大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第1章 緒論隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，其重要作用也越來(lái)越顯著。而生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制是自動(dòng)控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過(guò)程的具體應(yīng)用，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。plc于20世紀(jì)60年代末期在美國(guó)首先出現(xiàn)，目的是用來(lái)取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命名，并給予定義：plc（programmable logic controller）是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作

2、程序。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，種類繁多的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無(wú)法滿足用戶的各種需求。本次設(shè)計(jì)的大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是以plc為核心控制器，并結(jié)合昆侖組態(tài)軟件mcgs，輔以光電傳感器，繼電器等實(shí)現(xiàn)的可遠(yuǎn)程控制的集成系統(tǒng)。它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。1.1 本課題研究的目的、意義現(xiàn)代自動(dòng)控制越來(lái)越朝著智能化發(fā)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個(gè)

3、很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但隨之而來(lái)的是巨額的成本。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%，而對(duì)于這些小型的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配置一個(gè)如此高速的處理機(jī)沒(méi)有任何必要，因?yàn)檫@些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用可編程序邏輯控制器（plc）1控制小型的，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)中是非常適合的。本論文是對(duì)現(xiàn)在大量使用的大米生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)改造。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)很大部分是采用老式的繼電器觸點(diǎn)控制，系統(tǒng)故障率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)困難。大米生產(chǎn)過(guò)程中，如果系統(tǒng)控制不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)、碎米率大、加工精度不

4、易控制等問(wèn)題。為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，解決大米生產(chǎn)中產(chǎn)生的這些問(wèn)題，利用現(xiàn)代化的plc與mcgs組態(tài)結(jié)合的集中控制技術(shù)，在一定程度上能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，克服人為的不穩(wěn)定因素，為現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的物質(zhì)條件，以達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)化控制和系統(tǒng)升級(jí)的目的。1.2 plc的簡(jiǎn)介可編程序控制器（programmable logic controller ）簡(jiǎn)稱plc, 是一種以微處理器為核心的用于工程自動(dòng)控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)2。plc是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)

5、展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。1.2.1 plc的特點(diǎn)及應(yīng)用可編程序控制器（plc）得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電接觸器控制裝置和通用計(jì)算機(jī)以及其他控制系統(tǒng)所不具備的特點(diǎn)：1運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 2設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方便3編程語(yǔ)言直觀易學(xué)4與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合 5體積小、質(zhì)量輕、能耗低3可編程控制器所具有的功能，使它既可用于開(kāi)關(guān)量控制，又可用于模擬量控制；既可用于單機(jī)控制，又可用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。它的應(yīng)用可大致歸納為如下幾類：邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、多級(jí)控制。1.3 論文主要

6、研究?jī)?nèi)容本篇論文主要論述了如何用三菱fx-2n系列plc設(shè)計(jì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的各項(xiàng)功能，滿足設(shè)計(jì)要求。本文研究?jī)?nèi)容主要是以plc控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，其內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：1接通電源開(kāi)關(guān)后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置；2按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過(guò)稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制；3原料由稱量漏斗進(jìn)入礱谷缸，當(dāng)原料達(dá)到礱谷缸設(shè)定的位置時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥門開(kāi)始礱谷，礱谷后，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，分離時(shí)，糙米預(yù)存缸的進(jìn)料閥門打開(kāi)；4谷糙分離完畢后，糙米預(yù)存缸內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行碾米

7、，碾米結(jié)束后，起動(dòng)振動(dòng)電機(jī)篩選碾好的大米，利用鼓風(fēng)機(jī)與高壓空氣推出大米，通過(guò)高壓輸管送入料籠。1.4 論文組成對(duì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文主要從機(jī)械和電氣兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和說(shuō)明。第一章講述的是課題研究意義和目的以及簡(jiǎn)單地介紹了以下plc的有關(guān)內(nèi)容如：plc特點(diǎn)、plc的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)、plc的結(jié)構(gòu)、plc的工作方式等等。第二章講述系統(tǒng)概述及控制方案設(shè)計(jì)，包括制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證。第三章是本次論文設(shè)計(jì)的核心部分之一：控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。它包括了控制系統(tǒng)分析及元件選擇， plc控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)的估算，plc及主要模塊的選型控制系統(tǒng)的i/o

8、地址分配，控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。第四章講述的是軟件設(shè)計(jì)。包括plc控制系統(tǒng)梯形圖，plc控制系統(tǒng)程序的編制方法選擇，主要模塊程序設(shè)計(jì)和模擬量輸入的算法設(shè)計(jì)。第五章講述的是監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)操作界面，系統(tǒng)參數(shù)界面，報(bào)表界面，也是本設(shè)計(jì)的核心控制部分。第2章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大米加工生產(chǎn)線多采用繼電器8控制電路實(shí)現(xiàn)控制要求，機(jī)械觸點(diǎn)多，可靠性差，控制設(shè)備體積大。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械和電氣化程度的提高，新技術(shù)產(chǎn)品plc由于其特有的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地用于糧食加工行業(yè)。2.1 大米加工生產(chǎn)線集

9、中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，要求達(dá)到以下目標(biāo):1設(shè)備具有全自動(dòng)模式。2可遠(yuǎn)程監(jiān)控大米加工情況，并對(duì)加工量進(jìn)行歷史記錄。3保證出糙率和大米加工精度。根據(jù)課題要求，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有以下內(nèi)容：1真空吸料：用一臺(tái)真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；2稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工需要量，通過(guò)稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制；3礱谷控制：檢測(cè)壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)礱谷控制； 4大米接收：礱谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動(dòng)打開(kāi)缸門，利用鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)

10、過(guò)篩選的大米送入料倉(cāng)。2.1.2 控制系統(tǒng)的主要工藝流程 如圖2.1所示大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝流程圖，可知該集中控制系統(tǒng)的工作過(guò)程大概如下：原料先置于缸內(nèi)或傳送袋內(nèi)，通過(guò)真空泵吸入吸料漏斗，由吸料漏斗再自動(dòng)落入預(yù)量漏斗，由于吸料漏斗為真空，預(yù)量漏斗在此起緩沖作用。原料由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗，待光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到原料達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，關(guān)閉放料閥門，進(jìn)行稱量，取得數(shù)據(jù)后，再打開(kāi)放料閥門，讓稱好的稻谷進(jìn)入礱谷缸進(jìn)行礱谷，礱谷完畢后，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，讓糙米和谷殼經(jīng)過(guò)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行谷糙分離，糙米進(jìn)入碾米缸進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后起動(dòng)振動(dòng)篩，讓合格的大米顆粒進(jìn)入填料器，鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)過(guò)篩選的大米送入料倉(cāng)。

11、谷倉(cāng)或傳送袋高壓風(fēng)機(jī)注入式填料器碾米缸礱谷缸 稱量漏斗預(yù)量漏斗吸料漏斗料倉(cāng)直徑為50的pvc管高壓輸管振動(dòng)篩原料 自動(dòng)落入原料 自動(dòng)落入鼓風(fēng)機(jī)圖2.1 工藝流程圖 2.2 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證由基于plc的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程可知，整條生產(chǎn)線三個(gè)單元功能相對(duì)獨(dú)立且分散，但又需要相互連鎖協(xié)調(diào)。這需要一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行指揮控制。這些都給控制系統(tǒng)提出了較高要求，需要采用先進(jìn)的控制技術(shù)和控制方法，以提高工程質(zhì)量并簡(jiǎn)化控制線路的復(fù)雜性，兼顧降低項(xiàng)目成本。故本課題控制系統(tǒng)選型的基本原則如下：1.采用先進(jìn)、可靠、成熟的控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性；2.采用模塊化設(shè)計(jì)，提高通用性及

12、設(shè)備效率，易于維護(hù)；3.適應(yīng)今后的技術(shù)發(fā)展、要求，系統(tǒng)有較高的可擴(kuò)展性7。控制系統(tǒng)一般采用plc控制或繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。plc的控制與繼電器的控制差別有以下幾個(gè)方面。1. 控制邏輯繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜，體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每只只有48對(duì)觸電，因此靈活性和擴(kuò)充性很差。而plc采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存內(nèi)，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故成為“軟接線”。其接線少，體積小，因此靈活性和擴(kuò)展性都很好。plc中

13、大規(guī)模集成電路組成，功耗小。2.工作方式電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都應(yīng)受到某種條件限制不能吸合，它屬于并聯(lián)工作方式。而plc的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描中，屬于串聯(lián)工作方式。3.可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)開(kāi)閉會(huì)受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差。而plc采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，體積小，壽命長(zhǎng)，可靠性高。plc還配有自檢和監(jiān)控功能。能檢查出自身的故障。并隨時(shí)顯示給操作人員。還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況。為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提

14、供了方便。4.控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開(kāi)閉動(dòng)作一般在幾十ms數(shù)量級(jí)。另外，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而plc是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在m數(shù)量級(jí)，而不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。5.定時(shí)控制繼電器邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)間繼電器存在定時(shí)精確度的不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問(wèn)題。plc使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高。且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍一般從0.001s到若干天或更長(zhǎng)。用戶可以根據(jù)需要在程序中設(shè)置定時(shí)值

15、，然后由軟件來(lái)控制定時(shí)時(shí)間8。從以上幾個(gè)方面的比較可知，plc在性能上比控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試修改方便，而且體積小，功耗低，使用維護(hù)方便，但在很小的系統(tǒng)中使用時(shí)，價(jià)格要高于繼電器控制系統(tǒng)。可編程序邏輯控制器（plc）采用微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，內(nèi)含存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器，根據(jù)工業(yè)控制過(guò)程的特點(diǎn)，進(jìn)行專門的電路設(shè)計(jì)，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。plc的輸入、輸出模塊與主模塊組裝在一起，不需要另外的接口，可以直接與行程開(kāi)關(guān)等傳感器及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁線圈連接在一起，使控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。plc根據(jù)類似于繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單明了。與繼電器控制相

16、比較，plc性能好價(jià)格低，功率價(jià)格適中9。根據(jù)上述分析，plc是現(xiàn)階段基于plc的泡沫發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)最理想的控制機(jī)。所以本設(shè)計(jì)選用plc作為系統(tǒng)控制機(jī)。下面是對(duì)選定方案的分析：1.可行性分析a.功能可行性分析：由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。b.系統(tǒng)可靠性分析：系統(tǒng)設(shè)置了光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，對(duì)整條生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控，使系統(tǒng)可靠性得到了進(jìn)一步的保證。c.系統(tǒng)擴(kuò)展性分析：系統(tǒng)采用plc作為控制器，其本身就具有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性，加之plc產(chǎn)品的完整性，使得系統(tǒng)功能擴(kuò)展極其方便。d.系統(tǒng)可維護(hù)性分析：系統(tǒng)采用先進(jìn)控制方式，大大降

17、低了工程成本，并由于系統(tǒng)組態(tài)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這使得可維護(hù)性增強(qiáng)。2.技術(shù)性能a吸料漏斗物位的控制；b欲量漏斗物位的控制；c壟米，碾米時(shí)間限制；d閥門受阻時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警；e整個(gè)工作流程的自動(dòng)化。本課題所設(shè)計(jì)的基于plc的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)，利用可編程序控制器和傳感器，克服了人為的不穩(wěn)定因素，充分利用了現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，為現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)條件。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)硬件的每一個(gè)部分進(jìn)行了分析。硬件設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)完成相應(yīng)的功能，并組成一個(gè)統(tǒng)一的整體。在對(duì)控制系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)所用的元器件進(jìn)

18、行選型，plc地址分配，最后對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。3.1 控制系統(tǒng)分析及元件選擇本設(shè)計(jì)的加工集中控制系統(tǒng)是可編程控制器（plc）為主要控制其，需要進(jìn)行控制的是整個(gè)工藝流程的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)可編程控制器（plc）與電機(jī)（包括礱谷機(jī)、振蕩電機(jī)、碾米機(jī)、真空泵及鼓風(fēng)機(jī)）以及其他外部硬件（電磁閥，傳感器）相連實(shí)現(xiàn)了整個(gè)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3.1所示：光電開(kāi)關(guān)谷倉(cāng)吸料漏斗預(yù)量漏斗稱量漏斗壟谷缸壟谷電機(jī)碾米缸kv1kv3kv4kv2kv6kv5kv7鼓風(fēng)機(jī)kv8kv9碾米電機(jī)kv10kv11kv12電動(dòng)閥kv15振動(dòng)電機(jī)空氣電磁閥kv14排氣電磁閥kv13真空

19、泵行程開(kāi)關(guān)1行程開(kāi)關(guān)2kv16圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖其主要工作原理如下：接通電源后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置；按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)，等光電開(kāi)關(guān)1檢測(cè)到原料到位后，關(guān)閉真空泵，打開(kāi)吸料漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥kv1吸料漏斗空氣閥kv16，使原料由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗；重復(fù)該步驟直至光電開(kāi)關(guān)2檢測(cè)原料到位后，關(guān)閉kv1，打開(kāi)預(yù)量漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥kv3，kv2及預(yù)量漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥kv4，kv5，讓原料快速落入稱量漏斗內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，關(guān)閉所打開(kāi)的kv3，kv2及kv4，kv5，進(jìn)行稱量，稱量結(jié)束后，把所測(cè)量的數(shù)值傳送給mcgs觸摸屏；完成稱量

20、步驟后，打開(kāi)稱量漏斗高壓空氣電磁閥kv6，kv7，讓待加工的原料由稱量漏斗落入礱谷缸內(nèi)。啟動(dòng)礱谷電機(jī)，進(jìn)行礱谷，待到礱谷結(jié)束后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，讓脫出的稻谷殼與糙米分離開(kāi)來(lái)；分離后，打開(kāi)礱谷缸高壓空氣電磁閥kv8，kv9，壟谷缸開(kāi)關(guān)門電磁閥kv10，讓糙米快速落入碾米缸內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，關(guān)閉kv8，kv9，kv10，啟動(dòng)碾米電機(jī)，碾米結(jié)束后，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)，利用振動(dòng)篩選取合格大米，最后打開(kāi)空氣電磁閥kv14，碾米缸高壓空氣閥kv11，kv12，電動(dòng)閥kv15，把加工好的大米送入料倉(cāng)。3.1.1控制系統(tǒng)分析根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求及大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的控制分析如下：1打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，設(shè)定

21、加工方式：自動(dòng)或手動(dòng)，并設(shè)定原料重量。2按下啟動(dòng)按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過(guò)稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制。3原料由稱量漏斗進(jìn)入礱谷缸，通入空氣，由壓力傳感器測(cè)量缸內(nèi)壓力，光電傳感器檢測(cè)原料位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)礱谷控制。4礱谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動(dòng)打開(kāi)缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過(guò)篩選的大米送入料倉(cāng)。3.1.2 元器件選擇及依據(jù)根據(jù)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)分析以及對(duì)元器件的要求，為滿足系統(tǒng)功能，系統(tǒng)需要的主要元器件有plc控制器、壓力傳感器、稱重傳感器、光電傳感器、礱谷機(jī)、碾米機(jī)、電磁閥等，下面對(duì)幾個(gè)主要

22、的器件功能進(jìn)行介紹：1.三菱fx-2n plc介紹三菱fx-2n運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。所以本設(shè)計(jì)應(yīng)用此系列的plc。圖3.2 帶有擴(kuò)充模塊的三菱fx-2n cpu 模塊fx-2n基本單元由中央處理器（cpu）、電源以及數(shù)字量輸入輸出單元組成。這些都被緊湊地安裝在一個(gè)獨(dú)立的裝置中。圖3.3 稱重傳感器外形在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步ram（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至1

23、6k步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過(guò)濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20khz/dc5v，khz/dc12v-24v），脈寬調(diào)制，pid控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ascii code印刷，hex ascii變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。2.稱重傳感器的介紹智能化稱重傳感器是近些年來(lái)的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。智能傳感器的定義在各國(guó)傳感器雜志上討

24、論多年，直到90年代初才有了比較一致的看法:把凡具有一種或多種敏感功能，能夠完成信號(hào)探測(cè)和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補(bǔ)償、自診斷和計(jì)算等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器。智能傳感器可以是集成的，也可以是分離件組裝的。數(shù)字式智能稱重傳感器正是按此思路發(fā)展和應(yīng)用的，同樣有兩種結(jié)構(gòu)形式，即整體型和分離型11。 整體型是在稱重傳感器內(nèi)部安裝有放大、濾波、a/d轉(zhuǎn)換、微處理器芯片和溫度敏感元件等組成數(shù)字處理電路，利用微處理器已存入的軟件，實(shí)施各項(xiàng)數(shù)字補(bǔ)償工藝進(jìn)行各項(xiàng)性能調(diào)整和測(cè)試，最后采用電子束焊或激光焊進(jìn)行密封。數(shù)字式智能稱重傳感器的制造工藝完全不同于模擬式稱重傳感器，主要是兩個(gè)環(huán)節(jié):

25、其一彈性體貼片組成惠斯登電橋電路后，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試建立數(shù)字補(bǔ)償工藝要求的各項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，形成便于程序化計(jì)算的公式。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡(jiǎn)單實(shí)用的補(bǔ)償計(jì)算軟件，存儲(chǔ)在微處理器芯片中進(jìn)行各項(xiàng)誤差修正和補(bǔ)償。軟件技術(shù)主要有數(shù)字濾波技術(shù)，標(biāo)度變換技術(shù)，數(shù)字調(diào)零技術(shù)，溫度補(bǔ)償技術(shù)和線性補(bǔ)償技術(shù)等。同時(shí)還應(yīng)解決抗射頻干擾(rfi)、電磁干擾(emi )和閃電引起的電瞬變等過(guò)壓保護(hù)問(wèn)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(hào)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

26、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(duì)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(dòng)化生產(chǎn)，排除了人為因素對(duì)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(hào)大，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)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(tái)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。ns-th16系列智能（數(shù)字）稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、安裝方便、抗振動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)中，作為稱量、測(cè)力等自動(dòng)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

27、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(dòng)控制操作，脫殼率在90%左右，能在生產(chǎn)過(guò)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(guò)氣動(dòng)控制輥間壓力，有料位器與之連接，斷料可立即松輥，來(lái)料自動(dòng)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(dòng)平衡檢驗(yàn)，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)??；表3.1 礱谷機(jī)主要參數(shù)型號(hào)hr10c加工能力長(zhǎng)粒稻 3-5t/h短粒稻 4-6t/h所需功率7.5kw-4p, 52w+3.7kw-4p, 0.1kw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

28、寸，寬：10英寸橡膠輥硬度875凈重hu 10ft 410kgha 10w(2) 890kg4 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(lái)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(guó)、歐洲和亞洲國(guó)家的許多主要加工廠中。用于加工不同等級(jí)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)：1.加工產(chǎn)量高、破碎低，在碾磨過(guò)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，水分損失小；2.操作調(diào)節(jié)方便，通過(guò)卸料門壓力調(diào)整即可容易地獲得所需的研白精度；3.部件易于更換，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

29、換迅速、容易。全部其 它部件易于操作、易于更換；4.部件使用壽命長(zhǎng)，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(zhǎng)；5.機(jī)器內(nèi)部的米糠殘留量最少，碾白室的下部有回轉(zhuǎn)式排出器，有助于米糠順利排出機(jī)外；6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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3.2 礱谷機(jī)主要參數(shù)型號(hào)vta7c糙米處理量4-6(t/h)電機(jī)37kw-6p主軸轉(zhuǎn)速700r.p.m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)

30、，英文全稱為monitor and control generated system。作為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jiǎn)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(wèn)題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)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(kù)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(dòng)化的程度，我們不僅可以通過(guò)plc的在上位機(jī)的線上監(jiān)

31、控功能查詢加工情況，更能直接通過(guò)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(duì)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。系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求表如下所示。表3.3 系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求序號(hào)器件名稱規(guī)格數(shù)量性能1plc控制器三菱fx-2n系列1控制大米加工工作流程2昆侖通態(tài)觸摸屏tpc7062ks1監(jiān)控生產(chǎn)流程3光電開(kāi)關(guān)sa3m-1k2用于檢測(cè)稱量漏斗和預(yù)量漏斗的原料到位情況4稱重傳感器ns-th161用來(lái)測(cè)稻谷的重量輸出010v量程：0500kg5真空泵1.5kw1通過(guò)真空管把原

32、料顆粒吸入吸料缸內(nèi)6振動(dòng)電機(jī)0.5kw1電機(jī)振動(dòng)使碎米粒篩選出去7鼓風(fēng)機(jī)37kw1通過(guò)鼓風(fēng)將谷糙分離8礱谷機(jī)hr10c1給稻谷脫殼9碾米機(jī)vta7c1糙米3.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)對(duì)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)。3.2.1 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(dòng)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(cè)原料重量，1個(gè)壓力傳感器用來(lái)檢測(cè)礱缸內(nèi)的壓力。系統(tǒng)還要求6臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，所以需接接觸器線圈。還應(yīng)用到大量的電磁閥及少量的開(kāi)關(guān)和按鈕等器件。所需各元器件功能及

33、所占plc輸入輸出點(diǎn)數(shù)見(jiàn)表3.2，表3.3，表3.4。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(kāi)關(guān)量點(diǎn)數(shù)是6，輸出點(diǎn)數(shù)是22。表3.2 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(cè)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3.3 開(kāi)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(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)備注總點(diǎn)數(shù)按鈕3啟動(dòng)與停止x點(diǎn)：7光電開(kāi)關(guān)2檢測(cè)原料到位情況電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)門到位2出料開(kāi)關(guān)門情況控制表3.4 開(kāi)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(kāi)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

34、過(guò)高時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警接觸器線圈8控制6臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)3.2.2 plc及主要模塊的選型fx-2n主機(jī)的型號(hào)規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場(chǎng)合。三菱公司fx-2n系列產(chǎn)品有：fx-16mr、fx-32mr、fx-48mr、fx-64mr、fx-80mr、fx-128mr。fx-48mr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fx-48mr模塊，其i/o總數(shù)為48點(diǎn)。fx2n-48mr-001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系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型plc，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8kb，可擴(kuò)展到16k步，最大可擴(kuò)展到25

35、6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(guò)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(hào)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(duì)這些模擬量進(jìn)行采集并送給plc的cpu，必須先對(duì)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(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成plc所能接受的數(shù)字信號(hào)的。生產(chǎn)過(guò)程的模擬信號(hào)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(chǎng)信號(hào)變送器把它們變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如420ma的直流電流信號(hào)、15v的直流電壓信號(hào)等)，然后再送入模擬量輸入模

36、塊將模擬且信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，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)(ad)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(duì)多通道的模擬量輸入單元，通常設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行通道的切換，且在輸出端設(shè)置信號(hào)寄存器。模擬量輸入模塊設(shè)有電壓信號(hào)和電流信號(hào)輸入端。輸入信號(hào)經(jīng)濾波、放大、模/數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號(hào)，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fx2n-4ad的4通道模擬量特殊模塊。fx2n-4ad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。fx2n-4ad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(guò)

37、用戶配線來(lái)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:20a) fx2n-4ad和fx2n主單元之間通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，fx2n-4ad共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器(每個(gè)16位)，fx2n-4ad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.fx2n-4ad消耗fx2n主單元成有源擴(kuò)展單元5v電源30ma的電流。3.2.3 控制系統(tǒng)的i/o地址分配由上述對(duì)i/o點(diǎn)的估算，根據(jù)控制系統(tǒng)要求利用plc控制的信號(hào)的分布情況，綜合考慮各輸入、輸出點(diǎn)的性質(zhì)，對(duì)各輸入、輸出點(diǎn)進(jìn)行分組分配。其對(duì)應(yīng)plc輸入/輸出地址分配如表3.5所示

38、。表3.5 輸入/輸出信號(hào)地址分配表輸入輸出序號(hào)名稱i分配序號(hào)名稱q分配s1系統(tǒng)啟動(dòng)x0kv13排氣電磁閥y0s2系統(tǒng)停止x1kv1吸料漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥y1s3系統(tǒng)緊急停止x2kv2預(yù)量漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥y2s4觸摸屏集中控制x3kv3預(yù)量漏斗高壓空氣電磁閥y3s5行程開(kāi)關(guān)1x4kv4y4s6行程開(kāi)關(guān)2x5kv5稱量漏斗高壓空氣電磁閥y5s7光電開(kāi)關(guān)x6kv6y6kv7稱量漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥y7kv8礱谷缸高壓空氣電磁閥y10kv9y11kv10壟谷缸開(kāi)關(guān)門電磁閥y12kv11碾米缸高壓空氣電磁閥y13kv12y14kv14空氣電磁閥y15kv15電動(dòng)閥y16kv16吸料漏斗高壓空氣閥y17lh1

39、閥門受阻報(bào)警y20km1抽真空y21km2攪拌機(jī)運(yùn)行y22km3鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行y23km4振動(dòng)電機(jī)運(yùn)行y24km5壟谷電機(jī)運(yùn)行y25km6碾米電機(jī)運(yùn)行y26km7出料開(kāi)關(guān)門電動(dòng)閥正轉(zhuǎn)y27km8出料開(kāi)關(guān)門電動(dòng)閥反轉(zhuǎn)y303.2.4 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)為了保證大米加工集中控制系統(tǒng)的高度可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了一系列控制措施。如接直流電源的輸出口并聯(lián)反向二極管續(xù)流電路，接交流電源的輸出口并聯(lián)rc構(gòu)成續(xù)流電路，用以防止斷電產(chǎn)生高壓，擊壞plc輸出口。在對(duì)plc供電時(shí)，是通過(guò)了arv穩(wěn)壓電源再給plc供電的，這種高精度全自動(dòng)交流穩(wěn)壓器avr系列是引進(jìn)了臺(tái)灣技術(shù)并結(jié)合我國(guó)電力實(shí)況設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的一種新型高

40、精度全自動(dòng)交流穩(wěn)壓器，廣泛應(yīng)用于pcb、cnc等多種進(jìn)口機(jī)械設(shè)備中。產(chǎn)品具有容量大、精度高、無(wú)波形畸變，并具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)載自動(dòng)保護(hù)功能。使用安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。這樣不僅可以防止人員觸電事故，也能保證整個(gè)控制系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。在對(duì)各個(gè)電機(jī)供電時(shí)，是經(jīng)過(guò)斷路器、接觸器及熱繼電器后再給電機(jī)供電的，這樣對(duì)電路的過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載及欠壓等常見(jiàn)故障能迅速起到自動(dòng)保護(hù)作用。電機(jī)接線圖見(jiàn)附錄a。第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)plc控制系統(tǒng)工藝流程和系統(tǒng)控制要求，對(duì)plc進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。4.1 plc控制系統(tǒng)的流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，plc實(shí)現(xiàn)以下功能:真空吸料：用一臺(tái)真

41、空泵將待加工原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工稻谷需要量，通過(guò)稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量控制；壟谷控制：檢測(cè)壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)礱谷控制； 大米接收：礱谷完畢，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動(dòng)打開(kāi)缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過(guò)篩選的大米送入料倉(cāng)。根據(jù)系統(tǒng)工藝對(duì)控制的要求，可詳細(xì)寫出控制系統(tǒng)的流程圖，系統(tǒng)的plc流程圖如圖4.1所示：開(kāi)始電磁閥門kv1，kv16打開(kāi)通入高壓空氣，使稻谷迅速落入預(yù)量漏斗。yn光電傳感器1有信號(hào)？真空泵運(yùn)行，稻谷進(jìn)入吸料缸內(nèi)。kv5、kv6、kv7 off；礱谷電機(jī) on；yn放料結(jié)束？

42、kv2、kv3、kv4 off；kv5、kv6、kv7 on，使稻谷迅速落入礱谷缸。yn稱量結(jié)束？yn放料結(jié)束？kv1、kv16、真空泵off；kv2、 kv3、kv4 on，使稻谷迅速落入預(yù)量漏斗。y真空泵持續(xù)運(yùn)行n光電傳感器2有信號(hào)？圖4.1系統(tǒng)流程圖振動(dòng)電機(jī)、kv14、kv11、kv12、kv15 off，一次大米加工結(jié)束，等待下次加工指示yn放料結(jié)束？碾米電機(jī)off；振動(dòng)電機(jī)、kv14、kv11、kv12、kv15 on，篩選的大米進(jìn)入料倉(cāng)yn碾米結(jié)束？鼓風(fēng)機(jī)、kv8、kv10、kv9 off；碾米電機(jī)on；ny放料結(jié)束？礱谷電機(jī) off； 鼓風(fēng)機(jī)、kv10、kv8、kv9 on；篩選

43、的糙米進(jìn)入碾米缸yn礱谷結(jié)束？4.2 plc常用的程序設(shè)計(jì)方法 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)正確選擇能反映生產(chǎn)過(guò)程的變化參數(shù)作為控制參量進(jìn)行控制；應(yīng)正確處理各執(zhí)行電器、各編程元件之間的互相制約、互相配合的關(guān)系，即聯(lián)鎖關(guān)系。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法有多種，常用的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序功能圖法等16。 1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法要求設(shè)計(jì)者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)。根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機(jī)地組合起來(lái)。其設(shè)計(jì)過(guò)程是逐步完善的，一般不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計(jì)后，還需反復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對(duì)象的控制要求。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)不規(guī)范

44、，沒(méi)有一個(gè)普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，對(duì)于同一被控對(duì)象，設(shè)計(jì)出的程序不是惟一的，程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由于聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)一般難于掌握，且設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出的程序可讀性差，即使有經(jīng)驗(yàn)的工程師閱讀它也很費(fèi)時(shí)。同時(shí)，給日后產(chǎn)品的使用、維護(hù)帶來(lái)諸多不便。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易行，可以收到明顯的效果。對(duì)于一些舊設(shè)備的改造也可采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，借鑒原設(shè)備繼電器控制電路圖，并綜合考慮plc特點(diǎn)，加以修改和完善，可較方便地得到符合控制要求的程序。2.順序功能圖法順序功能圖（sfc，sequential f

45、unction chart）采用iec標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言，用于編制復(fù)雜的順控程序。利用這種先進(jìn)的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序，大大提高了工作效率，也為調(diào)試、試運(yùn)行帶來(lái)許多言傳的方便。順序功能圖用以全面描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性，而不涉及系統(tǒng)所采用的具體技術(shù)沒(méi)。順序功能圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件及動(dòng)作（或命令）組成。 順序功能圖指令可以用梯形圖表示，在順序功能圖中，將狀態(tài)（s）看作是一個(gè)控制工序，從中將輸入條件與輸出控制按順序編成。這種控制的最大特點(diǎn)是在工序進(jìn)行時(shí)，與前一工序不接通，以各道工序的簡(jiǎn)單順序，即可控制設(shè)備。本次的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)既可以選擇一般的梯形圖

46、，也可選用順序功能圖，最終選擇經(jīng)典的梯形圖。4.3 系統(tǒng)程序的編寫4.3.1 主要程序模塊1.報(bào)警系統(tǒng)在plc控制系統(tǒng)發(fā)生事故、故障時(shí)都應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一般是聲光報(bào)警信號(hào)。在整個(gè)工藝流程中必須注意做好實(shí)時(shí)報(bào)警檢測(cè)，因?yàn)樵谡麄€(gè)流程中如果中間出現(xiàn)故障又不能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并處理的話，對(duì)整個(gè)大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是非常大的損失。2.真空吸料通過(guò)真空管用一臺(tái)真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)。真空泵運(yùn)行的條件是吸料漏斗開(kāi)關(guān)門電磁閥kv1處于關(guān)閉狀態(tài)，且吸料漏斗中原料未滿（由光電開(kāi)關(guān)1測(cè)量），如果符合條件，則啟動(dòng)真空泵，當(dāng)原料滿后，停止運(yùn)行真空泵，等待條件符合，繼續(xù)運(yùn)行。3.原料從吸料漏斗

47、進(jìn)入預(yù)量漏斗開(kāi)kv1，原料從吸料漏斗進(jìn)入預(yù)量漏斗。開(kāi)kv1的條件是吸料漏斗原料已滿（由光電開(kāi)關(guān)1測(cè)量），預(yù)量漏斗原料未滿（由光電開(kāi)關(guān)2測(cè)量），且電磁閥kv2處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)原料滿后，關(guān)閉電磁閥kv1。4. 原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入稱量漏斗開(kāi)電磁閥kv2和高壓空氣閥kv3、kv4，原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入稱量漏斗。原料進(jìn)入稱量漏斗的條件是預(yù)量漏斗原料滿，稱量漏斗原料為0，且電磁閥kv7處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)原料稱好后，關(guān)閉電磁閥kv2和高壓空氣閥kv3、kv4。5.原料從稱量漏斗進(jìn)入壟谷缸開(kāi)電磁閥kv7、kv8和高壓空氣閥kv5、kv6，原料從稱量漏斗進(jìn)入壟谷缸。原料進(jìn)入壟谷缸的條件是稱量漏斗原料已稱好，出料口門

48、關(guān)閉到位，且壟谷缸的上一個(gè)狀態(tài)為出料。當(dāng)原料放完后（稱量為0），關(guān)閉電磁閥kv7、kv8和高壓空氣閥kv5、kv6。6.壟谷缸控制原料進(jìn)入壟谷缸后，當(dāng)內(nèi)部壓力滿足所需要求，啟動(dòng)壟谷電機(jī)。待壟谷部分結(jié)束后，關(guān)閉壟谷電機(jī)，然后打開(kāi)出料門，開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，開(kāi)電磁閥kv11、kv12和高壓空氣電磁閥kv9，kv10把壟好的糙米送到碾米缸，到設(shè)定時(shí)間，出料完畢，關(guān)閉kv11、kv12電磁閥和高壓空氣電磁閥kv9，kv10。7.碾米缸控制糙米進(jìn)入碾米缸后，在保證送料結(jié)束，kv11、kv12和高壓空氣電磁閥kv9、kv10都關(guān)閉后，啟動(dòng)碾米電機(jī)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，碾米電機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，開(kāi)振動(dòng)電機(jī)，對(duì)加工的

49、大米進(jìn)行振動(dòng)篩選，選后的合格大米經(jīng)過(guò)高壓空氣送入料倉(cāng)。4.3.2 模擬量輸入的編程稱重傳感器模擬量輸入稱重傳感器量程：0500,電壓輸出：010v，要求重量值0，300。第一步，將0，300對(duì)應(yīng)的電壓值x求出來(lái)；第二步，由電壓值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值y。, , 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的plc端口接線圖見(jiàn)附錄b。第5章 遠(yuǎn)程監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)在mcgs嵌入版中可以有多個(gè)用戶窗口和多個(gè)運(yùn)行策略，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中也可以有多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。mcgs嵌入版用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來(lái)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面，組態(tài)配置出各種不同類型和功能的對(duì)象或構(gòu)件，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。5.1 系統(tǒng)操作界

50、面的設(shè)計(jì)進(jìn)入mcgs嵌入版組態(tài)環(huán)境后，單擊工具條上的“新建”按鈕，或執(zhí)行“文件”菜單中的“新建工程”命令，首先會(huì)出現(xiàn)彈出一個(gè)窗口,如下圖5.1所示,包括二個(gè)方面內(nèi)容:tpc類型選擇（在類型中列出所有tpc類型供選擇,并提供所選類型的tpc相關(guān)信息描述，包括tpc類型的分辨率,顯示器,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等）；工程背景選擇（新建工程時(shí)所有用戶窗口的背景顏色,用戶在組態(tài)工程過(guò)程中如果需要可以在對(duì)應(yīng)的窗口屬性中更改其背景色,不受影響）。圖5.1 新建工程示意圖5.1.1 組態(tài)用戶窗口mcgs嵌入版以窗口為單位來(lái)組建應(yīng)用系統(tǒng)的圖形界面，創(chuàng)建用戶窗口后，通過(guò)放置各種類型的圖形對(duì)象，定義相應(yīng)的屬性，為用戶提供漂亮、生

51、動(dòng)、具有多種風(fēng)格和類型的動(dòng)畫畫面。在組態(tài)時(shí)，只需要建立動(dòng)畫構(gòu)件與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能完成動(dòng)畫構(gòu)件的連接，如對(duì)實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運(yùn)行時(shí)記錄哪個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的變化曲線；對(duì)報(bào)警顯示構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運(yùn)行時(shí)顯示哪個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的報(bào)警信息。生成圖形界面的基本操作步驟：創(chuàng)建用戶窗口；設(shè)置用戶窗口屬性；創(chuàng)建圖形對(duì)象；編輯圖形對(duì)象。為實(shí)現(xiàn)這次的控制功能，主要組態(tài)了以下界面：l 系統(tǒng)操作界面用戶在該界面內(nèi)可以控制吸料漏斗和欲量漏斗進(jìn)料出料的啟停，查詢當(dāng)前輸出物料的重量，同時(shí)該界面也能直觀的記錄單次礱谷及碾米所需時(shí)間，指示各個(gè)電磁閥的工作狀態(tài)和各個(gè)大米加工階段的運(yùn)行狀態(tài)。其詳細(xì)界面如下圖5.2

52、所示：圖5.2 系統(tǒng)操作界面l 系統(tǒng)參數(shù)界面在系統(tǒng)參數(shù)界面內(nèi)，我們可以通過(guò)繪制一個(gè)吸料漏斗與欲量漏斗輸出流量變化的曲線，觀察并分析其時(shí)間關(guān)系，從而更精確的控制每次吸料漏斗吸料量和欲量漏斗存放量，同時(shí)該界面還有報(bào)警記錄功能，能準(zhǔn)確的知道哪個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)警，能直接在界面設(shè)置內(nèi)設(shè)置單次定量輸送重量，但是為了防止非相關(guān)人員隨意更改數(shù)據(jù)，設(shè)定操作必須輸入密碼才能執(zhí)行，界面如下圖5.3所示：圖5.3 系統(tǒng)參數(shù)界面l 創(chuàng)建報(bào)表界面數(shù)據(jù)報(bào)表是反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。是生產(chǎn)過(guò)程必不可少的一個(gè)部分。數(shù)據(jù)報(bào)表既能反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對(duì)長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，使管理人員能

53、夠?qū)崟r(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。昆侖通態(tài)mcgs提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，工程人員可以任意設(shè)置報(bào)表格式，對(duì)報(bào)表進(jìn)行組態(tài)。mcgs為工程人員提供了豐富的報(bào)表函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。既可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以制作歷史報(bào)表。mcgs還支持運(yùn)行狀態(tài)下單元格的輸入操作，在運(yùn)行狀態(tài)下通過(guò)鼠標(biāo)拖動(dòng)改變行高、列寬。另外，工程人員還可以制作各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。根據(jù)控制要求，建立了的報(bào)表界面應(yīng)具備如下功能：時(shí)間記錄，單次輸出重量記錄，當(dāng)日輸出總重量記錄，輸出總量清零，觸摸屏數(shù)據(jù)清零，打印權(quán)限允許。其界面如下圖5.4所示：圖5.4 報(bào)表界面5.2 工程下載點(diǎn)擊下載按鈕下載工程，下載時(shí)，先選擇運(yùn)行方式“模擬運(yùn)行”或“連機(jī)運(yùn)行”，點(diǎn)擊“工程下載”按鈕下載觸摸屏程序，下載完成后點(diǎn)擊“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕運(yùn)行觸摸屏程序，如下圖5.5所示：圖5.5 工程下載對(duì)話框結(jié) 論本論文設(shè)計(jì)的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)主要采用可編程序控制器(plc)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控