【文章內(nèi)容簡介】 瞬變等過壓保護(hù)問題。分離型是將放置在稱重傳感器內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換等數(shù)字處理電路移至一個(gè)外部接線盒內(nèi)，將普通的模擬式稱重傳感器接入數(shù)字接線盒后，其輸出便以數(shù)字信號傳輸給與其配套的稱重顯示控制儀表。通常把模擬式稱重傳感器加數(shù)字接線盒模式稱為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。模擬式稱重傳感器基本上是手工化生產(chǎn)，人為的因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，數(shù)字式智能稱重傳感器基本上是自動化生產(chǎn)，排除了人為因素 對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。數(shù)字式智能稱重傳感器具有輸出信號大，抗干擾能力強(qiáng)，信號傳輸距離遠(yuǎn)，易實(shí)現(xiàn)智能化控制等特點(diǎn)，較廣泛的應(yīng)用于大型電子平臺秤、電子汽車衡，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電子料斗秤、電子容器秤和大死載、小活載的特殊電子秤。 NSTH16 系列智能（數(shù)字）稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān) 固、安裝方便、抗振動沖擊力強(qiáng)，采用先進(jìn)的微處理技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù) ,全密封結(jié)構(gòu)，防水、防腐。被廣泛應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)中，作為稱量、測力等自動控制元件。 所以本設(shè)計(jì)采用此類型的稱重傳感器。 3 礱谷機(jī)的介紹 本次設(shè)計(jì)所選用的 HR10C 是佐竹（蘇州）機(jī) 械有限公司的最新研制的礱谷機(jī)，它具有以下特點(diǎn)： 1. 脫殼率高且保持穩(wěn) 定， 本機(jī)采用自動控制操作，脫殼率在 90%左右，能在生產(chǎn)過大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 程中保持穩(wěn)定的脫殼 率； 2. 操作調(diào)節(jié)方 便， 本機(jī)通過氣動控制輥間壓力，有料位器與之連接，斷料可立即松輥，來料自動延時(shí)緊 輥； 3. 運(yùn)轉(zhuǎn)平 穩(wěn)， 機(jī)器主要回轉(zhuǎn)件都經(jīng)動平衡檢驗(yàn)，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動 ??； 表 礱谷機(jī)主要參數(shù) 型號 HR10C 加工能 力 長粒稻 35t/h 短粒稻 46t/h 所需功 率 , 52W+, 主軸轉(zhuǎn) 速 HU 10FT 1150 轉(zhuǎn) /分 HA 10W(2) 1400 轉(zhuǎn) /分 橡膠輥尺 寸 直徑： 10 英寸，寬： 10 英 寸 橡膠輥硬 度 87176。177。5176。 凈 重 HU 10FT 410kg HA 10W(2) 890kg 4 碾米機(jī)的介紹 新型立式碾米機(jī)的設(shè)計(jì)思想是近百年來立式碾米經(jīng)驗(yàn)的積累。該機(jī)匯集了許多立式碾磨的最新技術(shù)，它廣泛使用在美國、歐洲和亞洲國家的許多主要加工廠中。用于加工不同等級白米的 VTA 系列是現(xiàn)代大米加工工業(yè)的理想設(shè) 備，其具有以下特點(diǎn)： 工產(chǎn)量高、破碎 低， 在碾磨過程中，由于采用了新研制的最佳碾磨室，因此 大米產(chǎn)量提高，破碎減少，水分損失 ??； 便， 通過卸料門壓力調(diào)整即可容易地獲得所需的研白精 度； ， 砂輥能很容易從機(jī)器頂部抽出。篩片設(shè)計(jì)從機(jī)器旁邊取出，在不拆除機(jī)器框架情況下，篩片更換迅速、容易。全部其 它部件易于操作、易于更 換； 長， 由于碾白室進(jìn)行了特殊的熱處理以及它受到均勻一致的較小壓力，從而該磨損部件的使用壽命延 長； 少， 碾白室的下部有回轉(zhuǎn)式排出器，有助于米糠順利排大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 出機(jī) 外； 緊 湊， 特殊設(shè)計(jì)的碾白室?guī)缀跏莻鹘y(tǒng)設(shè)備碾白面積的兩倍 ，而且該機(jī)占地小，產(chǎn)量 高； 表 礱谷機(jī)主要參數(shù) 型號 VTA7C 糙米處理 量 46(t/h) 電 機(jī) 37kw6p 主軸轉(zhuǎn) 速 風(fēng) 量 40m3/min 靜 壓 100 150mmAq 外形尺 寸 1,4478501,989(mm) 5 觸摸屏的介紹 本次設(shè)計(jì)采用 MCGS 觸摸屏， MCGS 即 監(jiān)視與控制通用系統(tǒng) ，英文全稱為 Monitor and Control Generated System。 作為工業(yè)過程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件 MCGS，它的 功能十分完善，不僅操作簡便、可視性好，而且具有可維護(hù)性強(qiáng)等突出特點(diǎn)。 MCGS 為解決工程監(jiān)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動畫顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等各環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。 在這次大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，觸摸屏的使用加深了自動化的程度，我們不僅可以通過 PLC 的在上位機(jī)的線上監(jiān)控功能查詢加工情況，更能直接通過MCGS 直觀圖像獲取我們大米加工 所進(jìn)行的流程，大米實(shí)時(shí)加工量，及歷史加工量的記錄，也能直觀的找到報(bào)警記錄，同時(shí)我們可以直接在觸摸屏上對加工物料量進(jìn)行調(diào)整設(shè)置等，極大地便利了加工生產(chǎn)線的操作。 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求表如下所示。 表 系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求 序號 器件名稱 規(guī)格 數(shù)量 性能 1 PLC 控制器 三菱 FX2N 系列 1 控制大米加工工作流程 2 昆侖通態(tài)觸摸屏 TPC7062KS 1 監(jiān)控生產(chǎn)流程 3 光電開關(guān) SA3M1K 2 用于檢測稱量漏斗和預(yù)量漏斗的原料到位情況 4 稱重傳感器 NSTH16 1 用來測稻谷的重量 輸出 0～ 10V 量程： 0～ 500Kg 5 真空泵 1 通過真空管把原料顆粒吸入吸料缸內(nèi) 6 振動電機(jī) 1 電機(jī)振動使碎米粒篩選出去 7 鼓風(fēng)機(jī) 3． 7Kw 1 通過鼓風(fēng)將谷糙分離 8 礱谷機(jī) HR10C 1 給稻谷脫殼 9 碾米機(jī) VTA7C 1 糙米 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 對系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，主要包括 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算、模塊選型、 I/O 地址分配和電路設(shè)計(jì)。 PLC 控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)的估算 由大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的 PLC 自動控制結(jié)構(gòu)示意圖以及工藝流程圖可得：大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)需要兩個(gè)模擬量輸入通道： 1 個(gè)稱重傳感器檢測原料重量，1 個(gè)壓力傳感器用來檢測礱缸內(nèi)的壓力。系統(tǒng)還要求 6 臺電機(jī)運(yùn)行，所以需接接觸器線大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 圈。還應(yīng)用到大量的電磁閥及少量的開關(guān)和按鈕等器件。 所需各元器件功能及所占 PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)見表 ，表 ， 表 。 由表可知，本次設(shè)計(jì)的 泡沫 發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)的輸入模擬量是 2 個(gè)通道，輸入開關(guān)量點(diǎn)數(shù)是 6，輸出點(diǎn)數(shù)是 22。 表 模擬量輸入所需各元器件功能及所占 PLC 通道 項(xiàng) 目名稱 模擬量輸入通道 備 注 總通道 稱量測量變送模塊 1 一次礱谷所需原料顆粒的重量 1 個(gè)通道 表 開關(guān)量輸入所需各元器件功能及所占 PLC 點(diǎn)數(shù) 項(xiàng)目名稱 開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù) 備注 總點(diǎn)數(shù) 按鈕 3 啟動與停止 X 點(diǎn)： 7 光電開關(guān) 2 檢測原料到位情況 電動閥開關(guān)門到位 2 出料開關(guān)門情況控制 表 開關(guān)量輸出所需各元器件功能及所占 PLC 點(diǎn)數(shù) 項(xiàng)目名稱 開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù) 備注 總點(diǎn)數(shù) 電磁閥 16 控制原料落入，空氣輸入等 Y 點(diǎn)： 22 報(bào)警 1 在壓力過高時(shí)進(jìn)行自動報(bào)警 接觸器線圈 8 控制 6 臺電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) PLC 及主要模塊的選型 FX2N 主機(jī)的型號規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場合。三菱公司 FX2N 系列產(chǎn)品有： FX16MR、 FX32MR、 FX48MR、 FX64MR、 FX80MR、 FX128MR。 FX48MR 系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。 根據(jù)需求本設(shè)計(jì)用 FX48MR 模塊，其 I/O 總數(shù)為 48 點(diǎn)。 FX2N48MR001 是日本三菱公司的可編程控制器 (PLC), 繼電器輸出及輸入 24點(diǎn) ,輸出 24點(diǎn) .FX2N是 FX系列中功 能大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 最強(qiáng)、速度最高的微型 PLC，內(nèi)置用戶存儲器 8Kb，可擴(kuò)展到 16K 步，最大可擴(kuò)展到 256個(gè) I/O 點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（ PID、高速計(jì)數(shù)、 A/D、 D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 模擬量信號是 — 種連續(xù)變化的物理量，如電流、電壓、溫度、壓力、位移、速度等。工業(yè)控制中，要對這些模擬量進(jìn)行采集并送給 PLC 的 CPU，必須先對這些模擬量進(jìn)行模 /數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換。模擬量輸入模塊就是用來將模擬信號轉(zhuǎn)換成 PLC 所能接受的數(shù)字信號的。生產(chǎn)過程的 模擬信號是多種多樣的，類型和參數(shù)大小也不相同，所以，一般先用現(xiàn)場信號變送器把它們變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 (如 4— 20mA 的直流電流信號、 1～ 5V 的直流電壓信號等 )，然后再送入模擬量輸入模塊將模擬且信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，以便 PLC 的 CPU進(jìn)行處理。模擬量輸入模塊一般由濾波、模數(shù) (A／ D)轉(zhuǎn)換，光耦合等部分組成。光耦合器有效地防止了電磁干擾，對多通道的模擬量輸入單元，通常設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行通道的切換，且在輸出端設(shè)置信號寄存器。 模擬量輸入模塊設(shè)有電壓信號和電流信號輸入端。輸入信號經(jīng)濾波、放大、模 /數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換 得到的數(shù)字量信號，再經(jīng)光耦合器進(jìn)入 PLC 內(nèi)部電路 [14]。 本次設(shè)計(jì)就采用 FX2N4AD 的 4 通道模擬量特殊模塊。 FX2N4AD 模擬特殊模塊有四個(gè)輸入通道。輸入通道接收并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為 A/D 轉(zhuǎn)換。 FX2N4AD 最大分辨率是 12 位，基于電壓或電流的輸入 /輸出的選擇通過用戶配線來完成，可選用的模擬值范圍是 10V到 10VDC(分辨率 5mV),或者 4到 20mA,20到 20mA(分辨率 :20μ A) FX2N4AD和 FX2N 主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)， FX2N4AD 共有 32 個(gè)緩沖存儲器 (每個(gè) 16位 )， FX2N4AD 占用 FX2N 擴(kuò)展總路線的 8 個(gè)點(diǎn) .這 8 點(diǎn)可以分配成輸入或輸出 .FX2N4AD消