【正文】 ，CLK是時鐘脈沖輸入端，LOAD是數(shù)據(jù)加載信號輸入端。輸入/輸出元件端口分配表見表31。此外，還包括手動送料A、手動送料B、手動攪拌等輸入信號、系統(tǒng)輸入共9個輸入端子。本次選用S7200CPU224 PLC,研制了一套符合攪拌系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求的PLC控制裝置。 物料B的控制方式原料B是液體，打開電磁閥，原料B開始進料到攪拌機中，其料量的多少通過電磁流量計中的流量傳感器Q來測量。物料A的控制方式:物料A是固態(tài)物料，從料斗下來落到傳送帶1上，傳送帶1是由變頻電機M1驅(qū)動的，當物料A下落到電子皮帶秤上時，通過給電子皮帶秤上的壓力傳感器確定一個物料量數(shù)值，然后通過物料下落到電子皮帶秤上秤得的數(shù)據(jù)與給定數(shù)值進行比較得到一個給料信號，然后將這個給料信號傳送到PLC的A/D模擬量模塊中，通過PLC的D/A模擬量模塊來給給料電機上的變頻器一個控制信號，通過這個控制信號來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，從而控制物料A的給了的大小。微分項Kc*(Td/Ts)*(PVn1PVn)：根據(jù)誤差變化的速度(即誤差的微分)進行調(diào)節(jié)，具有超前和預測的特點。即：輸出＝比例項＋積分項＋微分項。這些改進算法在一些應用場合取得了很好的效果。特別適于“一階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”和“二階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”的過程控制對象。在過程開始是強迫過程進行，過稱結(jié)束時減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過渡過程。(3) 在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。但無論采用哪一種方法所得到的的控制器參數(shù)，都需要在實際中進行最后的整定與完善。二是工程整定法。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)被控對象會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)，閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反則稱為負反饋；若極性相同則成為正反饋。 PID控制就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量來進行控制。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。[1]當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產(chǎn)生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。電磁流量計選型電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。若將鐵芯去掉，剩下的繞組形狀似松鼠籠子，故稱鼠籠式繞組。(2)本設計所用電動機M2和M3可選用三相鼠籠異步電動機三相異步電動機。電機采用單獨的軸抽風機強迫通風，確保在不同的轉(zhuǎn)速運行時具有良好的冷卻效果。電動機選型(1) 變頻電機M1選型根據(jù)設計的要求，本設計選用BPY系列三相交流異步電動機。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。對每一測量周期進行累計，即可得到皮帶上連續(xù)通過的物料總量。安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟耐用。功能特點：穩(wěn)定性好，滿度、零位長期穩(wěn)定性可達 % FS/ 年。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標準信號輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。智能伺服放大器以專用單片微處理器為基礎，通過輸入回路把模擬信號、閥位電阻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣結(jié)果通過人工智能控制軟件后，顯示結(jié)果及輸出控制信號。執(zhí)行機構(gòu)工作原理電動執(zhí)行機構(gòu)是以電動機為驅(qū)動源、以直流電流為控制及反饋信號，原理方塊圖如圖3所示。因此梯形螺桿通過自鎖的輸出軸將直線行程傳遞到閥桿。 變頻器的工作原理是把市電(380V 、50Hz)通過整流器變成平滑直流，然后利用半導體器件(GTO、GTR或IGBT)組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。這些都為實現(xiàn)本系統(tǒng)的設計提供很好的條件和方便。 S7200 PLC CPU的外形模型圖S7200有5種CPU模塊、6個有12種工作方式的高速計數(shù)器和兩點高速計數(shù)器/和脈沖寬度調(diào)制器、直接讀寫的模擬量I/O模塊、先進的程序結(jié)構(gòu)、靈活方便的尋址方式以及程序化的PID編程控制。具體應考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日益完善。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：(1)確定電源的輸入電壓；(2)將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值；(3)I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： ① 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； ② 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應加上其最大電流值。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。典型的交流I/O信號為24～240V(AC)，直流I/O信號為5～24V(DC)。根據(jù)實際需要，PLC相應有許多種I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。同時控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%～15%考慮備用量。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ浚宰鰝溆?。離線編程的PLC，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程(5) PLC的環(huán)境適應性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。(1) 結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設計選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達到要求。(5)物料B的控制模塊：物料B的控制模塊也有幾部分組成，下料閥Y1主要是將物料B送入下料管道，電動調(diào)節(jié)閥主要用于控制物料B的量。(2)傳感器模塊：傳感器模塊主要是采集相關(guān)部位的動態(tài)變化信號，輔助PLC完成相關(guān)過程的控制。(2)控制流程控制過程電氣設備的啟動順序為:首先啟動攪拌電機M3；然后打開電磁閥，接通物料A的輸送電機M電子皮帶秤、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計及PLC電源。—20mA電流信號通過PLC中的A/D和D/A模塊把反饋信號送到變頻器中去，通過這一反饋信號讓變頻器來調(diào)節(jié)M1電機的轉(zhuǎn)速，已達到調(diào)節(jié)物料A的給料量的目的?？刂品桨?1)工藝流程的分析。(3)給料與計量的配合控制 打開電磁閥，原料B開始進料到攪拌機中，其料量的多少通過電磁流量計中的流量傳感器來測量。由檢測流量的傳感器將檢測到的流量變化信號，經(jīng)交流電橋轉(zhuǎn)換成交流電信號，再經(jīng)過檢波、比較、調(diào)零、PI放大后，成為一個線性的液位信號。最后由電子皮帶秤將物料A輸送到攪拌器中。當皮帶輸送物料時，稱重段上的物料重量通過皮帶稱量拖輥載臺作用于稱重傳感器，稱重傳感器將重量裝換成電信號，送入運算器。又電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。給料電機要求通過變頻調(diào)速實時改變喂料量的大小。系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。(5)通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。在本設計中我將引入PLC來實現(xiàn)其攪拌控制功能。還有在管道中放入攪拌器的，即所謂管道攪拌。而且采用底部攪拌的方式越采越多，多用三葉后掠式攪拌器。設備有大型化發(fā)展的趨勢，也需求攪拌設備大型化。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動特性，所以對于非牛頓型液體的研究是當今的一個重要課題。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動程度與攪拌器使液體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)高度發(fā)達的美國，化學工業(yè)由于攪拌反應器設計不合理所造成的損失每年約為10—100億美元。PLC是微處理器技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，他克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗低、通用性和靈活性比較差等缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點；本次設計采用PLC也是充分考慮了PLC的優(yōu)越性，以及他在工業(yè)控制環(huán)境中的優(yōu)異表現(xiàn)。但是，由于這些行業(yè)中所用到的材料，多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì), 以致于現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作，另外生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠、工作效率高等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。本設計運用了變頻電機M1，恒速電機M2，液位傳感器，攪拌電機M3，皮帶秤等主要器件，以PLC為控制核心，選用了西門子公司的S7200系列機PLC，西門子生產(chǎn)的變頻器MM440，ZDSN型電子式電動雙調(diào)節(jié)閥，ICSST4型電子皮帶稱，還有斷路器，熔斷器，熱繼電器等多種電路保護元件，運用PLC編程語言，以及人機界面控制面板，用PLC的S7_200的仿真軟件進行仿真，實現(xiàn)了對不同的物料按預先設定的程序進行混合攪拌的功能。若總分60分，“設計質(zhì)量”24分，建議不能提交論文評閱乃至答辯。系主任簽字日期教研室主任簽字日期指導教師簽字日期指 導 教 師 評 語 指導教師: 年 月 日青島理工大學畢業(yè)設計評閱意見表設計題目LED旋轉(zhuǎn)顯示屏評價項目評價標準（A級）滿分評 分ABCDE文獻資料利用能力能獨立地利用多種方式查閱中外文獻；能正確翻譯外文資料；能正確有效地利用各種規(guī)范、設計手冊等。2014年5月06日2014年5月19日：初步確定電路圖，檢查硬件設計是否有問題，并繪制有關(guān)電路圖。S7200型PLC的參數(shù)，電動機參數(shù)，轉(zhuǎn)速公式等。(2)、PLC程序簡潔，可讀性強，邏輯性好。根據(jù)攪拌設備的功能特性、運作順序等，設計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。以PLC S7200為主要控制器。要求：(1)、電路簡潔，設計合理，易于擴展。強大的通訊功能，它支持多種通信協(xié)議。 2014年4月22日2014年5月05日：完成方案設計，系統(tǒng)設計等。2014年6月10日2014年6月15日：開始整理畢業(yè)設計論文，準備畢業(yè)答辯。15151314111210≤9總分　是否同意將該設計提交答辯：是（ ） 否（ )具體評閱及修改意見： 評閱人： 年 月 日注：，評出設計各項目的具體得分，并填寫在相應項目的評分欄中； 。答 辯 委 員 會 評 語評定成績周 記說明書圖 紙答 辯總 評答辯委員會主席簽字日 期（5%）（65%）（30%）百分制等級制V青島理工大學畢業(yè)設計摘 要本文介紹的物料攪拌系統(tǒng)以PLC作為控制核心，結(jié)合變頻器等完成物料攪拌的自動控制系統(tǒng)，能夠較好的滿足攪拌系統(tǒng)的要求。 Electric control valveI 緒 論攪拌作為工藝過程的基礎操作單元，廣泛應用于石油、化工、醫(yī)藥、食品、油漆、涂料等許多行業(yè)。PLC專為在工業(yè)現(xiàn)場設計，采用可編程的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬的I/O接口控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。這種方法不但耗費巨額的資金和大量的人力物力,而且設計周期很長。這方面已做了許多工作，但尚需擴大和深入。 物料設備的發(fā)展趨勢用PLC來代替?zhèn)?