基于plc自動配料系統(tǒng)課程設計

1、摘要PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 PLC具有通信聯(lián)網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接

2、口。配料工人收到每天的生產作業(yè)表后, 將依次對每種原料進行稱重根據配料的多少, 先計算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱上進行稱重,最后進行包裝在這個過程中工人工作繁重,出錯率高,稱重重量無監(jiān)測,生產數(shù)據無紀錄等不能保證企業(yè)的生產工藝文中以PC機編程,可編程邏輯控制器(PLC),現(xiàn)場總線技術等現(xiàn)代工控技術為基礎,開發(fā)了以PC機為上位機, 以PLC作為下位機的自動配料系統(tǒng)在整個生產過程中,一旦生產計劃制定完成,計算機將按照計劃對每種原料進行稱重,不再需要人工來干預在這個過程中工人只是進行取料,由計算機通過電子稱發(fā)來的數(shù)據校核重量,減輕了工人的工作負擔,提高了工作效率關鍵詞：通

3、信，傳送，配料，故障目 錄 1 監(jiān)控系統(tǒng)的結構與功能.211 監(jiān)控系統(tǒng)的結構.21.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能.22 監(jiān)控系統(tǒng)控制過程221 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程.2211 自動稱料.2212 自動配料322 后配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程.323 監(jiān)控系統(tǒng)報警控制過程.3231 報警事件3232 切換報警.32. 3 .3 配料鍋滿報警.32. 34 急停33 配料工藝33.1 前配工藝.332 后配工藝.44 自動配料系統(tǒng).44. 1 控制要求.44.2輸入輸出列表.44.2自動配料系統(tǒng)模擬實驗面板圖44.4 工作過程.54.4.1初始狀態(tài).54.4.2裝車控制.54.4.3停機控制54.5 I/O

4、接線圖.54.6 系統(tǒng)流程設計圖.64.6.1 裝車過程64.6.2故障檢測75 PLC指令表86 PLC控制梯形圖.127 傳送系統(tǒng)調試.17結語參.18考文獻.191 監(jiān)控系統(tǒng)的結構與功能11 監(jiān)控系統(tǒng)的結構自動配料監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺計算機作為整個系統(tǒng)的人機界面。其中一臺為主站，完成全部系統(tǒng)參數(shù)設定、過程監(jiān)控、數(shù)據記錄；另一臺作為從站，以主站為依托，主管后配料系統(tǒng)的數(shù)據設定、過程監(jiān)控。主站直接同西門子S7300 PLC系統(tǒng)、前配料秤自動控制儀表和后配料秤相通信。前配料監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號傳輸可靠。前配料秤儀表采用專用工業(yè)過程控制儀，通過RS一485總線與中控室實

5、現(xiàn)通信，既可獨立控制，又可實現(xiàn)PLC聯(lián)機控制。各閥位及卸料器位置信號檢測采用霍爾傳感器，具有無觸點、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點。料倉倉位采用重錘式料位計，可實現(xiàn)連續(xù)倉位檢測。后配料監(jiān)控系統(tǒng)主秤采用高精度配料皮帶秤，附料采用減量秤（失重秤），非離子泵、香精泵、流量檢測采用間接方式，即通過壓力變送器實時檢測管道壓力，由壓力變化判斷出料口、進料口是否堵塞。1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能監(jiān)控系統(tǒng)具有人機交互、通訊、顯示及存儲、打印等功能，并具有數(shù)據、圖形顯示，狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據輸入、信息存儲等各種有關操作的功能畫面。系統(tǒng)可實現(xiàn)實時過程數(shù)據監(jiān)視、模擬顯示工藝流程、實時數(shù)據記錄查閱、系統(tǒng)操作員權限設定、工藝參數(shù)設定

6、、設置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場控制儀表實時顯示流量、載荷、累計值、溫度等。溫度指示通過現(xiàn)場溫度顯示儀表、壓力指示通過現(xiàn)場壓力顯示儀表及電機的電流經現(xiàn)場顯示儀表遠傳至中控室集中顯示。變頻器調節(jié)配備自動切換開關，與主控計算機通訊。2 監(jiān)控系統(tǒng)控制過程21 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程211 自動稱料自動稱料控制單元主要為l0臺稱重控制儀表，PLC作為輔助控制系統(tǒng)，計算機人機界面顯示配比參數(shù)（配方）及監(jiān)控記錄實時數(shù)據。在自動控制方式下，單擊前配工藝畫面中自動配料“啟動”按鈕，或前配控制柜“啟動”按鈕，稱重控制儀表就按設定好的配方打開10臺秤的稱料閥。如果系統(tǒng)檢測到某臺秤配料閥

7、未關，會發(fā)生報警并進入暫停狀態(tài)。每臺秤根據稱料快慢設有提前量，當控制儀表檢測到秤稱料重量達到設定值時，會減去提前量，控制儀表則關閉進料閥。提前量可人為修正或自動修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達到設定的目標值。212 自動配料自動配料是將已經稱好的原料按一定的順序投放到攪拌鍋中，同時開啟攪拌和加熱。這一控制過程由溫控儀表與PLC共同完成。溫控儀表控制溫度上限，加熱由PLC控制完成。自動配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。在固定順序方式下，各種原料的放料順序是固定的，不可改變。在可編程序方式下，各種原料的放料順序可根據配方在人機界面上人為沒定。23 監(jiān)控系統(tǒng)報警控制過程231 報警事件自

8、動稱料開始時，如果某個放料閥未關，或系統(tǒng)檢測不到放料閥關閉信號，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲響，暫停稱重儀表的稱料過程，并使運行指示燈閃爍。出現(xiàn)報警，自動放料不會進行，待消除故障或認為產生的報警原因不影響放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則繼續(xù)放料。232 切換報警自動放料開始時，系統(tǒng)首先檢查每種原料切換是否到位，如果切換不到位或切換不一致，報警系統(tǒng)開始報警，自動放料就不能進行。通過檢查，認為可以放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則開始放料。23.3 配料鍋滿報警如果配料鍋中已配原料漿未放出，仍往該鍋放料，產生報警信號，自動放料就不能啟動。待檢查確認可以放料，按復位按鈕，再按“放料”按鈕，則開始進

9、行自動放料。2.34 急停稱料過程中，由于緊急情況需要停止稱料，按下自鎖“稱料急?！卑粹o，各個秤的進料閥就全部關閉，停止稱料。需要重新開始稱料時，旋起“急?！卑粹o，再按“啟動”按鈕，則重新開始稱料。自動放料時，按一下“放料急?！卑粹o，系統(tǒng)會關閉所有放料閥，停止放料、攪拌和輸送。3 自動配料前后工藝3.1 前配工藝前配工藝流程界面中可以實時顯示前配料秤的瞬時流量、配方比例、稱料配料狀態(tài)、料位以及閥門關閉信號、鍋的溫度、電機電流等。在界面上還有其他一些操作，如自動手動控制按鈕、自動稱料的單次和連續(xù)切換按鈕、物料按鈕及復位按鈕等。32 后配工藝后配工藝流程界面可以實時顯示基粉秤、輔料秤、失重秤的流量

10、、累積值、重量，顯示基粉秤的載荷、預混器電流、卸料器狀態(tài)、非離子瞬時流量、香精瞬時流量等。在界面上還可以進行一些按鈕控制操作，如失重秤的運行與停止、頻率調節(jié)、手動與自動轉換，以及幾種物料的配比設定等。4 配料系統(tǒng)4. 1 控制要求系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。4.2輸入輸出列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.14.2自動配料系統(tǒng)模擬實驗面板圖4.4 工作

11、過程4.4.1初始狀態(tài)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。4.4.2裝車控制裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在

12、M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。4.4.3停機控制按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行。4.5. I/O接線圖4.6 系統(tǒng)流程設計圖4.6.1 裝車過程4.6.2故障檢測M2.M3.M4依次2秒后停止M1停D2關閉M1故障 Y NM3.M4依次2秒后停止M2故障M1.M2停D2關閉 Y NM4在2秒后停止M1.M2.M3停D2關閉M3故障 Y NM1.M2.M3.M4停止D2關閉M4故障 Y5 PLC指令表 6 PLC控制梯形圖 7 傳送系統(tǒng)調試系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車

13、裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OOF（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停

14、止，M4在M3停止2S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。停機控制時按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。此時整個系統(tǒng)完全停止。當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，料斗出料口關閉，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M1故障，M1，立即停，料斗出料口D2關閉，經過2秒延遲，M2停。在經過2秒，M3停止。經過2秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行2秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才

15、停止。結語自動配料監(jiān)控系統(tǒng)具有運行可靠、功能齊全、投資低、升級方便等特點，采用全漢化操作界面，在線組態(tài)，形象直觀，易于操作。監(jiān)控系統(tǒng)提供了較完善的系統(tǒng)運行信息和產品信息，為現(xiàn)場操作人員創(chuàng)造了高效率的工作環(huán)境，實現(xiàn)了較為先進的過程控制和管理技術水平，并減輕了系統(tǒng)維護的工作量。本系統(tǒng)投入運行以來，各項指標均滿足技術要求，并極大地改善了操作員的勞動強度，明顯地提高了生產效率精細化工的自動配料監(jiān)控系統(tǒng)，采用DCS集散控制方式分析監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能，研究其控制過程，實現(xiàn)人機對話自動控制、集中管理、實時記錄、顯示與報警等功能。在精細化工生產工藝中，自動配料系統(tǒng)是一道非常重要的工序，它由前、后配料兩個子系

16、統(tǒng)組成。選用西門子S7300 PLC構成數(shù)據采集控制系統(tǒng)，模塊化設計，經濟實用。全自動配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質量，它是企業(yè)取得最佳經濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化FA所追求的一致目標。本實驗采用PLC控制方式來實現(xiàn)自動配料系統(tǒng)，實現(xiàn)物料傳送、下料控制、故障檢測等功能。配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。整個系統(tǒng)自動進行提高了配料精度和速度。參考文獻1 段梅，李新PLC在混料控制系統(tǒng)的應用J控制系統(tǒng).2003年.(4)：50542