【正文】 ，CLK是時(shí)鐘脈沖輸入端，LOAD是數(shù)據(jù)加載信號(hào)輸入端。輸入/輸出元件端口分配表見表31。此外，還包括手動(dòng)送料A、手動(dòng)送料B、手動(dòng)攪拌等輸入信號(hào)、系統(tǒng)輸入共9個(gè)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(jìn)料到攪拌機(jī)中，其料量的多少通過電磁流量計(jì)中的流量傳感器Q來測(cè)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(jī)M1驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)物料A下落到電子皮帶秤上時(shí)，通過給電子皮帶秤上的壓力傳感器確定一個(gè)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(jìn)行比較得到一個(gè)給料信號(hào)，然后將這個(gè)給料信號(hào)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(jī)上的變頻器一個(gè)控制信號(hào)，通過這個(gè)控制信號(hào)來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制物料A的給了的大小。微分項(xiàng)Kc*(Td/Ts)*(PVn1PVn)：根據(jù)誤差變化的速度(即誤差的微分)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有超前和預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。即：輸出＝比例項(xiàng)＋積分項(xiàng)＋微分項(xiàng)。這些改進(jìn)算法在一些應(yīng)用場(chǎng)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(duì)象。在過程開始是強(qiáng)迫過程進(jìn)行，過稱結(jié)束時(shí)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(jì)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(shí)際中進(jìn)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(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)，閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反則稱為負(fù)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(jì)算出控制量來進(jìn)行控制。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。[1]當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。電磁流量計(jì)選型電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。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(shè)計(jì)所用電動(dòng)機(jī)M2和M3可選用三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)采用單獨(dú)的軸抽風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫通風(fēng)，確保在不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)具有良好的冷卻效果。電動(dòng)機(jī)選型(1) 變頻電機(jī)M1選型根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)選用BPY系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號(hào)，通過積分運(yùn)算得出一個(gè)瞬時(shí)流量值和累積重量值，并分別顯示出來。對(duì)每一測(cè)量周期進(jìn)行累計(jì)，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(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。功能特點(diǎn)：穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) % FS/ 年。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(chǔ)，通過輸入回路把模擬信號(hào)、閥位電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，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(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)源、以直流電流為控制及反饋信號(hào)，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(dǎo)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(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。這些都為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(gè)有12種工作方式的高速計(jì)數(shù)器和兩點(diǎn)高速計(jì)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(jìn)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(yīng)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(jì)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(shí)，則加上處理器的最大電流值； ② 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。感性負(fù)載在斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。其中，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。二是高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。典型的交流I/O信號(hào)為24～240V(AC)，直流I/O信號(hào)為5～24V(DC)。根據(jù)實(shí)際需要，PLC相應(yīng)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(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。同時(shí)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(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%～15%考慮備用量。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。離線編程的PLC，其主機(jī)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(yīng)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(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。若配備了上位計(jì)算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)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(jiǎn)單的系統(tǒng)。(1) 結(jié)構(gòu)合理對(duì)于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)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(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達(dá)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(dòng)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(dòng)態(tài)變化信號(hào)，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(shè)備的啟動(dòng)順序?yàn)?首先啟動(dòng)攪拌電機(jī)M3；然后打開電磁閥，接通物料A的輸送電機(jī)M電子皮帶秤、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)及PLC電源?！?0mA電流信號(hào)通過PLC中的A/D和D/A模塊把反饋信號(hào)送到變頻器中去，通過這一反饋信號(hào)讓變頻器來調(diào)節(jié)M1電機(jī)的轉(zhuǎn)速，已達(dá)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(jì)量的配合控制 打開電磁閥，原料B開始進(jìn)料到攪拌機(jī)中，其料量的多少通過電磁流量計(jì)中的流量傳感器來測(cè)量。由檢測(cè)流量的傳感器將檢測(cè)到的流量變化信號(hào)，經(jīng)交流電橋轉(zhuǎn)換成交流電信號(hào)，再經(jīng)過檢波、比較、調(diào)零、PI放大后，成為一個(gè)線性的液位信號(hào)。最后由電子皮帶秤將物料A輸送到攪拌器中。當(dāng)皮帶輸送物料時(shí)，稱重段上的物料重量通過皮帶稱量拖輥載臺(tái)作用于稱重傳感器，稱重傳感器將重量裝換成電信號(hào)，送入運(yùn)算器。又電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。給料電機(jī)要求通過變頻調(diào)速實(shí)時(shí)改變喂料量的大小。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)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(shè)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(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。現(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(yùn)動(dòng)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(shí)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(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)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(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個(gè)很典型的順序控制問題。在本設(shè)計(jì)中我將引入PLC來實(shí)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(shè)備有大型化發(fā)展的趨勢(shì)，也需求攪拌設(shè)備大型化。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動(dòng)特性，所以對(duì)于非牛頓型液體的研究是當(dāng)今的一個(gè)重要課題。在液體中進(jìn)行攪拌時(shí)，攪拌器的功能不僅引起液體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)，而且要在液體中產(chǎn)生湍動(dòng)，湍動(dòng)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(jì)，在工業(yè)高度發(fā)達(dá)的美國(guó)，化學(xué)工業(yè)由于攪拌反應(yīng)器設(shè)計(jì)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(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗低、通用性和靈活性比較差等缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)；本次設(shè)計(jì)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(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)運(yùn)用了變頻電機(jī)M1，恒速電機(jī)M2，液位傳感器，攪拌電機(jī)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(jī)PLC，西門子生產(chǎn)的變頻器MM440，ZDSN型電子式電動(dòng)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(hù)元件，運(yùn)用PLC編程語言，以及人機(jī)界面控制面板，用PLC的S7_200的仿真軟件進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行混合攪拌的功能。若總分60分，“設(shè)計(jì)質(zhì)量”24分，建議不能提交論文評(píng)閱乃至答辯。系主任簽字日期教研室主任簽字日期指導(dǎo)教師簽字日期指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱意見表設(shè)計(jì)題目LED旋轉(zhuǎn)顯示屏評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（A級(jí)）滿分評(píng) 分ABCDE文獻(xiàn)資料利用能力能獨(dú)立地利用多種方式查閱中外文獻(xiàn)；能正確翻譯外文資料；能正確有效地利用各種規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)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(shè)計(jì)是否有問題，并繪制有關(guān)電路圖。S7200型PLC的參數(shù)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)，轉(zhuǎn)速公式等。(2)、PLC程序簡(jiǎn)潔，可讀性強(qiáng)，邏輯性好。根據(jù)攪拌設(shè)備的功能特性、運(yùn)作順序等，設(shè)計(jì)中可選用電磁閥、時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)液體的流入和時(shí)間上的延時(shí)，從而滿足其控制要求。以PLC S7200為主要控制器。要求：(1)、電路簡(jiǎn)潔，設(shè)計(jì)合理，易于擴(kuò)展。強(qiáng)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(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。2014年6月10日2014年6月15日：開始整理畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。15151314111210≤9總分　是否同意將該設(shè)計(jì)提交答辯：是（ ） 否（ )具體評(píng)閱及修改意見： 評(píng)閱人： 年 月 日注：，評(píng)出設(shè)計(jì)各項(xiàng)目的具體得分，并填寫在相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)分欄中； 。答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語評(píng)定成績(jī)周 記說明書圖 紙答 辯總 評(píng)答辯委員會(huì)主席簽字日 期（5%）（65%）（30%）百分制等級(jí)制V青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)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(chǔ)操作單元，廣泛應(yīng)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(chǎng)設(shè)計(jì)，采用可編程的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。這種方法不但耗費(fèi)巨額的資金和大量的人力物力,而且設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)。這方面已做了許多工作，但尚需擴(kuò)大和深入。 物料設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)用PLC來代替?zhèn)?