【正文】 。 1．定義 I/O 設(shè)備 在力控中，把需要與力控組態(tài)軟件之間交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為I/O 設(shè)備， I/O 設(shè)備一般通過串口和以太網(wǎng)等方式與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；只有定義了 I/O 設(shè)備后，力控才能通過數(shù)據(jù)庫變量和 I/O 設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 3． 創(chuàng)建 畫面 根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了監(jiān)控系統(tǒng)主界面。 本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是各元件的選擇，控制程序的設(shè)計(jì)和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外 本課題的物料有一定粘性，除了在料斗的內(nèi)壁涂抹特殊的化學(xué)材料，應(yīng)該編寫去皮程序。感謝 楊 老師 和張老師對我的課題提出了很多寶貴的意見，使我的研究 方向更加明確，使我的想法更加的貼合實(shí)際。 PLC 控制的效率提高了在高速行駛時(shí)高達(dá) 95％的速度同步。由于電力驅(qū)動的運(yùn)動控制技術(shù)的面世，使用可編 2 程邏輯控制器（ PLC）的電動注塑機(jī)應(yīng)用的電力電子技術(shù)已在制造自動化中被介紹 [1]、 [14]。除了電機(jī)控制功能， 異步 電動機(jī)還有很多應(yīng)用，對一些具體的模擬和數(shù)字 I / O 信號的處理，進(jìn)站的信號，跳閘信號，開 /關(guān) /反向命令。 控制器的構(gòu)想，它多次執(zhí)行三個(gè)步驟的操作： a）從輸入模塊讀取輸入 b）解決預(yù)先設(shè)定的控制邏輯 c）根據(jù)控制邏輯解決方案的輸出模塊生成輸出。這種模塊化的方法有初始配置可以為未。 2． PLC 作為系統(tǒng)控制器 可編程邏輯控制器是 模塊化，工業(yè)硬化的計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制功能，通過模塊化的輸入和輸出（ I / O 的）模塊。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?？删幊踢壿嬁刂破鳎?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。 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。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。這種控制系統(tǒng)的稱重精度較低 。 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。 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。 選擇三維力控 軟件作為系統(tǒng)組態(tài)軟件。自動運(yùn)行子程序的 功能是實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行。 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)。 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 。 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)啵瑫r(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。 （ 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。 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。選擇歐姆龍 E3F3R31 2M 型光電開關(guān) 。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 。電壓 380V，頻率 50HZ。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)。 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。 （ 2）轉(zhuǎn)矩 舵機(jī)扭矩的單位是 KG?CM，這是一個(gè)扭矩單位。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。 （ 5）使用跳線器 J1 選擇 010 V、 0 20mA 或 4 20mA 的模擬輸出。 （ 3） 本變送器連接的稱重傳感器的最大數(shù)量為 4 350 歐姆。 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)。 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。 零點(diǎn)溫度系數(shù) %./ ℃ ≤177。 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 。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。 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。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?，減小環(huán)境的影響。 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。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）。 （ 5） 舵機(jī)閥門信號需要 1 路輸出。 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。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。開始進(jìn)入下次稱重。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。圖 11 為系統(tǒng)框圖 ?？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)。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。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。 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。這種稱重系統(tǒng)存在很多缺陷。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。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。生產(chǎn)線上的物料質(zhì)量都由工人師傅手動控制。 2． 稱重技術(shù)的發(fā)展概況和 趨勢 隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱重技術(shù)引入到生產(chǎn)工藝過程中去，對稱重技術(shù)提出了新的要求，希望稱重過程自動化，為此電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)，產(chǎn)生了電子 稱。 50 年代開始出現(xiàn)了以稱重傳感器為主的電子衡器。 （ 1）單片機(jī)控制方案。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。 系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)由進(jìn)料電動機(jī)、出料電動機(jī)、 PLC、稱重傳感器、稱重變送器、電磁鐵、舵機(jī)、指示燈、報(bào)警器、光電開關(guān)等組 成。 2．系統(tǒng)的工作過程 （ 1）大流量進(jìn)料階段 按下相應(yīng)按鈕后，進(jìn)料電動機(jī)啟動，電磁鐵得電使稱重斗下料門閉合。在自動狀態(tài)下，達(dá)到定時(shí)時(shí)間后，電磁鐵自動得電，稱重斗下料門關(guān)閉，輔助斗下料門完全開啟。合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 在 此，考慮到西門子 (Siemens)PLC 在中國市場的占有率較高，到系統(tǒng)本身規(guī)模不大，本課題選擇西門子 S7200 系列可編程序控制器作為控制器。 （ 4） 光電開關(guān)信號需要 1 路輸入。 3．確定相關(guān)模塊 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到今后對系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用，要保留 1/8 的裕量， 并且要求具備輸出 PWM 脈沖功能， 因此我們選用 S7200系列的 CPU 模塊為： CPU224XP DC/DC/DC（輸入點(diǎn) 14 點(diǎn)，輸出點(diǎn) 10 點(diǎn)）。橋式傳感器精度高，標(biāo)定方便，普遍應(yīng)用于汽車秤跟平臺秤等多個(gè)場合。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。 4．精度 的選擇 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 托利多 MTB5 稱重 傳感器 根據(jù) 和 的結(jié)論，選擇 托利多 MTB5 單點(diǎn)式波紋管焊接密封不銹鋼傳感器 。 1 溫度補(bǔ)償范圍 ℃ 10～ +40 工作溫度范圍 ℃ 20～ +65 靈敏度溫度系數(shù) %Load/ ℃ ≤177。 AT10 模擬型稱重變送器 根據(jù)工程的實(shí)際情況和傳感器的數(shù)量，我們 選擇 AT10 模擬型稱重變送器 。 14 表 23 AT10 各端子功能 20 極 MA 6 極 MB 1. 傳感器 1 激勵(lì)電壓 21. 模擬輸出 0/420mA+ 2. 傳感器 1 激勵(lì)電壓 + 22. 模擬輸出 010V+ 3. 傳感器 1 信號 – 23. 模擬輸出 4. 傳感器 1 信號 + 24. 電源 (24V) 5. 屏蔽 25. 電源 (24V)+ 6. 傳感器 2 激勵(lì)電壓 26. 接地 7. 傳感器 2 激勵(lì)電壓 + 8. 傳感器 2 信號 – 9. 傳感器 2 信號 + 10. 屏蔽 11. 傳感器 3 激勵(lì)電壓 12. 傳感器 3 激勵(lì)電壓 + 13. 傳感器 3 信號 – 14. 傳感器 3 信 號 + 15. 屏蔽 16. 傳感器 4 激勵(lì)電壓 17. 傳感器 4 激勵(lì)電壓 + 18. 傳感器 4 信號 – 19. 傳感器 4 信號 + 20. 屏蔽 3． AT10 總則 本變送器必須安裝在 DIN 導(dǎo)軌上，端子塊 “ MA”的位置必須垂直處于下方。 （ 2） 如果傳感器電纜為 6 芯導(dǎo)線 (含 +/ sense)，則“ + Sense”必須和“ +Exc”的端子連接在一起；“ Sense”必須和“ – Exc”的端子連接在一起。 （ 4） 模擬輸出的電纜連接必須遵循其自身的路徑。能夠利用簡單的輸入信號比較精確的轉(zhuǎn)動給定角度的電機(jī)系統(tǒng)。之間。 （ 3）尺寸、重量和材質(zhì) 舵機(jī)的功率（速度轉(zhuǎn)矩）和舵機(jī)的尺寸比值可以理解為該舵機(jī) 的功率密度，一般同樣品牌的舵機(jī)，功率密度大的價(jià)格高。 MG955 舵機(jī) MG955 參數(shù)： （ 1）產(chǎn)品尺寸： ** 17 （ 2）產(chǎn)品重量： 55g （ 3）工作扭矩： 13Kg/cm （ 4）反應(yīng)速度： 5362R/M （ 5）轉(zhuǎn)動角度：最大 180 度 （ 6）結(jié)構(gòu)材質(zhì) :金屬銅齒、空心杯電動機(jī)、雙滾珠軸承 電動機(jī) 的選擇 本方案 對 用到的電動機(jī)沒有特 殊的要求，根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速選擇合適的電動機(jī)。工作方式： S1 連續(xù)工作制，環(huán)境溫度－ 15— +40℃，海拔 1000 米以下。 表 24 Y90L2 型號 電動機(jī)參數(shù) 型號 功率 (kW) 馬力 hp 電流 (A) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 效率 η（％） 功率 因數(shù)(cosφ ) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 重量 (kg) Y90L2 3 2840 27 18 電磁鐵的選擇 電磁鐵在通電狀態(tài)下可產(chǎn)生強(qiáng)勁吸附力，把它安裝在自動化設(shè)備中可對被吸附物體起到停止或移動作用。 19 光電開關(guān) 的選擇 考慮到光電開關(guān)在工作過程中對其質(zhì)量要求較高的原因，選擇歐姆龍公司的光電開關(guān)。 表 27 電鈴 UC4 參數(shù) 寸數(shù) 直徑 mm 電流 ≤mA 功率 VA 2 55 50 8 21 續(xù)表 27 寸數(shù) 直徑 mm 電流 ≤mA 功率 VA 3 75 80 10 4 100 97 22 6 150 100 25 8 200 105 25 10 250 125 30 12 300 150 35 本方案選擇直徑為 150mm 的電鈴 。 （ 5）返回時(shí)間：當(dāng)輸入激勵(lì)量由額定值降至零時(shí)，繼電器的返回時(shí)間不大于 60ms。 本方案選擇 DZ 10820/2 11 型斷路器 2 個(gè)。 主 電路設(shè)計(jì) M1 為 進(jìn)料電動機(jī) 電機(jī) ， M2 為 出 料電動機(jī)電機(jī)。 圖 23 PLC 硬件連接圖 26 詳圖見大圖。