【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 差為。 =4。時(shí)，則計(jì)算誤差接近 0. 43Kg。因而，電子秤中重力傳感器的安裝位置對(duì)稱(chēng)重精度具有一定的影響，需要確保三只重力傳感器均能垂直受力。此外，在進(jìn)行電子秤內(nèi)部橋路時(shí)，需要保證傳感器輸出靈敏度相同，并且調(diào)節(jié)其工作電流使其工作在接近零溫度系數(shù) (2ppm/}C)下。 本系統(tǒng)中采用的電子秤儀表性能穩(wěn)定，其最大載荷可達(dá) 250KG/M，完全滿足本系統(tǒng)飼料配料的稱(chēng)量要求，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低、可靠性高，能夠以自動(dòng)秤量方式將散狀物料按照預(yù)定的配比進(jìn)行秤量并能夠 控制物料的秤量、卸料。當(dāng)飼料送料和稱(chēng)重到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，指針移到相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)處，使電子秤動(dòng)作再執(zhí)行下一步飼料的送料和稱(chēng)重，依此類(lèi)推，直到全部飼料配比完畢。同時(shí)具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能，可以設(shè)定預(yù)置功能及落差補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高速動(dòng)態(tài)采樣。它的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)其微型輸出繼電器，以開(kāi)關(guān)量形式將信號(hào)送入 PLC，它有調(diào)零、去皮重、加皮重和撥碼盤(pán)設(shè)定稱(chēng)量值等功能。在本系統(tǒng)中，飼料配料給料量控制采用順饋一單回路負(fù)反饋復(fù)合控制策略進(jìn)行，其控制算法基于數(shù)字濾波及 PID 控制，其控制電路設(shè)計(jì)如圖 33所示。采集后的重力傳感器信號(hào)將 數(shù)字化后的稱(chēng)重信號(hào)以及測(cè)速信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為兩個(gè) 4~20mA模擬輸出信號(hào)，一個(gè)作為PID調(diào)節(jié)器的前饋輸入，用來(lái)進(jìn)行擾動(dòng)的補(bǔ)償控制，一個(gè)作為 PID調(diào)節(jié)器的反饋輸入，兩者信號(hào)的輸出進(jìn)行相加與給定的控制信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，輸出 4~20mA 模擬偏差調(diào)節(jié)信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大后驅(qū)動(dòng)變頻器頻率來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 圖 33 單回路前饋一反饋復(fù)合控制系統(tǒng)較為實(shí)用可行的電原理圖 PLC子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC安裝在飼料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域控制器 CPU中，能夠?qū)︼暳仙a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各區(qū)域設(shè)置的傳感器以及生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備工作狀態(tài)等監(jiān)控參數(shù)通過(guò)總線進(jìn)行傳輸并由 PLC控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)串口總線傳輸給現(xiàn)場(chǎng)控制 PC機(jī)，能夠及時(shí)將過(guò)程控制的結(jié)果以及各項(xiàng)參數(shù)傳輸給現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)，根據(jù)部署在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)上的生產(chǎn)控制命令進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，控制各生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備 (給料機(jī)、攪拌倉(cāng)、成品打包等 )按照生產(chǎn)程序正常工作。其中 PLC現(xiàn)場(chǎng)控制子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及安裝是本系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備，主要包括供電系統(tǒng)、 PLC、總線通信與觸摸屏等。在本項(xiàng)目中采用西門(mén)子公司 生產(chǎn)的 S7200系列 PLC,供電系統(tǒng)由隔離變壓器、 PS207組成， CPU模塊選用 CPU2262DP，總線采用 PROFIBUS 總線接口完成與 西門(mén)子 的 PLC的網(wǎng)絡(luò)化連接，最后通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控與調(diào)度管理的協(xié)調(diào)。 PLC 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 在熟悉工藝流程特點(diǎn)和明了控制任務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè) PLC控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是詳細(xì)羅列該系統(tǒng)的全部功能和要求，其中包括系統(tǒng)方框圖組成的描述， PLC及其 I/O與被控過(guò)程其他控制器或計(jì)算機(jī)關(guān)系的闡述等。 圖 34 飼料廠生產(chǎn)過(guò)程 PLC控制系統(tǒng)框圖 飼料廠生產(chǎn)過(guò)程 PLC 控制系統(tǒng)框圖各部分功能如圖 34所示 : 1） PLC作為控制主機(jī)安裝在 PLC柜內(nèi)，通過(guò)其 I/O模塊，接收來(lái)自 MCC柜內(nèi)的交流接觸器、保護(hù)元器件 (自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、繼電器、現(xiàn)場(chǎng)傳感器 )等動(dòng)作輸入信號(hào)以及操作臺(tái)上控制按鈕主令信號(hào)，根據(jù)程序運(yùn)行的結(jié)果發(fā)出輸出信號(hào)，控制 MCC 柜內(nèi)的交流接觸器動(dòng)作，從而達(dá)到控制監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的目的。 2） MCC柜即電動(dòng)機(jī)控制中心，安裝控制回路中的交流接觸器、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、熱繼電器、中間繼電器、電流互感器等電器元器件，對(duì)被控設(shè)備實(shí)行驅(qū)動(dòng)控制 以及短路、過(guò)載保護(hù)等功能。 3）現(xiàn)場(chǎng)操作按鈕箱安裝在現(xiàn)場(chǎng)各樓層，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的手 /自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)手啟動(dòng)、停操作，在自動(dòng)控制方式下，亦能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作按鈕實(shí)現(xiàn)單機(jī)設(shè)備的緊急停車(chē)，通過(guò) PLC控制程序運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備工段的自動(dòng)聯(lián)鎖停車(chē)。 4） 用雕刻或絲網(wǎng)印刷等方法將工藝流程刻畫(huà)在有機(jī)塑料或技術(shù)材料做成的顯示屏上，用指示燈的狀態(tài)來(lái)模擬顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。燈亮表示該設(shè)備在運(yùn)行，燈熄滅表示該設(shè)備停車(chē)等。采用這種方式模擬現(xiàn)場(chǎng)顯示生產(chǎn)過(guò)程，直觀、一目了然，但反映的信息單調(diào)，電氣接線較多，一旦制造 成功，工藝上有任何改動(dòng)，在模擬屏上 不能更改。所以在一些飼料廠的設(shè)計(jì)中，取消了這部分硬件設(shè)備，而用 PLC 與上位機(jī)通訊組態(tài)方式，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示工藝流程。 操作臺(tái)安裝系統(tǒng)中的一些操作按鈕、指示燈、報(bào)警器、電流電壓表、控制電源穩(wěn)壓器等。如一次回路的合閘分閘按鈕、各樓層信號(hào)聯(lián)絡(luò)按鈕、指示燈、各工段的主令啟動(dòng)、停車(chē)按鈕等。 :以一個(gè)直接啟動(dòng)的電機(jī)控制回路，說(shuō)明強(qiáng)電控制系統(tǒng)與 PLC之間的關(guān)系。如圖 35所示。 圖 35 典型控制原理 QF— 自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，做短路、斷路和過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān) PF— 熱電保護(hù) KM— 交流接觸器 SB— 現(xiàn)場(chǎng)手 /自動(dòng)轉(zhuǎn)換及急停開(kāi)關(guān) SA— 現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)按鈕 合上主回路空氣開(kāi)關(guān) QF其常開(kāi)觸點(diǎn) QF閉合，當(dāng) SB置手動(dòng)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SA，交流接觸器 KM線圈得電，其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，主觸點(diǎn) KM閉合接通電動(dòng)機(jī) M電源，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SB置于中間位置， KM線圈失電，其主觸點(diǎn)及常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電源切斷停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 但 SB置于自動(dòng)位置時(shí)，由 PLC根據(jù)程序命令發(fā)出輸出信號(hào)，使 KM 線圈得電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí) PLC根據(jù)程序命令監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)的狀態(tài)， KM常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)狀態(tài)為 “ 1” ，則電機(jī) M正常運(yùn)行 。運(yùn)行中當(dāng)發(fā)生短路或過(guò)載故障時(shí) QF 常開(kāi)觸點(diǎn)也斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)狀態(tài)為 “ 0”， KM常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，其對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)狀 態(tài)為 “ 0” ，通過(guò)編制程序， PLC發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，并切斷有關(guān)的輸出信號(hào)做相應(yīng)的聯(lián)鎖停車(chē)控制。 在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)故障，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SB置于中間位置， KM線圈失電，電機(jī)停止運(yùn)行，相應(yīng)的 SB輸入狀態(tài)位由“ 1”變?yōu)?“ 0” ， KM輸入狀態(tài)由 “ 1” 變?yōu)?“ 0”， PLC同樣發(fā)出報(bào)警及聯(lián)鎖控制信號(hào)。 PLC 選型 PLC 產(chǎn)品的種類(lèi)繁多。 PLC 的型號(hào)不同 ,對(duì)應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、 指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等均各不相同 ,適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此 ,合理選用 PLC,對(duì)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。 PLC的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下 ,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型 式 ,安裝方式的選擇 ,相應(yīng)的功能要求 ,響應(yīng)速度要求 ,系統(tǒng)可靠性的要求 ,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。通過(guò)對(duì)飼料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況、被控對(duì)象的 I/O點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析，綜合考慮系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)成熟度、開(kāi)發(fā)周期等要素，本系統(tǒng)選用模塊式結(jié)構(gòu)的 SIMATIC S7200 系列 PLC。杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候 均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行 完全控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性。 SIMATIC S7200 Micro 自成一體：特別緊湊但是具有驚人的能力－特別是有關(guān)它的實(shí)時(shí)性能－它速度快， 功能強(qiáng)大的通訊方案，并且具有操作簡(jiǎn)便的硬件和軟件。但是還有更多特點(diǎn)： SIMATIC S7200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計(jì)－目前不是很大，但是未來(lái)不可限量的定制解決方案。這一切都使得 SIMATIC S7200 Micro PLC 在一個(gè)緊湊的性能范圍內(nèi)為自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。 SIMATIC S7200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。 S7200也越來(lái)越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開(kāi)發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。 SIMATIC S7200可提供 4種不同的基本單元和 6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡 、 寫(xiě)入器、文本顯示器等 。 1) 基本單元 S7200系列 PLC中可提供 4種不同的基本型號(hào)的 8種 CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見(jiàn)表 31： 表 3— 1 S7200系列 PLC中 CPU22X的基本單元 型號(hào) 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) CPU221 6 4 — CPU222 8 6 2個(gè)擴(kuò)展模塊 78路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 10路模擬量 I/O點(diǎn) CPU224 14 10 7個(gè)擴(kuò)展模塊 168路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) CPU226 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) CPU226XM 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) 2) 擴(kuò)展單元 S7200系列 PLC主要有 6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表412所示 ： 表 412 S7200系列 PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 類(lèi)型 型號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無(wú) EM222 無(wú) 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò)展模塊 EM231 3 無(wú) EM232 無(wú) 2 EM235 3 1 3) 可編程序控制器 PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶(hù)程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶(hù)程序送入 PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。 S7200系列 PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專(zhuān)用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大， S7200系列 PLC的專(zhuān)用編程軟件為 STEP7Micro/WIN。 4) 程序存儲(chǔ)卡 為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型 PLC設(shè)有外接 EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入 PLC，也可將 PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡 EEPROM 有 6ES 72918GC000XA0 和 6ES 72918GD000XA0 兩種，程序容量分別為 8K 和 16K程序步 。 5) 寫(xiě)入器 寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn) PLC和 EPROM之間的程序傳送，是將 PLC中 RAM 區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)?PLC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū) 。 6) 文本顯示器 文本顯示器 TD200 不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入 /輸出量。文本信息的顯示用選擇 /確認(rèn) 的方法，最多可顯示 80條信息，每條信息最多 4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。 TD200面板上的 8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和 測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參斷 PLC 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù) 在確定機(jī)型容量時(shí)， I/O 點(diǎn)數(shù)變成了一個(gè)重要因素。將所有 I/O點(diǎn)按其形式 (開(kāi)關(guān)量或模擬量 )、功用 (輸入或輸出 )、信號(hào)電平 (直流或交流、電流電壓等級(jí) )和設(shè)置地點(diǎn) (遠(yuǎn)程或就地 )等來(lái)分類(lèi)，并按照預(yù)選的 PLC機(jī)型編制 I/O分配端子圖，包括架號(hào)、機(jī)架內(nèi)的I/O通道號(hào)，每個(gè) I/O 點(diǎn)的操作數(shù)分配號(hào) (即 I/O 地址號(hào) )和寄存器的選用安排等，列出PLC硬件配置清單。 PLC要實(shí)現(xiàn)的功能主要有各物料下料量的采集、各喂料裝置的啟停、各物料下料量的控制、各物料下料量的累計(jì)。小 型 PLC中，整體式的體積小而且價(jià)格比模塊式的便宜，但在設(shè)計(jì)中，經(jīng)常碰到一些沒(méi)估計(jì)的指標(biāo)，所以在設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行局部調(diào)整，另外模塊式PLC排除故障所需時(shí)間短，估算輸入輸出接口比較多，考慮到成本我們采用離線編程的方式，以降低軟硬件的開(kāi)銷(xiāo)。根據(jù) PLC I/O節(jié)點(diǎn)使用原則，即預(yù)留出 25%左右的 I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。 本系統(tǒng)中 I/O點(diǎn)數(shù)量和類(lèi)型如表 31所示。 表 31生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) I/O點(diǎn)數(shù)量和類(lèi)型表 I/O類(lèi)型 數(shù)字量輸入 開(kāi)關(guān)量輸出 開(kāi)關(guān)量輸入 信號(hào)類(lèi)型 流量信號(hào) 4 按鈕 4 電磁閥 4 速度信號(hào) 4 料位傳感器 8 指示燈 8 變頻器 故障 4 接觸器 9 變頻器 啟動(dòng) 4 調(diào)速信 號(hào) 3 自動(dòng)手動(dòng)切換開(kāi)關(guān) 2 報(bào)警電 鈴 2 跑偏檢測(cè)電位器 4 PLC 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn) 飼料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) PLC控制子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)關(guān)系著本飼料生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性，加之系統(tǒng)包括飼料配比、攪拌加工、成品傳輸、打包分裝，現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表包括電子秤、壓力、溫度、風(fēng)量、物料位等多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，需要能對(duì)重要參數(shù)區(qū)域進(jìn)行計(jì)數(shù)分析，保證生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)的最佳范圍和各參數(shù)間的最佳組合，就不得不提高 PLC控制子系統(tǒng)硬件