【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速，將采集后的數(shù)值送到控制器（PLC）與設(shè)定值做對(duì)比，檢測(cè)是否有誤差，并作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。對(duì)每一臺(tái)的控制都是相同的。3 系統(tǒng)主要器件的介紹 西門子變頻器簡(jiǎn)介 變頻器，是現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化上使用較為廣泛的產(chǎn)品之一，它將變頻技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合，可以通過(guò)改變電壓輸出頻率，去相應(yīng)的調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在實(shí)際的生產(chǎn)中，有著很大的作用。 MM420基本組成及特點(diǎn)對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電機(jī)帶動(dòng)皮帶運(yùn)作，要使配料準(zhǔn)確、精確度高，因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速是需要變化的，需要隨時(shí)按照PLC的信號(hào)進(jìn)行調(diào)速，所以變頻器是必不可少的重要元器件。而且變頻器還具有節(jié)能的特點(diǎn)，非常適用于水泥生產(chǎn)這一類的高能耗企業(yè)。一般來(lái)說(shuō)，變頻器的內(nèi)部電路都有兩個(gè)部分，一是完成電能轉(zhuǎn)換過(guò)程（整流、逆變）的主電路；二是處理信息的收集、變換和傳輸?shù)目刂齐娐贰?. 主電路變頻器的主電路可以將電源提供的交流電壓先經(jīng)整流轉(zhuǎn)換成直流電壓；在內(nèi)部控制下，再將直流電壓經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以調(diào)節(jié)的交流電壓輸出給負(fù)載電機(jī)，這就可以根據(jù)需要去調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而不需要負(fù)載電機(jī)一直在工頻運(yùn)行，起到了一定的節(jié)能作用。其中直流環(huán)節(jié)是通過(guò)電容來(lái)進(jìn)行濾波的，因此其屬于電壓型的交直交變頻器。2. 控制電路控制電路包含了CPU、模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、輸出繼電器觸頭、操作面板等部件。MM420是西門子公司生產(chǎn)的一個(gè)變頻器系列，它功能強(qiáng)大，并且型號(hào)多種，能滿足絕大多數(shù)工廠的使用要求。 MM420適用環(huán)境及優(yōu)點(diǎn)1. MM420適用環(huán)境由于變頻器的節(jié)能以及調(diào)速性能優(yōu)越，被廣泛的應(yīng)用在了現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)上面，不僅僅如此，連我們熟知的空調(diào)都早已有了變頻功能。MM420是西門子公司的一款性能非常好的變頻器，可以滿足大多數(shù)工廠的生產(chǎn)需求，相應(yīng)的，變頻器對(duì)工作環(huán)境也是有著一定的要求:一般來(lái)說(shuō)，它的工作環(huán)境溫度不得低于10℃，高于60℃；空氣的相對(duì)濕度要≤95%，沒(méi)有結(jié)露現(xiàn)象，露水使內(nèi)部器件損壞。不能將變頻器從高處掉落或受到猛烈的撞擊,這可能使變頻器損壞；不能把變頻器安裝在會(huì)有經(jīng)常震動(dòng)和離電磁輻射源頭很近的地方，因?yàn)檎饎?dòng)久了也會(huì)使并聘請(qǐng)受損，而電磁輻射源頭的輻射一般比較強(qiáng)，會(huì)對(duì)其精確性造成影響。2. 變頻器的優(yōu)點(diǎn)再來(lái)說(shuō)說(shuō)它的優(yōu)點(diǎn)，變頻器的安裝非常容易，而且調(diào)試比較簡(jiǎn)單易懂，新人也會(huì)很快上手；EMC設(shè)計(jì)得非常堅(jiān)固；可以用IT（中性點(diǎn)不接地）電源來(lái)對(duì)自身供電；能非常迅速的響應(yīng)接收到的信號(hào)并且可重復(fù)；其內(nèi)部的參數(shù)很多，確保了它可以應(yīng)用的區(qū)域非常廣，能配置多種應(yīng)用對(duì)象。3. 保護(hù)特性變頻器本身也是具有很多保護(hù)設(shè)置的，如過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)；過(guò)熱保護(hù)；短路保護(hù)等等，使用安裝都非常簡(jiǎn)單方便[5]。 稱重及測(cè)速裝置簡(jiǎn)介在本系統(tǒng)的控制中，需要知道皮帶電機(jī)的速度和物料的實(shí)時(shí)下料重量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這就需要用到測(cè)速和稱重的器件來(lái)進(jìn)行測(cè)量。旋轉(zhuǎn)編碼器是一類能夠測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的器件。光電式的旋轉(zhuǎn)編碼器可以通過(guò)光信號(hào)和電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的角位移、角速度等信息轉(zhuǎn)換成與這些信息相對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)再以數(shù)字量輸出。它的技術(shù)核心參數(shù)主要有對(duì)應(yīng)碼盤每一轉(zhuǎn)的脈沖個(gè)數(shù)（從幾十個(gè)到上千個(gè)都有）和額定電壓大小等。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出有單路和雙路兩種類型。其中單路輸出指的是旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出就只有一組脈沖信號(hào)，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出有兩組A/B相位差90度的脈沖信號(hào)，這樣我們不僅可以通過(guò)這兩組脈沖測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，還可以判斷電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向，實(shí)際使用中非常便利[6]。1. 基本簡(jiǎn)介根據(jù)編碼器的工作原理去劃分，我們可以將它分為增量式和絕對(duì)式兩個(gè)類別。增量式編碼器是利用計(jì)數(shù)增量的方法來(lái)測(cè)量設(shè)備位移的。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，它將所測(cè)得的位移量轉(zhuǎn)變成為具有周期性質(zhì)的模擬量信號(hào)，即電流信號(hào)，再通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)的脈沖，再用累計(jì)到的脈沖數(shù)去計(jì)算出位移的大??；絕對(duì)式編碼器的測(cè)量就相對(duì)簡(jiǎn)單了，它用來(lái)測(cè)量的碼盤上面所有位置都刻上了相應(yīng)的數(shù)字碼，我們只需要知道測(cè)量的開始和結(jié)束的位置就能夠求得結(jié)果，至于它具體是怎么測(cè)量的可以不用過(guò)問(wèn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，絕對(duì)編碼器的抗干擾性和所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要比其它編碼器好一點(diǎn)，這是因?yàn)樗臋C(jī)械結(jié)構(gòu)比較特別。它的碼盤上面每個(gè)位置都有數(shù)字碼，并且這些數(shù)字沒(méi)有重復(fù)的，每個(gè)位置的數(shù)字都是唯一的[7]。在工作的時(shí)候，它只需要讀取當(dāng)前位置的數(shù)字就可以知道所處的位置，而不需要通過(guò)記憶和找尋參考點(diǎn)來(lái)得知。絕對(duì)值編碼器的軸跟著電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)，不斷會(huì)有二進(jìn)制碼或BCD碼輸出，這些輸出的代碼都是與編碼器上刻度位置相對(duì)應(yīng)的，我們可以從代碼大小的變化去獲得電機(jī)此時(shí)旋轉(zhuǎn)的方向和位移在編碼器上刻度的位置，而不需要靠向電路去判斷。絕對(duì)編碼器上有一個(gè)絕對(duì)零位代碼，意味著有某個(gè)位置一直都是零位，當(dāng)突然掉電或重新啟動(dòng)后再做新一次的測(cè)量時(shí)，它依舊能夠無(wú)誤地讀出掉電或重啟位置的代碼，并準(zhǔn)確無(wú)誤地找到零位代碼的位置。一般地，絕對(duì)值編碼器能夠測(cè)量的范圍為一個(gè)圓周，但如果使用的地方有需求的話，也有對(duì)應(yīng)的型號(hào)來(lái)進(jìn)行多周測(cè)量。 針對(duì)于水泥生產(chǎn)的環(huán)境，本文所采用的是絕對(duì)編碼器。稱重傳感器是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置，本設(shè)計(jì)將這兩個(gè)原件都安裝在定量給料機(jī)上。 定量給料機(jī)簡(jiǎn)介定量給料機(jī)是一種為固體散狀物料（塊狀、顆粒、粉狀等）連續(xù)稱重計(jì)量兼定量輸送的機(jī)械設(shè)備，由環(huán)形皮帶、秤架、電機(jī)、稱重和測(cè)速傳感器等組成的一個(gè)整體，它是集稱重計(jì)量與流量控制于一體的連續(xù)稱重設(shè)備，也叫調(diào)速秤或者電子皮帶秤[8]。 被廣泛應(yīng)用于水泥、礦山、建材、糧食、化工等行業(yè)。定量給料機(jī)是對(duì)散狀物料進(jìn)行連續(xù)稱量并給料的的高科技產(chǎn)品，根據(jù)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展情況，對(duì)它做了一些改進(jìn)。改良后的定量給料機(jī)不僅價(jià)格相對(duì)便宜，而且質(zhì)量也有了很大的提升。它能在比較惡劣的環(huán)境下運(yùn)作，適應(yīng)性較強(qiáng)。定量給料機(jī)主要用于各種粒狀和粉狀物料等進(jìn)行自動(dòng)喂料和累積物料量，為許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供自動(dòng)化的運(yùn)行狀態(tài)并能獲得一些用戶想知道的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)。其工作原理依據(jù)的是PID調(diào)節(jié)，將測(cè)量的電機(jī)速度和實(shí)時(shí)物料量送入上位機(jī)求出瞬時(shí)流量，再和設(shè)定值對(duì)比，PLC將對(duì)比結(jié)果進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后輸出調(diào)節(jié)信號(hào)到變頻器，不斷地去控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使給料量盡可能地和設(shè)定值一致。 定量給料機(jī)實(shí)物圖4 PLC簡(jiǎn)介及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章主要介紹了主控制器PLC，對(duì)系統(tǒng)的要求，PLC輸入/輸出端口的的分配，PLC及其擴(kuò)展模塊的外部接線圖。 PLC簡(jiǎn)介PLC，是一種可由程序通過(guò)其內(nèi)部的運(yùn)算，并通過(guò)一些數(shù)字量或模擬量去控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備，它是由美國(guó)的一家公司最先研制開發(fā)出來(lái)的。PLC的誕生起源于美國(guó)的汽車制造業(yè)，在20世紀(jì)60年代那一個(gè)時(shí)期，美國(guó)的汽車行業(yè)發(fā)展非常快，相應(yīng)的，汽車制造商們的競(jìng)爭(zhēng)也是非常明顯，各個(gè)生產(chǎn)廠商為了搶占市場(chǎng)獲取更大的利益，不斷地更新自身廠商的汽車型號(hào)，去吸引消費(fèi)者的眼球，這就要求汽車生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)跟著汽車型號(hào)的更新而去不斷更新，并且還要針對(duì)不同的需求去重新設(shè)計(jì)或大量更改已有的生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。由于在當(dāng)時(shí)普遍使用繼電器控制，并且線路是硬件電路連接，如果頻繁且大規(guī)模的改動(dòng)非常麻煩，因此在1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）針對(duì)上面的問(wèn)題首次進(jìn)行公開招標(biāo)，并對(duì)其所需要的控制系統(tǒng)提出了下列要求:第一個(gè)是系統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)短期內(nèi)就可以設(shè)計(jì)，比較容易更改，接線不能太過(guò)繁瑣，并且成本要低；第二個(gè)是系統(tǒng)能結(jié)合計(jì)算機(jī)和繼電器控制兩者的特點(diǎn)，但編程又比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便；第三個(gè)是系統(tǒng)通用性強(qiáng)[9]?；谏显V要求，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（EDC）在第二年就研制開發(fā)出了一臺(tái)設(shè)備，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。這就是世界上第一臺(tái)可編程序控制器，型號(hào)為PDP14。人們根據(jù)它的特性和所能實(shí)現(xiàn)的功能，把這臺(tái)設(shè)備叫做可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）,簡(jiǎn)稱PLC。當(dāng)時(shí)開發(fā)這種設(shè)備主要是想用來(lái)替代那種更換和維護(hù)都不容易的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以最開始它也僅僅只是具有跟以前系統(tǒng)相似的等一些比較簡(jiǎn)單地功能。隨著科技的飛速進(jìn)步，在20世紀(jì)中后期發(fā)明制造出了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，人們將其和可編程邏輯控制器相結(jié)合，使可編程序邏輯控制器在原有的基礎(chǔ)上增加了微機(jī)所具有的運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，這使它進(jìn)一步升級(jí)，成為了比較完善、功能全面的工業(yè)控制裝置。這個(gè)時(shí)候的可編程邏輯控制器可以說(shuō)是同時(shí)具有了繼電器常規(guī)控制概念和微機(jī)技術(shù)兩者的特點(diǎn)。在家用電腦越來(lái)越多的走進(jìn)人們生活中后，就將可編程邏輯控制器正式定名為Programmable Logic Controller（PLC），這樣不僅比較方便，能夠反映出可編程控制器的功能特點(diǎn)，而且還不會(huì)和計(jì)算機(jī)（PC）相沖突。