(xiàn)場給料機(jī)的轉(zhuǎn)速。皮帶秤儀表通過RS485通訊接口與工控機(jī)進(jìn)行通訊。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1)配料電子皮帶秤配料電子皮帶秤對經(jīng)過皮帶的散裝物料進(jìn)行自動地連續(xù)稱量和累計，具有運(yùn)輸和計量兩種功能。測速傳感器位于圓盤電機(jī)上，其作用是檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，以脈沖信號的方式將速度信號反饋給控制系統(tǒng)。正如下圖所示，該自動稱重配料控制由下列五大部分：電子皮帶稱、稱重控制PLC、變頻控制柜、監(jiān)控計算機(jī)及現(xiàn)場操作箱部分。系統(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò),通過現(xiàn)場總線連接現(xiàn)場儀器儀表、控制計算機(jī)、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。合肥水泥設(shè)計研究院牽頭完成的國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目在江西水泥廠2000t/d生產(chǎn)線上采用了HONEYWELL公司的M工CRO TDC3000系統(tǒng)。并配有串、并行通信口為生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、組成小型集散控制系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制提供可發(fā)展空間。但是由于配料生產(chǎn)現(xiàn)場往往距控制室較遠(yuǎn)，強(qiáng)、弱模擬信號混雜，必須采取較完善的屏蔽抗干擾措施才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于STD總線或PC總線的工業(yè)控制計算機(jī)應(yīng)用提上了日程，并且迅速的在中國形成熱潮，主要是因?yàn)楣I(yè)控制計算機(jī)可靠性高，小巧結(jié)構(gòu)，組成系統(tǒng)功能靈活，組態(tài)方便，具有小型化、模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。單片機(jī)配料系統(tǒng)是在大規(guī)模集成芯片技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的。一個操作人員只能監(jiān)視和操作一個至兩個計量秤，并且手工記錄配料的相關(guān)數(shù)據(jù)，在很大程度上產(chǎn)品的質(zhì)量取決于操作員的熟練程度。為此，在工業(yè)生產(chǎn)中大力開發(fā)使用PLC完成控制功能的調(diào)速配料系統(tǒng)是非常必要的。穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性是系統(tǒng)必備的要素。 PID control。依據(jù)系統(tǒng)工藝流程本設(shè)計介紹了配料系統(tǒng)的流量控制方式和系統(tǒng)控制過程，詳細(xì)講述了PLC的選型及PLC配料系統(tǒng)變頻控制中的硬件設(shè)置、參數(shù)設(shè)定和軟件設(shè)計過程。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題 目： 皮帶配料自動稱重控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： sipoyi學(xué) 號： 19890215專 業(yè)： 自動化班 級： 3級2班指導(dǎo)教師： ***67內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）皮帶配料自動稱重控制系統(tǒng)摘 要皮帶配料自動稱重系統(tǒng)是精細(xì)化工廠生產(chǎn)工藝過程中一道非常重要的工序，配料工序質(zhì)量對整個產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。皮帶配料自動稱重系統(tǒng)的恒流量控制采用PID調(diào)節(jié)，流量計量控制是計量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合。 Frequency Control。皮帶配料自動稱重控制系統(tǒng)是指運(yùn)用各種自動控制技術(shù)完成多種原料的稱重、配比、混合、運(yùn)送等相應(yīng)工藝要求的控制系統(tǒng)。而PLC的性能比較穩(wěn)定，它的抗干擾能力突出，可以用在環(huán)境比較惡劣的工作環(huán)境中。在第一階段，配料設(shè)備龐大，各設(shè)備之間互不聯(lián)系，或聯(lián)系甚少，由現(xiàn)場的操作人員決定是否要調(diào)整控制器。另一個問題是由于配料系統(tǒng)所控對象、所處環(huán)境常常都很惡劣，電子元器件的老化嚴(yán)重，抗干擾的能力和可靠性不高。所以迄今為止，單片機(jī)配料系統(tǒng)仍然在一定程度上占據(jù)了中小型企業(yè)配料生產(chǎn)的主控地位。比較單片機(jī)配料系統(tǒng)和工控機(jī)集中式配料系統(tǒng)，工控機(jī)配料系統(tǒng)較單片機(jī)配料系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，人機(jī)界面更加美觀，交互功能更加強(qiáng)大，設(shè)計和調(diào)試難度相對降低。同時計算機(jī)能對生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，自動生成包括班次、操作員、日期、配方、各種物料配出量的日、月報表等，將有利于產(chǎn)品成本核算及質(zhì)量分析等現(xiàn)代化管理。北京、葛洲壩等水泥廠采用了ABB公司的MASTER系統(tǒng)。近些年來，隨著電工電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即采用交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)己成為發(fā)展趨勢。自動配料控制過程是一個多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產(chǎn)線嚴(yán)格地協(xié)調(diào)控制，對料位、流量及時準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。燒結(jié)機(jī)的配料采用電子皮帶秤定量給料，為提高皮帶配料秤的計量精度和配料系統(tǒng)給料精度，給料機(jī)的皮帶配料秤采用變頻調(diào)速的方式進(jìn)行控制。稱重傳感器位于皮帶下方，其作用主要是檢測出皮帶上物料的重量，并將它轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號4～20mA或者0～10V電壓信號反饋給控制系統(tǒng)。第二章 皮帶配料自動稱重系統(tǒng)一個完整的皮帶配料自動稱重系統(tǒng)主要由配料電子皮帶秤、儀表控制柜、動力控制柜、低壓開關(guān)柜、變頻器柜、現(xiàn)場操作盤、工業(yè)控制微型計算機(jī)、及監(jiān)控管理軟件幾部分組成，如下圖所示。皮帶秤儀表接受來自稱重傳感器的重量毫伏信號和來自測速傳感器的帶速脈沖信號，計算出流量和累計量，并將流量信號以0～10伏模擬電壓的形式送給工控機(jī)，工控機(jī)將流量信號與機(jī)內(nèi)設(shè)定值比較后，根據(jù)一定的控制規(guī)則輸出0～10伏調(diào)節(jié)信號，控制現(xiàn)場給料電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成單機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到控制某種物料流量的目的。4)低壓開關(guān)柜低壓開關(guān)柜配置有刀開關(guān)、斷路器、電壓表、電流表、電流互感器、隔離變壓器等器件為各控制柜和配煤系統(tǒng)動力部分提供電源，同時檢測動力電源部分的相間電壓和線電流。7)工業(yè)控制微型計算機(jī)及軟件工控機(jī)作為上位機(jī)，通過PROFIBUS雙向通訊接口與動力控制柜中的PLC聯(lián)機(jī)，控制PLC 的運(yùn)行方式，輸出開關(guān)量量控制信號控制主皮帶電機(jī)的啟停，從而構(gòu)成完整的配料系統(tǒng)。界面采用菜單方式，使用方便，用戶可通過鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行操作，對整個配料系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。下位機(jī)不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機(jī)。通常上位機(jī)和下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有RS232的串口通訊，或者采用RS485串行通訊，當(dāng)用計算機(jī)和PLC通訊的時候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUSDP通訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)的通訊。在知道瞬時流量，并且讀取了流量設(shè)定值的情況下，要實(shí)現(xiàn)流量的恒定，因采用在實(shí)際控制中工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的PID算法，即比例、微分、積分法。 PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖控制器輸入和輸出(誤差)之間的關(guān)系在時域中可用給定公式（）表示如下： （）公式中E(t)表示誤差、u(t)表示控制器的輸出，為比例系數(shù)，Td微分時間常數(shù)，Ti積分時間常數(shù)。之所以這樣是因?yàn)橹挥挟?dāng)偏差信號e不為零時，調(diào)節(jié)器才會有輸出；如果e為零，此