【正文】 。在做設計論文期間學院的很多實驗室老師都給過我很大的幫助和指導，在此表示真誠的謝意。***學識淵博、治學嚴謹，對學生關心照顧，這些給我留下了深刻的印象。鑒于本人專業(yè)知識的局限，該設計存在許多不足之處也就在所難免，希望在后期學習過程中能不斷改進，不斷完善，爭取做到精益求精。而變頻控制思想則是通過整流、逆變的方法將電源的頻率改變，使電機的轉動達到優(yōu)良的啟動、調速及停止功能。變頻調速技術更是在當代調速理論中日漸成熟，已成為現代工業(yè)調速領域中不可或缺的一部分。在整個控制系統(tǒng)中有兩個重要的控制思想在起著關鍵作用，那就是PID控制思想和變頻控制思想。 變頻器接線圖注：本設計的總圖見附頁。 PLC接線圖 變頻器接線圖變頻器主要完成的功能有PID控制、起動、檢修點動、自動運行、故障復位等。光電編碼器計數脈沖，且令PLC的高速計數器HSC2工作在模式一下，通過內部指令以及對HSC2的初始化就能夠記下光電編碼器的脈沖，然后經過換算就能求出電機的轉速。自變頻器正常運行配合開Y5A、Y5C關來完成。變頻器故障、正常運行自變頻器故障的輸入端來自變頻器的故障報警輸出端（30C、30A）。故障復位由SB5來實現。點動檢修方式下，主要完成故障卡機時的的反轉運行，可以通過PLC外部的電位器來輸入，不需要PID調節(jié)。起動控制由SB3來控制，當SB3閉合時，KM3吸合，變頻器變頻器輸入端KM3吸合，電動機開始起動。起動控制電動機的起動由變頻器來執(zhí)行的。如果電機啟動不了，報警器就會在限定的時間后開始聲光報警。自動方式下，主要完成正常的正轉運行，其中PID控制的輸入由系統(tǒng)的單閉環(huán)PID控制完成。當按下SB2時，通過編程的方法，運用中間SB2常閉觸點斷開，來實現對KM1的關斷。當SB1閉合后，KM1將吸合，變頻器的電源輸入端KM1將吸合，實現變頻器上電。 電氣原理圖 PLC接線圖本設計所設置的PLC功能有：變頻器上電、點動控制（檢修反轉）、自動控制、停機控制、變頻器故障報警、變頻器故正常運行、故障復位等功能。兩字輸入單字輸出，以VD224作為S7200的輸入區(qū)，以VW228作為S7200的輸出區(qū)。EM277從I/O組態(tài)確定輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。從這個位置開始為輸出數據緩沖區(qū)，它應作為EM277的參數賦值信息的一個部分。輸出和輸入數據緩沖區(qū)駐留在S7200 CPU的變量存儲器（V存儲器）內。為了將EM277作為一個DP從站使用，用戶必須設定與主站地址相匹配的DP端口地址。在PLC與上位機的通信環(huán)節(jié)中，可以通過增加EM277擴展模塊的方法實現PROFIBUSDP網絡協(xié)議。EM223的模擬量輸入點數為4，輸出點數為1，現有的輸入輸出點數不僅完全滿足設計點數需要，也為以后的設計改進留有了余地。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13K字節(jié)程序和數據存儲空間。CPU224集成14輸入/10輸出共24個數字量I/O點。 PLC的選擇本設計所需要設置的功能有：變頻器上電、電機啟動、停止、手動/自動方式轉換、點動、手動復位以及自變頻器報警等功能。富士“”型變頻器的額定容量28KW；額定輸出電壓380至400V；額定輸出電流39A；額定過載電流150%，額定輸出電流1分鐘；200%；額定輸出頻率50、60Hz。此外，變頻器自身還有過壓，過流，欠壓，過載，缺相，過熱等保護功能?？刂戚斎搿LD為三線運行，停止命令?？刂贫俗?。P+，N—，為制動單元。R、S、T為主回路電源輸入端子，連接三相電源。由于變頻器的輸出功率有25%要消耗在高頻諧波上，所以選變頻器的輸出功率要比電機的實際功率大許多。 的交流進線電抗器。制動電阻根據變頻器的容量選用10歐的耐高溫電阻。系統(tǒng)的進線接觸器選用北低的B200（Ie=200A、Ue=600V）分段電流為200A，選擇130A的快速熔斷器。變頻器最大輸出電流大于電動機最大輸出電流。它具有開關頻率高，輸出更接近正弦波或者說可以使電動機的磁場更接近圓形，可以對電動機進行恒轉矩和恒功率調速。比較國內外許多變頻器，其中包括西門子、施耐德、三菱等世界知名品牌，通過比較這幾種品牌變頻器的控制方式、產品性價比、節(jié)能性能、耐用性、操作界面及操作語言等主要性能，最終選用了富士“”型變頻器。目前稱重傳感器的精確度普遍提高到萬分之幾，而測速傳感器的精確度大多在千分之幾，所以提高測速傳感器精確度是提高電子皮帶秤系統(tǒng)精確度有效的途徑之一。只要保證q(t)*V(t)的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定。其轉化后的0～10V的標準電壓信號就可以直接輸入PLC模塊內部進行處理了。設計選用的皮帶秤傳來的動態(tài)稱重信號是0～30mV范圍，不能直接被PLC讀取，需要經過外加放大電路處理，將其轉化為0～10V的標準電壓信號。因此，必須選擇一個放大器對該信號進行放大使得信號輸入范圍為0～10V。 6. 稱重傳感器稱重部分 溫度:20℃～＋50℃7. 供電電源：50Hz(5% ，+5%) 220VAC(15% ，+10% ) 。 5. 允許物料水份變化范圍 ≤ 177。 3. 平均無故障工作時間 15000小時。2% 。1% 。2%此類型稱重傳感器的動態(tài)計量精度1.) 在皮帶輸送機正常工作時，物料負載量大于參考下限值且流量在滿量程的20%；100%范圍內變化時，動態(tài)累計計量誤差≤177。 環(huán)境溫度： 機械： 20℃～50℃ 儀表： 0℃～40℃ 電源電壓： 220V（177。其主要技術參數如下： 系統(tǒng)精度：　 177。ICS17A型電子皮帶秤的動態(tài)累計誤差為177。根據以上特點，本設計采用徐州山特ICS系列ICS17A型電子皮帶秤。3)稱重傳感器結構類型的選擇電阻應變式稱重傳感器的結構類型較多，有懸臂梁式稱重傳感器，剪切梁式稱重傳感器，S型稱重傳感器等，對于皮帶稱重系統(tǒng)S型稱重傳感器最佳。對衡器來講，也就是稱重傳感器所選用最大秤量值，靈敏度值。為解決這些問題，同時還要考慮機械限位的設計，稱重傳感器的材質盡量選用抗沖擊、抗過載能力強且輸出穩(wěn)定的鋼制傳感器，而盡量不選取鋁制材料。 （）式中，—物料額定流量； L—稱量段長度； R—杠桿比，R=傳感器受力 / 實際稱量段受力(一般取R=)； V（t）—物料在皮帶上的運行速度。配料皮帶秤傳感器選型時應著重考慮稱重傳感器的量程、靈敏度、結構材質等方面l)量程的選擇皮帶秤稱重傳感器的受力包括杠桿結構秤體的自重、物料流量作用力以及稱量段內輸送皮帶的自重，因此量程選擇要考慮這幾項內容。輸送機輸送物料時，皮帶秤儀表連續(xù)測量皮帶上每單位長度的載荷值q(kg/m)，并與皮帶在同一時刻的速度v(m/s)相乘，測得結果為物料的瞬時流量，q*v(kg/s)。其它參數如下：額定轉速為：2840r/min；額定電流：；功率因數：%；堵轉電流/額定電流：7；堵轉轉矩/額定轉矩：。 輸入量統(tǒng)計序號采樣信號名稱性質來源占用硬件資源1總啟動信號開關量按鈕PLC輸入點12停止信號開關量按鈕PLC輸入點23自動運行開關量按鈕PLC輸入點34檢修運行開關量按鈕PLC輸入點45復位信號開關量變頻器輸出PLC輸入點56變頻器正常運行開關量變頻器輸出PLC輸入點67變頻器故障開關量變頻器輸出PLC輸入點78光電編碼器A相脈沖直接相連編碼器輸出PLC輸入點89稱重信號直接相連稱重運放輸出PLC模塊輸入點9 10給定信號直接相連PLC輸出PLC模塊輸入點1011上位機信號直接相連上位機輸出PLC模塊輸入點1112變頻器模擬給定直接相連PLC輸出變頻器輸入點12 輸出量統(tǒng)計序號采樣信號名稱性質來源占用硬件資源1系統(tǒng)就緒開關量線圈PLC輸出點12正轉運行開關量線圈PLC輸出點23反轉運行開關量線圈PLC輸出點34復位信號開關量線圈PLC輸出點45就緒信號燈開關量指示燈PLC輸出點56檢修信號燈開關量指示燈PLC輸出點67手動信號燈開關量指示燈PLC輸出點78報警信號開關量喇叭PLC輸出點89故障信號燈開關量指示燈PLC輸出電9以上輸入，輸出量的統(tǒng)計將為下一章的控制系統(tǒng)輸入輸出地址分配提供依據，具體的分配在下一章再作的介紹。變頻器的功能主要包括電機的起動、停機、PID調速、手自動轉換及故障復位功能。整個閉環(huán)調速系統(tǒng)根據稱重傳感器和速度傳感器所檢測到的信號進行的流量運算值進行變頻器調速控制，進而控制電機調速。 控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。 變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，主要是由主電路、控制電路組成。PID調速在電機經過啟動時間后才開始的。其工作原理：，該配料系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，用稱重傳感器在線自動測量給料機的給料量，并輸出0～30mV電壓信號，然后由計算機或控制儀表對信號進行處理，按照一定的控制算法對給料機進行反饋控制。再根據式（）算出電機的轉速。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還可提供相位相差的兩路脈沖信號。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。由式（）可算出電機轉動速度。這樣整個系統(tǒng)的控制思想已經基本構成。最后一點就是流量值的給定輸入，流量值的給定可以通過上位機實現，也可以通過鍵盤輸入給定。將物料流量給定值與此流量值進行比較，就可得到PID控制所需要的偏差值，然后就可以進行PID控制。稱重傳感器測出的一般為較弱的電壓信號0～30mV，因此，控制系統(tǒng)還需要一個變送器來放大該電壓信號，使之轉換成標準的電壓信號，以供輸入PLC使用。第二個需要的裝置就是稱重傳感器。光電編碼器通過編碼的方式直接測出電機的轉動頻率。第一個需要的裝置就是測速裝置。雖然要實現對交流電機的調速目的，控制的方法有很多，但變頻調速是最為科學有效的。電機的啟動、點動、停止功能是電機控制的基本控制要求，主要通過PLC來控制；對電機轉速的控制要通過PLC的PID程序和變頻器控制來實現；報警信號主要由變頻器的報警輸出端輸送到PLC來實現。對電機轉速的控制環(huán)節(jié)由稱重傳感器和速度傳感器兩部分結合而成。① 畫出主電路，控制系統(tǒng)圖；② 分配I/O地址，列出元件表；③ 設計系統(tǒng)控制的程序框圖；④ 根據程序框圖設計該系統(tǒng)的控制梯形圖，寫出指令表；⑤ 實現與上位機的通信功能；⑥ 上機、實驗調試通過?？刂品绞?單閉環(huán)控制。執(zhí)行裝置：富士變頻器。控制量：PID所發(fā)出的控制信號。第三章 控制方案的確定及其實現方法控制要求：使皮帶電機轉速隨著上位機給定而改變，使得電機轉速和重量兩者之積滿足所要所需要的控制值（給定值）。對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。如單相聯(lián)接，用于單方向計數，單方向測速。Z,Z）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A,A。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。光電編碼器是一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉換原理 轉換成相應的電脈沖或數字量，具有體積小，精度高，工作可靠,接口數字化等優(yōu)點。但是分辨率是由二進制的位數來決定的，也就是說精度取決于位數，目前有10位、14位等多種。編碼的設計可