【正文】 我所取得的成績(jī)都與老師的教誨和同學(xué)們的幫助分不開的，在此對(duì)所有曾經(jīng)給予我關(guān)心和幫助的老師和同學(xué)們以及參考文獻(xiàn)的作者表示誠摯的謝意。他求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，是我在今后工作學(xué)習(xí)中的榜樣。課題選定、方案確立、算法思想、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)文章的逐字審定，無不傾注了導(dǎo)師的巨大心血和辛勞，在畢業(yè)論文研究階段，劉老師給了我精心的指導(dǎo)和耐心的幫助。設(shè)計(jì)中采用了熱繼電器，變頻器及電機(jī)等也都有過熱恢復(fù)，擬在以后的設(shè)計(jì)中加入聲音報(bào)警功能，即當(dāng)變頻器或電機(jī)過熱時(shí)，程序利用蜂鳴器發(fā)出尖銳的聲音提醒操作員有故障發(fā)生，達(dá)到提高反應(yīng)速度、降低故障危險(xiǎn)性的目的。 (4)對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了充分的考慮，加入了各種保護(hù)措施，盡量消除了各種可能的事故隱患。 在本課題設(shè)計(jì)工作中，除了鍛煉了自己的能力外，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)總結(jié)如下 : (1)掌握了 PLC 控制原理及編程方式，設(shè)計(jì)了水泥自動(dòng)稱量包裝控制系統(tǒng)的工藝過程及動(dòng)作流程。下面給出的是程序的梯形圖，使用三菱公司全系列編程軟件編輯，編程方式是梯形圖，如圖 49 水泥自動(dòng)稱量包裝梯形圖。 當(dāng)橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動(dòng)時(shí)，同時(shí)把裝滿水泥的袋子送到輸送帶上，進(jìn)行折邊、縫袋口操作。電子秤的彈性體一般使用硬質(zhì)鋁合金材料做的，根據(jù)載荷量的大小各結(jié)構(gòu)可以做成不同的形狀，但一般使用單點(diǎn)式的梁結(jié)構(gòu)；測(cè)量電橋使用電阻應(yīng)變計(jì)組成的惠斯通電橋，把彈性體的幾何形變轉(zhuǎn)化為電壓變化。 如果通過加緊壓力檢測(cè)袋子被夾住，真空開袋把袋口確實(shí)打開，則關(guān)閉真空和壓力裝置，卸料門打開，進(jìn)行裝袋操作。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 (3)自動(dòng)裝袋控制邏輯，流程圖如圖 46 所示。 (2)自動(dòng)取袋控制邏輯，流程圖如圖 45 所示。當(dāng)自動(dòng)裝袋機(jī)完成上袋后，發(fā)出訊號(hào)，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后稱 重箱關(guān)閉翻門，裝袋機(jī)張開夾袋器，包裝袋通過輸送機(jī)進(jìn)入下一流程。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)大小放料門的流量保證 2 分鐘內(nèi)完成一袋水泥的包裝，又本設(shè)計(jì)要求重量誤差在正負(fù) 內(nèi)，故使小放料門的滯后環(huán)節(jié)流體為 。水泥自動(dòng)稱量包裝控制系統(tǒng)輸入輸出接口如表 41 所示。 (2)分配輸入 /輸 出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) [14][15] PLC 控制系統(tǒng)是水泥自動(dòng)包裝稱量的核心部位，而在 包裝過程中，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 從輸入映像寄存器中“讀入”上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。 PLC 采用集中采樣、集中輸出的工作方式，減少了外界干擾的影響。當(dāng) PLC 開始運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控程序的規(guī)定順序，通過掃描，完成各輸入點(diǎn)的狀態(tài)采集或輸入數(shù)據(jù)采集、用戶程序的執(zhí)行、各輸出點(diǎn)狀態(tài)的更新、編程器鍵入 響應(yīng)和顯示更新及 CPU 自檢等功能。采用高級(jí)語言編程后，用戶可以像使用普通微形計(jì)算機(jī)一樣操作 PLC。一般說來，用這三種邏輯能夠表達(dá)所有的控制邏輯。當(dāng)今世界上各國的 PLC 制造廠家所生產(chǎn)的 PLC 大都采用梯形圖語言編 程。但基本上可歸納為字符表達(dá)方式 (即用文字符號(hào)表達(dá)程序，如語句表程序表達(dá)方式 )和圖形符號(hào)表達(dá)方式 (即用圖形符號(hào)表達(dá)程序，如梯形圖程序表達(dá)方式 )這兩大類。中型 PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)通常在 120 點(diǎn)至 512 點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器的容量為 2KB8KB。一般大、中型 PLC 都采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱公司的 AN系列。整體式具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，易于裝在工業(yè)設(shè)備 的內(nèi)部，通常適于單機(jī)工作。臺(tái)式編程器具有用戶程序存儲(chǔ)器，它可以把用戶輸入的程序存放在自己的存儲(chǔ)器中，也可以把用戶程序下載到 PLC 中。用簡(jiǎn)易編程器編程時(shí)，編程器必須與 PLC 相連接。有的 PLC 能向外部提供 24V 的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。輸出單元將經(jīng)過 CPU 處理的微弱電信號(hào)通過光電隔離、功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行元件，如指示燈的亮滅，電動(dòng)機(jī)啟停和正反轉(zhuǎn)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)、平移、升降，閥門的關(guān)閉等。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。不同機(jī)型的 PLC，其用戶程序存儲(chǔ)器的容量可能差異較大。 (2)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行 。如果把 PLC 看作一個(gè)系統(tǒng)，外部的開關(guān)信號(hào)均為輸入變量，它們經(jīng)輸入接口存到 PLC 內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，而后經(jīng)過邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理以輸出變量的形式送到輸出接口，從而控制輸出設(shè)備。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔(dān)真空線路的通斷，真空檢測(cè)器承擔(dān) 檢測(cè)真空壓力，并發(fā)出卸料信號(hào) [9]。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 34 裝袋、夾袋、開袋口氣路簡(jiǎn)圖 bagging， nipping and opening bag aerodynamic loop 除了上述裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為基本回路。棄袋或夾緊檢測(cè)未探測(cè)到袋子，要把各個(gè)功能部件返回到其原來位置。 棄袋有兩種情況 :一是真空未達(dá)到設(shè)定值 。 開口吸袋器在行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)真空裝置，并通過真空檢測(cè)器檢測(cè)真空度。前后兩閥門的開關(guān)控制由配置在橫進(jìn)裝置上的霍爾開關(guān)控制。消音器用來排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境。 圖 31 氣源處理裝置簡(jiǎn)圖 Device of dealing with gas diagram 氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器組成。排水過濾器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點(diǎn)得以緩沖并使裝袋機(jī)振動(dòng)減輕。自動(dòng)供袋機(jī)供袋青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 速度快，供袋質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于實(shí)現(xiàn)包裝工作的自動(dòng)化。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。 圖 21 電子稱重機(jī) Autoweighing machine 自動(dòng)供袋機(jī) 自動(dòng)供袋機(jī)是由供袋 器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成，如圖 22所示。這時(shí)粗流料門前端有一方 形孔即細(xì)流口還沒關(guān)閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開始細(xì)投料過程，當(dāng)充填物料達(dá)到預(yù)置重量時(shí)，細(xì)投料氣缸復(fù)位，細(xì)流料門關(guān)閉，給料結(jié)束。 電子稱重機(jī) 電子稱重機(jī)是包裝機(jī)的起始部機(jī) ，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。其主要設(shè)備有水泥散料容器、電子稱重機(jī)、自動(dòng)供袋機(jī)、自動(dòng)裝袋機(jī)等；包裝系統(tǒng)以下水平方向的設(shè)備，主要有縫紉機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成自動(dòng)化生產(chǎn)線。包裝袋套上喂料嘴后 (此動(dòng)作本身撥動(dòng)了啟動(dòng)閥 )光電管發(fā)出信號(hào)，計(jì)量系統(tǒng)去皮清零，壓袋氣缸立即自動(dòng)壓住空袋，喂料口閘門自動(dòng)打開，同時(shí)啟動(dòng)喂料電機(jī)使之處于喂料階段。而袋裝水泥具有易于堆垛和儲(chǔ)存，不同 品種、等級(jí)的水泥易于標(biāo)記，可分類存放和便于計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)。了解水泥子自動(dòng)稱量包裝系統(tǒng)的工作過程及工藝要求。 通過對(duì)各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC 控制系統(tǒng)。 因此，國外在注塑機(jī)、各種包裝系統(tǒng)上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高 。 4) 由于 PLC 除有繼電器功能外，尚有多種其它功能，可以實(shí)現(xiàn)繼電器無法實(shí)現(xiàn)的控制功能，實(shí)現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化 。當(dāng)然我們不僅忽視了 PLC 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是其運(yùn)行速度及可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講， PLC 最適合于需要大量中間繼電器的場(chǎng)合。在這種場(chǎng)合使用繼電器控制邏輯必然需要大量的中間繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC 控制的情況下，就可以對(duì)其內(nèi)部的輔助繼電器進(jìn)行編程后來取代。這些因素都是影響水泥包裝的效率和誤差的因素。新型的水泥包裝系統(tǒng)采用的計(jì)量裝置是單片機(jī)為 CPU 的采樣控制電路和拉力傳感器組合而成，雖然較以前有很大提高，但是在設(shè)計(jì)時(shí)有可能考慮的因素較少，計(jì)量精度不算太高。 水泥自動(dòng)稱量包裝系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的水泥包裝系統(tǒng)經(jīng)歷了從手動(dòng)到半自動(dòng)到自動(dòng)的發(fā)展歷程，現(xiàn)階段我國自行研制的新型水泥包裝系統(tǒng)已逐步應(yīng)用于生產(chǎn)，新型的水泥包裝系統(tǒng)無論是在機(jī)械結(jié)構(gòu)還是在電控上都有較大的改進(jìn)。通過控制算法的改進(jìn)，和仿真工具的仿真以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，力保研究設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品滿足生產(chǎn)要求。而一些相對(duì)比較新的計(jì)量系統(tǒng)，由于所選元件可靠性不高，或者設(shè)計(jì)上的一些不足導(dǎo)致誤差也比較大，因?yàn)樗鄰S的粉塵污染、高溫、強(qiáng)電磁干擾等因素，使計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量精度和可靠性受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這嚴(yán)重影響了水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益和信譽(yù)。 眾所周知水泥 廠的生產(chǎn)環(huán)境是十分惡劣的，工人在這里工作受到的最大危害是粉塵污染，如果水泥粉塵被吸如，進(jìn)入呼吸道和肺，會(huì)嚴(yán)重影響到身體的健康，而日益增大的水泥需求量提高了水泥廠工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，如果控制的自動(dòng)化程度不高，既增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又使生產(chǎn)效率低下。 PLC 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 研究背景與意義 [1][5] 近年來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平逐步提高，城鄉(xiāng)建設(shè)步伐加快，國家在基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資日益增大。s mastercontrol unit. Has pleted the hardware circuit and the cement automatic weighing packing system39。s request is getting higher and higher. The old cement packing system has not been able to adapt the new request by far, needs to develop one kind of automaticity to be high, the measuring accuracy is high, pric e low new cement packing system. Ac