集散型可編程序控制器調(diào)速秤配料系統(tǒng)

1、1自自動(dòng)動(dòng)化化專專業(yè)業(yè)綜綜合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說說明明書書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目：集散型可編程序控制器調(diào)速秤配料系統(tǒng) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2013 年 12 月 28 日 2目目錄錄第一部分第一部分 摘要摘要 .4第二部分第二部分 設(shè)計(jì)主體設(shè)計(jì)主體 .5第一章：總體設(shè)計(jì)方案 .51.1 調(diào)速秤的工作原理.51.2 調(diào)速秤系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu).51.3 調(diào)速秤配料系統(tǒng)的工藝流程 .71.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖 .91.5 調(diào)速秤配料系統(tǒng)總體控制流程圖 .10.6 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 .101.7 系統(tǒng)整體電氣連接圖 .11第二章 調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的 PL

2、C 硬件選型與設(shè)計(jì) .112.1 PLC 的基本知識(shí) .112.2 S7-300 簡(jiǎn)介 .152.3 PLC 的選型要點(diǎn) .172.4 PLC 的中央處理器 CPU 的選型 .202.5 PLC 數(shù)字量輸入/輸出模塊的選型與線路連接 .212.6 PLC 的模擬量輸入模塊的選型與線路連接 .212.7 模擬量輸出模塊的選型與線路連接.232.8 PS307 電源模塊容量計(jì)算及選型 .24第三章 調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型 .253.1 傳感器.253.1.1 拉力傳感器 .253.1.2 測(cè)速傳感器.263.2 變頻器選擇 .283.2.1 變頻器的基本構(gòu)成 .283.2.2

3、 變頻器元件作用 .29第四章 調(diào)速秤監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì) .30.1 WinCC 工程的建立 .30.2 變量的建立 .31.3 組態(tài)畫面的建立 .33.4 系統(tǒng)總體界面.35.5 各個(gè)組態(tài)界面圖的繪制及變量連接過程.37.6 變量歸檔.41第五章 各環(huán)節(jié)梯形圖設(shè)計(jì).41.1 PLC 主循環(huán)程序 OB1 和初始化程序 OB100.41.2 中斷程序 OB35 .46.3 控制輸出功能模塊 FC1 和 FC101 .49.4 PID 運(yùn)算 FB1 和 FB101.50.5 報(bào)警功能 FC3 和 FB3.53.6 累計(jì)功能 FC4 和 FB4.55.7 數(shù)據(jù)檢測(cè) FB2 和 FB102.563.8 測(cè)皮

4、重 FB5 和 FB1O5.57.9 標(biāo)定秤 FB6.60.10 運(yùn)行初始化 FC10 .60.11 仿真模塊 FB10 和 FB110.63第三部分第三部分 總結(jié)總結(jié) .66第四部分第四部分參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .674 第一部分第一部分 摘要摘要配料系統(tǒng)是水泥，鋼鐵,化工,醫(yī)藥等行業(yè)在生產(chǎn)過程控制方面應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備起步最早的領(lǐng)域,早在 90 年代初,國(guó)家重點(diǎn)支持和推薦微機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目中的生料微機(jī)配料的開發(fā)。配料系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備、單機(jī)皮帶秤(包括輸送機(jī)系統(tǒng)、皮帶秤體、稱重儀表、稱重傳感器、測(cè)速傳感器設(shè)備)、調(diào)節(jié)器、變頻控制器、PLCS7-300、電器控制柜、上位機(jī)、系統(tǒng)軟件以及料位檢測(cè)裝置等組

5、成配料系統(tǒng)在配料工序的合理性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性以及快速性直接影響到以后各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。 近年來，隨著傳感器、電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的崛起和 PLC 的發(fā)展，配料控制系統(tǒng)在選礦、燒結(jié)、水泥制造中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC 的應(yīng)用極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，在整個(gè)配料行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。 配料系統(tǒng)在諸多行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過程中占有極其重要的地位，配料工序的合理性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性以及快速性直接影響到以后各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。調(diào)速定量給料秤作為固體物料的連續(xù)動(dòng)態(tài)給料計(jì)量、定量和配料給料控制設(shè)備，是集給料輸送、秤重計(jì)量和定量控制功能為一體, 機(jī)電一體化的連續(xù)給料動(dòng)態(tài)計(jì)量裝置。它主要由秤體、秤重和測(cè)速

6、傳感器、秤重控制器等組成，隨著工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化和企業(yè)技術(shù)管理現(xiàn)代化，在塊、粒、粉體物料的定量給料和配料控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。雖其工作原理與電子皮帶秤基本相同，但其結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用場(chǎng)合和設(shè)計(jì)參數(shù)有較大區(qū)別，速度傳感器及稱重傳感器取代了機(jī)械式皮帶秤的相應(yīng)機(jī)構(gòu)，而對(duì)速度、重量信號(hào)進(jìn)行放大處理及實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算都可以放在電子儀表中完成。調(diào)速秤以其可靠性高、系統(tǒng)響快、控制精度高, 工作穩(wěn)定、平穩(wěn)、污染小等優(yōu)點(diǎn)，5在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用。第二部分第二部分 設(shè)計(jì)主體設(shè)計(jì)主體第一章：總體設(shè)計(jì)方案第一章：總體設(shè)計(jì)方案1.1 調(diào)速秤的工作原理調(diào)速秤的工作原理我們要實(shí)現(xiàn)的是八路調(diào)速秤配料的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有八路上

7、料，每一路的上料都是有一定的配比，受到各個(gè)參數(shù)的約束。 它的基本工作原理是：當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行，八路上料系統(tǒng)根據(jù)需要開始上料，每一路的上料與否以及根據(jù)產(chǎn)品配比的要求下料多少，是受 PLC 控制的。每一路上料的實(shí)際多少是由稱重傳感器測(cè)量，皮帶傳送速度由接近開關(guān)測(cè)出，將測(cè)得的數(shù)據(jù)送到 PLC 由預(yù)先使用 STEP7 編寫好的程序進(jìn)行處理，其中速度和重量是相乘的關(guān)系，這樣可以得到每一路每一個(gè)小時(shí)下料的噸位。這個(gè)每小時(shí)的噸位與要求的噸位對(duì)比形成負(fù)反饋，反饋到 PLC，經(jīng)過預(yù)置程序的控制以及使用 PID 控制算法處理調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器控制電動(dòng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)先的要求，從而生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。這就是整個(gè)皮帶

8、秤配料系統(tǒng)的工作原理的簡(jiǎn)單介紹。1.2 調(diào)速秤系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)調(diào)速秤系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)圖 1-1 調(diào)速秤1.2.11.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定量給料機(jī)系統(tǒng)包括機(jī)械和電器兩大部分。機(jī)械部分主要是秤體、電機(jī)、減速機(jī)以及料斗。秤體上裝有稱重傳感器、測(cè)速傳感器、跑偏開關(guān)和6接線盒等。電器部分包括控制柜內(nèi)的控制儀表、空氣開關(guān)、變頻調(diào)速器和接線端子等。1.2.2 秤體結(jié)構(gòu) (1) 機(jī)架：是定量給料機(jī)的基礎(chǔ)部件，各功能部件均安裝在此機(jī)架上，構(gòu)成定量給料機(jī)的機(jī)械秤體。(2) 驅(qū)動(dòng)裝置：包括電機(jī)和減速機(jī)，電機(jī)通過法蘭與減速機(jī)相連。減速機(jī)具有體積小，速比大的特點(diǎn)并且是通過空心軸與主動(dòng)滾筒連接，不采用聯(lián)軸器，具有結(jié)構(gòu)緊

9、湊的優(yōu)點(diǎn)。速度傳感器安裝在電機(jī)軸端，直接測(cè)出電動(dòng)機(jī)的速度。(3) 稱重裝置：由稱重框架和稱重托輥組成。皮帶上的物料重量通過稱重托輥?zhàn)饔玫椒Q重傳感器上，框架設(shè)有配重裝置與標(biāo)定砝碼支座，整個(gè)稱重系統(tǒng)無水平和側(cè)向位移，無摩擦影響，不需維護(hù)。(4) 主、從動(dòng)滾筒及環(huán)形橡膠運(yùn)輸帶：完成物料的輸送與喂料。(5) 托輥：用于承受倉(cāng)壓及保證物料在稱重過程中的平穩(wěn)性。(6) 卸料罩：保證物料順利進(jìn)入生產(chǎn)流程，防止粉塵污染環(huán)境。(7) 擋料裝置：防止物料從漏斗閘門流出后散落、外溢，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(8) 皮帶外表面清掃裝置及梨形內(nèi)表面清掃器：防止皮帶沾料，有利于提高計(jì)量精度并能防止皮帶因卡料造成損壞。(9) 跑

10、偏自動(dòng)開關(guān)：皮帶跑偏超過允許值時(shí)報(bào)警，防止造成生產(chǎn)設(shè)備事故。(10) 標(biāo)定砝碼：用于給料機(jī)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)標(biāo)定。7(11) 供料料斗：根據(jù)物料不同的特性，配有用于散狀物料的 T 型料斗，用于易起拱物料的帶有振動(dòng)器的 V 型料斗，用于傾瀉性物料的 S1 和S2 型料斗。(12) 自動(dòng)張緊裝置：保證皮帶具有恒定張力，利于精度穩(wěn)定。1.3 調(diào)速秤配料系統(tǒng)的工藝流程調(diào)速秤配料系統(tǒng)的工藝流程系統(tǒng)具有恒流量和配比控制兩種功能。當(dāng)選擇恒流量控制時(shí)，電子皮帶秤根據(jù)皮帶上物料的多少自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶速度，來達(dá)到所設(shè)定流量要求。工藝流程如圖 1-2 所示。加電后，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，微處理機(jī)根據(jù)當(dāng)前操作控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過

11、鏈傳動(dòng)輥筒使皮帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。料斗中的物料落在落料區(qū)，經(jīng)皮帶運(yùn)送到達(dá)稱重區(qū)，由電子皮帶秤對(duì)皮帶上的物料進(jìn)行稱重。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一個(gè)電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大板放大，輸出一正比于物料重量的計(jì)量電平信號(hào)，送至上位機(jī)的接口，經(jīng)采樣后轉(zhuǎn)換成一流量信號(hào)，在上位機(jī)上顯示當(dāng)前流量值；同時(shí)將此流量信號(hào)送至 PLC 接口，與上位機(jī)設(shè)定的各種配料給定值進(jìn)行比較，然后進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算，其控制量送至變頻器，以此來改變變頻器的輸出值，從而改變驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整給定量，使之與設(shè)定值相等，完成自動(dòng)配料過程。圖 1-2 調(diào)速秤控制系統(tǒng)8對(duì)于系統(tǒng)的被控對(duì)象來說，上位機(jī)可以采用 plc，也可以采用工控機(jī)、如圖 13 所示。

12、由上位機(jī)通過 Wincc 組態(tài)軟件或者可編程控制器控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。主體“調(diào)速秤”通過線路與兩樣設(shè)備連接：稱重傳感器、測(cè)速傳感器、變頻器。其中前兩個(gè)設(shè)備的主要功能是信號(hào)采集，稱重傳感器采集各路皮帶秤的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，反映到可編程序控制器中，由其中的 CPU按照事先編制的程序進(jìn)行計(jì)算，從而得到各路配料的實(shí)際情況和給定值之間的差距。這中算法是根據(jù) PID 算法控制進(jìn)行控制，PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的核心控制算法也是基于 PID 控制算法。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)控制流程的方式主要

13、分兩種：(1)通過 STEP7 編寫好的程序由 PLC 按照設(shè)定的值進(jìn)行 PID 控制。完成 8 路的自動(dòng)配料。(2)通過手動(dòng)控制，在變頻器上輸入 PID 參數(shù)，完成 8 路的自動(dòng)配料。變頻器的功能則是按照信息指令調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)電機(jī)的頻率，達(dá)到對(duì)單路原料進(jìn)行控制配比的目的。對(duì)各路皮帶秤進(jìn)行總體調(diào)節(jié)，即可完成按工業(yè)要求進(jìn)行配比工作。這時(shí)，PLC 要完成兩個(gè)工作：第一，要通過線路將各信號(hào)上傳到上位機(jī)，由上位機(jī)的組態(tài)軟件 WinCC 接收，從而使工作人員可以完成組態(tài)監(jiān)控工作；第二，PLC 向下將控制信號(hào)傳送到各路變頻器，變頻器經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)9換來控制皮帶秤的圓盤給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各路配料按要求配比。在

14、此過程中，工作人員可以通過上位機(jī)的組態(tài)畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，一旦系統(tǒng)發(fā)生意外情況，或進(jìn)行定期不定期維護(hù)，即可由上位機(jī)對(duì) PLC 進(jìn)行控制。 1.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖： 圖 1-3 調(diào)速秤配料控制系統(tǒng)圖 1-4 系統(tǒng)原理圖101.5 調(diào)速秤配料系統(tǒng)總體控制流程圖調(diào)速秤配料系統(tǒng)總體控制流程圖根據(jù)實(shí)際工藝流程，做出系統(tǒng)總體控制流程圖如下所示。 .6 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 變頻器柜 頻壓轉(zhuǎn)換板 信號(hào)放大板 7-332 7-331 7-331 電源 7-315 2PN/DP 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 8 8 8 以太網(wǎng) 變頻器柜 頻壓轉(zhuǎn)換板 信號(hào)放大板 7-332 7-331

15、7-331 電源 7-315 2PN/DP 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 8 8 8 以太網(wǎng) 圖6系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案圖 1-5 系統(tǒng)總體控制流程圖111.7 系統(tǒng)整體電氣連接圖系統(tǒng)整體電氣連接圖 1 1322345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2224 25 26 27 28 2930 311A AF F 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 723C C P PU U 8 8# # - -8 8# # + +8 8# # + +8 8# # - -7 7# # - -7 7# # + +7 7# # + +7 7# # - -6 6# # - -6 6#

16、 # + +6 6# # + +6 6# # - -5 5# # + +5 5# # - -5 5# # - -5 5# # + +3 3# # + +3 3# # - -3 3# # - -3 3# # + +2 2# # + +2 2# # - -2 2# # - -2 2# # + +1 1# # - -1 1# # + +1 1# # + +1 1# # - -4 4# # + +4 4# # - -4 4# # - -4 4# # + +12345678 1#2#3#4#5#6#7#8# 1#2#3#4#5#6#7#8#運(yùn)行指示燈報(bào)警鈴變頻器手動(dòng)或自動(dòng)控制選擇1#-8#變頻器停止或啟

17、動(dòng)選擇1#-8#1#2#3#4#5#6#7#8#振動(dòng)下料停止或啟動(dòng)選擇1#-8#S SMM 3 32 23 3 S SMM 3 32 21 1 S SMM 3 32 23 3 24V DC24V DCGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND 8 88#電振給料機(jī)啟停7#電振給料機(jī)啟停6#電振給料機(jī)啟停5#電振給料機(jī)啟停4#電振給料機(jī)啟停3#電振給料機(jī)啟停1#電振給料機(jī)啟停8#變頻器啟停7#變頻器啟停6#變頻器啟停5#變頻器啟停4#變頻器啟停3#變頻器啟停2#變頻器啟停1#變頻器啟停2#電振給料機(jī)啟停322345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2

18、1 2224 25 26 27 28 29 30 311A AF FV V 238 8# # 8 8# # - -8 8# # + +7 7# # + +7 7# # - -7 7# # 6 6# # + +6 6# # - -6 6# # 5 5# # - -5 5# # + +5 5# # 3 3# # - -3 3# # + +3 3# # 2 2# # - -2 2# # + +2 2# # 1 1# # + +1 1# # 4 4# # - -4 4# # + +4 4# # 1 1# # - -12345678910 11 12 13 14 15 16 17 182021 22 2

19、3 2419輸出輸出 圖 1-7 系統(tǒng)整體電器連接圖如圖 1-7 所示，為系統(tǒng)的總體硬件連接圖，其中最左部分為工控機(jī)，通過上位機(jī)軟件 Wincc 可以控制控制器 PLC,同時(shí)系統(tǒng)的一些信息可以及時(shí)的反映在上位機(jī)的畫面中，中間為 PLC，它由 CPU 模塊，模擬量輸入輸出模塊和測(cè)速模塊組成，最右邊為變頻器，通過變頻器來控制各路電機(jī)，從而控制速度。第二章第二章 調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的 PLC 硬件選型與設(shè)計(jì)硬件選型與設(shè)計(jì)由于可編程序控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域中所占的核心地位和日趨重要的發(fā)展態(tài)勢(shì)。本章對(duì)配料系統(tǒng)中的可編程控制器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)可編程控制器 S7-300 的各個(gè)模塊進(jìn)行了

20、細(xì)致的選型及設(shè)計(jì)。2.1 PLC 的基本知識(shí)的基本知識(shí)PLC 即可編程控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、12執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。分為：小型 PLC、中型 PLC、大型 PLC。（1） PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同如圖 2-1 所示。 圖 2-1 PLC 的結(jié)構(gòu)中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編

21、程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù);檢查電源、存儲(chǔ)器、1/0以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器電源PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器電源編程器中央處理單元CPU輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)13去。輸入輸出元件 (1/O 模塊)1/O 模塊是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng) UO 裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。將外部輸入信號(hào)變換成 CPU 能接受的信號(hào)，或?qū)?CPU 的輸出信號(hào)變換成需要的控制信號(hào)

22、去驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，以確保整個(gè)系統(tǒng)正常工作。編程器和外部設(shè)備（2）PLC 的工作原理 PLC 采用了一種不同于一般計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式即掃描方式。工作過程當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，如圖 2-2 所示。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 圖 2-2 PLC 的工作過程掃描周期PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，如圖 2-3 所示。一個(gè)周期等于第第N個(gè)個(gè)掃掃描描周周期期第第（n-1）個(gè)個(gè)掃掃描描周周期期第第（n+1）個(gè)個(gè)掃掃描描周周期期輸輸入入采采樣樣輸輸出出刷刷

23、新新用用戶戶程程序序執(zhí)執(zhí)行行輸輸入入采采樣樣輸輸出出刷刷新新 圖圖 3.2 PLC的工作過程故障上電RUN自診斷通訊輸入采樣用戶程序執(zhí)行輸出刷新圖2-3 PLC 的掃描周期 14自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間之和。 (3)可編程序控制器的主要功能和應(yīng)用可編程控制器的設(shè)計(jì)思想是盡可能地利用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)去滿足用戶的需要，PLC 與繼電器接觸器控制電路的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別就是除了必要的與外部物理世界的接口(即 I/0 點(diǎn))外，其它的邏輯功能均在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。這些邏輯功能不僅可以取代，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過諸如中間繼電器、時(shí)間繼電器等硬件邏輯所能達(dá)到的功能，從而為 PLC 在可靠性和便

24、利性上形成特色奠定了基礎(chǔ)。PLC 的功能可分類如下:邏輯控制 定時(shí)控制 計(jì)數(shù)控制 步進(jìn)(順序)控制PID 控制 數(shù)據(jù)控制:PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 通信和聯(lián)網(wǎng)其它:PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如:定位控制模塊，CRT 模塊。(4)PLC 的編程語言PLC 與微機(jī)一樣，是以指令程序的形式進(jìn)行工作的，各種型號(hào)的 PLC一般均以梯形圖語言為主，同時(shí)也兼顧一些其它形式的編程語言。以下列出了三種編程語言。梯形圖 (LAD) 指令語句表 (STL) 邏輯功能圖(FBD) 圖 2-4 PLC 的編程語言152.2 S7-300 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介PLC 選型依據(jù) ：1)具有足夠大的暫存器空

25、間且獨(dú)家提供檔案暫存器空間，保證系統(tǒng)的配料配方量足夠多足夠大，透過專用指令操作保證配方的絕對(duì)安全2)通訊功能強(qiáng)大，通訊協(xié)議編程簡(jiǎn)單方便3)可擴(kuò)展多個(gè)通訊口，為系統(tǒng)延伸控制與聯(lián)網(wǎng)提供硬件支持4)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，運(yùn)行可靠穩(wěn)定性要好 (1)概述 西門子 S7-300 可編程序控制器是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，能滿足中等性能要求。(2)S7-300 的組成S7-300 主要組成部分有:導(dǎo)軌、中央處理單元模板、接口模板 (IM)、信號(hào)模板(SM)、功能模板 (FM)等。S7-300 組成如圖 2-5 所示。 圖 2-5 S7-300 的組成負(fù)載電源模塊 (PS):用

26、于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/220 V 交流電源，或 24/48/60/110 V 直流電源。 中央處理單元 (CPU)不同的 CPU 有不同的性能，有的 CPU 上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的 CPU 上集成有 PROPIBUS-DP 通訊接口等。 信號(hào)模塊 (SM):用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。通訊處理器 (CP):用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接CPUPSSMSMSMSMSMSMSMSM16 功能模塊 (FM):用于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。 接口模塊 (IM):用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架 (CR)和擴(kuò)展機(jī)架 (ER) 。S7-300 通過分布式的主

27、機(jī)架 (CR)和 3 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架 (ER)，可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。（3）S7-300 的類型 標(biāo)準(zhǔn)型 :溫度范圍從 0到 60 環(huán)境條件擴(kuò)展型:溫度范圍從-25 到+60更強(qiáng)的耐受振動(dòng)和污染特性。（4） S7-300 的功能SIMATIC S7-300 的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)。 高速的指令處理 :0.60.1s 的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算:用此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算 方便用戶的參數(shù)賦值 :一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。 人機(jī)界面 (HMI

28、):方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7-300 操作系統(tǒng)內(nèi)。因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC 人機(jī)界面 (HMI)從 S7-30O 中取得數(shù)據(jù)，S7-300 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300 操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送 。 診斷功能 :CPU 的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件 (例如 :超時(shí)，模塊更換，等等)?？诹畋Ｗo(hù):多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，17防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。操作方式選擇開關(guān) :操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序(5) S

29、7-300 的通訊方便用戶的 STEP7 的用戶界面提供了通訊組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。SIMATIC S7-300 具有多種不同的通訊接口:多種通訊處理器用來連接 AS-1 接口、和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。串行通訊處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通訊系統(tǒng)。 多點(diǎn)接口 (MPI)集成在 CPU 中，用于同時(shí)連接編程器、PC 機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他 SIMATIC S7/M7/C7 等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。CPU 支持下列通訊類型:過程通訊通過總線 (AS-1 或 PROFIBUS)對(duì) u0 模塊周期尋址 (過程映象交換)數(shù)據(jù)通訊在自動(dòng)控制系統(tǒng)之間或人機(jī)界面 (HMI)和幾個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)通訊會(huì)周

30、期地進(jìn)行或被用戶程序或功能塊調(diào)用 。2.32.3 PLCPLC 的選型要點(diǎn)的選型要點(diǎn)在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要18求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作

31、和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 （2）存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，

32、程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 1015 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16 位為一個(gè)字） ，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 （3）機(jī)型的選擇 PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長(zhǎng)分為 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。19從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。

33、 整體型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量

34、輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。 電源的選擇 PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220V 電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果 PLC 本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。 存儲(chǔ)器的選擇 20 由于

35、計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。2.4 PLC 的中央處理器的中央處理器 CPU 的選型的選型根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的要求選擇 CPU315（6ES7315-2AG10-0AB0）作為本次設(shè)計(jì)的中央處理器。CPU315 是 S7-300 的大腦，其裝載存儲(chǔ)器的基本容量為 48K 字節(jié)或80K 字節(jié)，可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器，最大容量可達(dá)到 512KB。每執(zhí)行1000 條二進(jìn)制指令約需 0.3ms，最大可擴(kuò)充 1024

36、點(diǎn)數(shù)字量 I/0 或 128 路模擬量通道。CPU315 內(nèi)裝硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘。圖 2-6 CPU315 模塊面板布置示意圖CPU315 的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的用戶程序掃描過程。CPU 響應(yīng)哪個(gè)事件，操作系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用該事件的組織塊 OB。 CPU315 可調(diào)用 128 個(gè)功能塊FB (0-127);128 個(gè)功能調(diào)用 FC (0-127); 127 個(gè)數(shù)據(jù)塊 DB (1-127, 0 保21留)。OB, FB, FC,DB 的容量均不大于 8KB。此外，還有 38 個(gè)系統(tǒng)功能塊SFC 集成在操作系統(tǒng)中供用戶調(diào)用;有 9 個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 SDB 裝載 S7-300 系統(tǒng)參數(shù)。CPU315 適用于要求高

37、速處理和中等 I/0 規(guī)模的任務(wù)。它可以裝載中等規(guī)模的程序，并具有中等的指令執(zhí)行速度。CPU315 滿足系統(tǒng)的要求。2.52.5 PLCPLC 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/ /輸出模塊的選型與線路連接輸出模塊的選型與線路連接 在調(diào)速秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)中，由于 PLC 的 CPU 本身沒有輸入輸出接口，需要使擴(kuò)展模塊作為系統(tǒng)的 I/O 口。在本系統(tǒng)中我們采用 SM321 以及 SM323 來滿足系統(tǒng)的要求。SM 321 為 DI 16 x DC 24 V，SM323 數(shù)字量的輸入/輸出模塊(6ES7 323-1BL00-0AA0)SM 323; DI 16/DO 16 x DC 24 V/0.5 A

38、的屬性： 16 點(diǎn)輸入，電隔離為 16 組 16 點(diǎn)輸出，電隔離為 8 組 額定輸入電壓 24 VDC 額定負(fù)載電壓 24 VDC 輸入適用于開關(guān)以及 2/3/4 線接近開關(guān) (BERO) 輸出適用于電磁閥、DC 接觸器和指示燈 2.6 PLC 的模擬量輸入模塊的選型與線路連接的模擬量輸入模塊的選型與線路連接在調(diào)速秤配料系統(tǒng)的 PLC 硬件設(shè)計(jì)中需要將稱重傳感器的信號(hào)輸送到PLC 中，這就需要用到模擬量的輸入模板，模擬量的輸入模板為 SM331。SM331 概述：SM331: AI8*12Bit 是 8 通道的模擬量輸入模塊，在系統(tǒng)中用于輸入稱重傳感器的測(cè)量值。模塊主要是由 A/D 轉(zhuǎn)換部件、

39、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電22路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D 轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法。積分式 A/D轉(zhuǎn)換的積分時(shí)間直接影響到 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間和 A/D 轉(zhuǎn)換精度。積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精度越高。SM331 可選的積分時(shí)間有:2.5ms, 16.7ms, 20ms 和100ms。相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為 8、12、12 和 14。為了抑制工頻及諧波干擾，一般選用 20 ms 的積分時(shí)間，相應(yīng)精度為 12 位。S7-300 的 CPU用 16 位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示模擬量的值，其中最高位為符號(hào)位 S。 0”表示正值， “1”表示負(fù)值。S7-300 模擬輸入模塊的輸入

40、測(cè)量值范圍很寬，可直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號(hào)。它用于連接不帶附加放大器的模擬執(zhí)行元件和傳感器，可以將擴(kuò)展過程中的模擬信一號(hào)轉(zhuǎn)化為 S7-300內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。SM331 的 8 個(gè)模擬量輸入通道共用一個(gè)積分式 A/D 轉(zhuǎn)換部件。即通過模擬切換開關(guān)，各個(gè)輸入通道按順序一個(gè)接一個(gè)轉(zhuǎn)換。某一通道從開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值起，一直持續(xù)到再次開始轉(zhuǎn)換的時(shí)間稱為輸入模塊的循環(huán)時(shí)間。循環(huán)時(shí)間是對(duì)外部模擬信號(hào)的采樣間隔。對(duì)于一個(gè)積分時(shí)間設(shè)定為20ms, 8 個(gè)輸入通道都接有外部信號(hào)且都需斷線監(jiān)視的 SM331,其循環(huán)時(shí)間為(22+10) *8=256ms。SM331 的每?jī)蓚€(gè)輸入通道構(gòu)成一個(gè)輸入

41、通道組，可以按通道組任意選擇測(cè)量方法和測(cè)量范圍。模塊上需接 24VDC 的負(fù)載電壓 L+，有反接保護(hù)功能。模塊與 S7-300CPU 及負(fù)載電壓之間是光電隔離的。SM331: AI8*12BBIT 模擬量輸入模塊的電氣原理圖如圖 10 所示。另外，為了使模擬量輸入模塊獲得最佳的抗干擾性能，可以將不使用的通道與 M 短接。根據(jù)需要我們選用 SM 331（ 6ES7 331-7NF00-0AB0）模23擬量輸入模板作為我們的模擬量輸入模板，具體的參數(shù)如下SIMATIC S7-300 的模擬輸入 用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻器和電阻式溫度計(jì) 8 輸入，高分辨率。 圖 2-7 8 路輸入模塊

42、的連接原理示意圖2.7 模擬量輸出模塊的選型與線路連接模擬量輸出模塊的選型與線路連接模擬量輸出模塊SM332 用于連接模擬量執(zhí)行器SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時(shí)，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負(fù)載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。模擬量輸出(簡(jiǎn)稱模出(AO)模塊SM332目前有三種規(guī)格型號(hào)，即4AOl2位模塊、2AO12位模塊和4AOl6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。SM332與負(fù)載/執(zhí)行裝置的連接。我們選擇SM332（6ES7 332-5HF00-0AB0）模擬量輸出模板控制執(zhí)行機(jī)2

43、4構(gòu)變頻器。2.8 PS307 電源模塊容量計(jì)算及選型電源模塊容量計(jì)算及選型 PS307是西門子公司為S7-300專配的24 V DC電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2 A、5 A、10 A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。 PS307可安裝在S7-300的專用導(dǎo)軌上，除了給S7-300 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。S7-300模塊使用的電源由S7-300背板總線提供，一些模塊還需從外部負(fù)載電源供電。在組建S7-300應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，考慮每塊模塊的電流耗量和功率損耗是非常必要的. 一個(gè)實(shí)際的S7-300 PLC系統(tǒng)，確定所有的模塊后，要選擇合適的電源模塊，所選定的

44、電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊等總消耗功率之和，并且要留有30左右的裕量。當(dāng)同一電源模塊既要為主機(jī)單元又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)，從主機(jī)單元到最遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25 V。PS307 電源模塊的輸入接單相交流，輸入電壓為 120/230V, 50/60HZ;輸出電壓 24VDC，輸出電流 5A;在輸入和輸出之間有可靠的隔離。25圖2-8 PS307 5A模塊端子接線圖S7-300 系統(tǒng)時(shí)要選擇合適的電源模塊。其選擇準(zhǔn)則是電源模塊的輸出功率必須大于 CPU 模塊與所有 I/0 模塊之和。表 1 S7-300 各模塊電流耗量和功率損耗模塊通過背板總線

45、吸取的電流（最大值）從 24V 負(fù)載電源吸收的電流（不帶負(fù)載運(yùn)行）功率損耗（正常運(yùn)行）CPU315供 1.2A1A8WSM32125MA1MA3.5WSM32380MA100MA6.5WSM33160MA60MA1.3WSM33260MA340MA6WCM35150MA -如上表所示，該系統(tǒng)各個(gè)模塊從 S7-300 背板總線吸取的電流為60+60+150+80+25=375MA 沒有超過 CPU315 所能轉(zhuǎn)供的電流 1.2A?？紤]到電源應(yīng)留有一定的余量，所以電源模塊應(yīng)選 PS307-5A 。第三章第三章 調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型調(diào)速秤配料系統(tǒng)中的傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型

46、3.1 傳感器傳感器3.1.1 拉力傳感器電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏圖 3-1 拉力傳感器電路圖26感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下圖為壓力放大板：3.1.2 測(cè)速傳感器測(cè)速傳感器本設(shè)計(jì)選用的測(cè)速傳感器為：HSH 齒輪測(cè)速傳感器。HSH 齒輪測(cè)速傳感器通過分辨轉(zhuǎn)過檢測(cè)面的每一個(gè)齒頂和齒

47、谷，將其轉(zhuǎn)換成方波，對(duì)應(yīng) 2345678910111213141516171819208#重量傳感器電源-8#重量傳感器電源+8#重量傳感器信號(hào)+8#重量傳感器信號(hào)-2#重量傳感器信號(hào)+2#重量傳感器信號(hào)-2#重量傳感器電源-2#重量傳感器電源+3#重量傳感器信號(hào)+3#重量傳感器信號(hào)-3#重量傳感器電源-3#重量傳感器電源+4#重量傳感器信號(hào)+4#重量傳感器信號(hào)-4#重量傳感器電源-4#重量傳感器電源+5#重量傳感器信號(hào)+5#重量傳感器信號(hào)-5#重量傳感器電源-5#重量傳感器電源+6#重量傳感器信號(hào)-6#重量傳感器信號(hào)+6#重量傳感器電源+6#重量傳感器電源-7#重量傳感器信號(hào)-7#重量傳感器

48、信號(hào)+7#重量傳感器電源+7#重量傳感器電源-1#重量傳感器信號(hào)-1#重量傳感器信號(hào)+1#重量傳感器電源+1#重量傳感器電源-131 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 109876543232壓力放大板圖 3-2 壓力放大板 3-3 接近開關(guān)27的一對(duì)齒頂和齒谷，將有一個(gè)周期的方波輸出，通過計(jì)算將其轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速。它的接線圖如下所示： 圖 3-4 測(cè)速傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)該接近開關(guān)的特性如下所示： 供電電源：DC4.5V24V 輸出電流：50MA 響應(yīng)頻率：20KHZ 環(huán)境溫度：-30 攝氏度50 攝氏度 動(dòng)作距離：

49、（正常運(yùn)轉(zhuǎn)）下圖為速度調(diào)理板： 2423222120191817161514131211109876543211#速度傳感器電源+1#速度傳感器電源-1#速度傳感器信號(hào)12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 322#速度傳感器信號(hào)2#速度傳感器電源-2#速度傳感器電源+3#速度傳感器信號(hào)3#速度傳感器電源-3#速度傳感器電源+4#速度傳感器信號(hào)4#速度傳感器電源-4#速度傳感器電源+5#速度傳感器信號(hào)5#速度傳感器電源-5#速度傳感器電源+6#速度傳感器信號(hào)6#速度傳感器電源-6#速度

50、傳感器電源+7#速度傳感器信號(hào)7#速度傳感器電源-7#速度傳感器電源+8#速度傳感器電源+8#速度傳感器電源-8#速度傳感器信號(hào)速度調(diào)理板010輸出05輸出圖 3-5 測(cè)速調(diào)理板283.2 變頻器選擇變頻器選擇 3.2.1 變頻器的基本構(gòu)成變頻器的發(fā)展已有數(shù)十年的歷史，在變頻器的發(fā)展過程中也曾出現(xiàn)過多種類型的變頻器，但是目前成為市場(chǎng)主流的變頻器基本上有著圖 3-6 示的基本結(jié)構(gòu)。圖 3-7 給出了一個(gè)典型的電壓控制型通用變頻器的硬件結(jié)構(gòu)框圖。而對(duì)于采用了矢量控制方式的變頻器來說，由于進(jìn)行矢量控制時(shí)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，其運(yùn)算電路中有時(shí)還有一個(gè)以 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為主的轉(zhuǎn)矩計(jì)算用 CPU

51、以及相應(yīng)的磁通檢測(cè)和調(diào)節(jié)電路。 圖圖 3-63-6圖 3-7 變頻器的硬件結(jié)構(gòu)框圖293.2.2 變頻器元件作用 （1）電容 C1：是吸收電容,整流電路輸出是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波，變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。 （2）壓敏電阻：有三個(gè)作用,一過電壓保護(hù),二耐雷擊要求,三安規(guī)測(cè)試需要。熱敏電阻：過熱保護(hù)。霍爾:安裝在 UVW 的其中二相,用于檢測(cè)輸出電流值。選用時(shí)額定電流約為電機(jī)額定電流的 2 倍左右。 （3）充電電阻：作用是防止開機(jī)上電瞬間電容對(duì)地短路，燒壞儲(chǔ)能電容開機(jī)前電容二端的電壓

52、為 0V；所以在上電的瞬間電容對(duì)地為短路狀態(tài)。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于 380V 電源直接對(duì)地短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導(dǎo)致整流橋炸掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300。 （4）儲(chǔ)能電容：又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲(chǔ)能和濾波。PN 端的電壓電壓工作范圍一般在 430VDC700VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC 左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個(gè) 400VDC 的電容串起來作 800VDC。容量選擇60uf/A （5）均壓電阻：防止由于儲(chǔ)能電容電壓的不均燒壞儲(chǔ)能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成完

53、全一致，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過耐壓值而損壞。30（6）C2 電容：吸收電容,主要作用為吸收 IGBT 的過流與過壓能量。 （）直-交部分：VT1-VT6 逆變管（IGBT 絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。VT1-VT6 是續(xù)流二極：作用是把在電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管 VT1-VT6 在交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，提供通道。 （）控制部分:電源板、驅(qū)動(dòng)板、控制板（CPU 板） 電源板：開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動(dòng)電路

54、、檢測(cè)電路及風(fēng)扇等提供低壓電源，開關(guān)電源提供的低壓電源有：5V、15V 、24V 向CPU 其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。 驅(qū)動(dòng)板：主要是將 CPU 生成的 PWM 脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì) IGBT 輸出電壓。 （）控制板（CPU 板）：也叫 CPU 板相當(dāng)人的大腦，處理各種信號(hào)以及控制程序等部分。第四章第四章 調(diào)速秤監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)調(diào)速秤監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì).1 WinCC 工程的建立工程的建立首先打開 WinCC 資源管理器，如圖所示建立一個(gè)新項(xiàng)目 單擊“確定” ，出現(xiàn)“創(chuàng)建新項(xiàng)目”窗口，在窗口中命名工程及確定保存路徑。 在“項(xiàng)目名稱”一欄輸入“皮帶秤控制組態(tài)”單擊“創(chuàng)建

55、” ，系統(tǒng)即會(huì)生成一個(gè)新的項(xiàng)目。31圖-1 建立一個(gè)新項(xiàng)目.2 變量的建立變量的建立如下圖在“變量管理器”中添加需要的新的驅(qū)動(dòng)程序。圖-2 添加驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部變量驅(qū)動(dòng)是系統(tǒng)默認(rèn)生成的，可以在其中建立中間變量，過程變32量或變量組等，這樣可以節(jié)省大量 I/O 點(diǎn)，以保證軟件的經(jīng)濟(jì)性。內(nèi)部變量如下圖所示：圖-3 內(nèi)部變量如下圖選擇“SIMATIC S7 Protocol SuiteCHN”驅(qū)動(dòng)程序，此驅(qū)動(dòng)包括大部分 S7300 編程組件。圖-4 選擇編程組件選擇此驅(qū)動(dòng)程序中“MPI”模塊，建立新的驅(qū)動(dòng)連接33右擊 MPI 在“連接屬性”對(duì)話框中命名連接名稱。 圖-5 命名連接即可在所建立的連接“pd

56、c”中建立外部變量或變量組。.3 組態(tài)畫面的建立組態(tài)畫面的建立依照系統(tǒng)要求將變量建立完之后，就可以在“圖形編輯器”中建立過程畫面，即組態(tài)畫面和監(jiān)控畫面等。 圖-6 建立過程畫面34當(dāng)然，也可以對(duì)建立的畫面進(jìn)行“重命名”等操作.圖-7 重命名操作單擊“打開畫面” ，WinCC 資源管理器將會(huì)自動(dòng)打開“圖形編輯器”對(duì)過程畫面進(jìn)行編輯。新建一個(gè)畫面，開始繪制組態(tài)、監(jiān)控即其他畫面。 圖8 新建畫面.4 系統(tǒng)總體界面系統(tǒng)總體界面圖-9 狀況圖報(bào)警圖：35 圖-10 報(bào)警圖歷史趨勢(shì)圖：圖-11 歷史趨勢(shì)圖PID 控制圖：36圖-12 PID 控制圖重量信號(hào)模擬圖：圖-13 重量信號(hào)模擬圖.5 各個(gè)組態(tài)界面

57、圖的繪制及變量連接過程各個(gè)組態(tài)界面圖的繪制及變量連接過程1 1）啟動(dòng)環(huán)境設(shè)置：）啟動(dòng)環(huán)境設(shè)置：在 tiaoshucheng 工程中選中計(jì)算機(jī)右擊點(diǎn)屬性，在彈出的對(duì)話框中選中“圖形運(yùn)行系統(tǒng)”頁(yè)，點(diǎn)“瀏覽”選中 zhujiemian.pdl37作為啟動(dòng)環(huán)境，如下圖。圖-14 選擇啟動(dòng)環(huán)境2 2）個(gè)界面組態(tài)過程）個(gè)界面組態(tài)過程工藝過程界面詳細(xì)組態(tài)過程：從對(duì)象選項(xiàng)板中選擇輸入/輸出域，按鈕，和文本框放在圖中相應(yīng)位置并為每個(gè)控件分別命名（后面的組態(tài)界面中的這三種控件均是這樣得來） 。從“查看” ， “庫(kù)”中選擇適合的圖標(biāo)：圖-15 組態(tài)圖標(biāo)38選擇罐 4 作為配料系統(tǒng)得料倉(cāng)。如下圖：圖-16 配料系統(tǒng)得

58、料倉(cāng)報(bào)警圖界面詳細(xì)組態(tài)：從對(duì)象選項(xiàng)板中將”wincc Alarm Control”控件添加到界面中,如下圖: 圖-17 報(bào)警圖界面詳細(xì)組態(tài) 1雙擊報(bào)警圖控件將彈出對(duì)話框，在常規(guī)頁(yè)中點(diǎn)擊“選擇”彈出指定選者對(duì)39話框，選中系統(tǒng)快和消息等級(jí)的復(fù)選框。如下圖：圖-18 報(bào)警圖界面詳細(xì)組態(tài) 3工藝給定界面詳細(xì)組態(tài)：在任意輸入/輸出域框中右擊選擇組態(tài)對(duì)話框. 如下圖:圖-19 工藝給定界面詳細(xì)組態(tài) 1在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊”變量”按鈕,選擇相應(yīng)的變量.其中返回主界面的按鈕實(shí)現(xiàn)從任意界面快速切換到工藝過程圖界面,它的動(dòng)40作實(shí)現(xiàn)方法如下:雙擊該按鈕,在對(duì)象屬性對(duì)話框中選鼠標(biāo)中的鼠標(biāo)動(dòng)作，雙擊動(dòng)作箭頭在彈出的

59、對(duì)話框中的常量單選框后輸入 pdcgy.pdl 圖-20 工藝給定界面詳細(xì)組態(tài) 3.6 變量歸檔變量歸檔打開工程中變量記錄欄在空白處右擊選歸檔向?qū)?，點(diǎn)下一步直到出現(xiàn)下圖，選擇圖中的重量信號(hào) 141 圖-21 選中要記錄的變量重復(fù)，建立 8 路重量信號(hào)的歸檔。第五章第五章 各環(huán)節(jié)梯形圖設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)梯形圖設(shè)計(jì).1 PLC 主循環(huán)程序主循環(huán)程序 OB1 和初始化程序和初始化程序 OB1001.主循環(huán)程序在程序中有運(yùn)行、停止開關(guān)用以啟動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)控制過程循環(huán)進(jìn)行，對(duì)各個(gè)功能模塊的調(diào)用，可以實(shí)現(xiàn)皮帶秤的自動(dòng)配料功能。先將“停止模式”置位，接通后“運(yùn)行模式” “測(cè)皮模式” “標(biāo)秤模式”復(fù)位?！斑\(yùn)行” 、 “測(cè)皮” “標(biāo)秤”接通后， “停止模式”開關(guān)復(fù)位。程序如下：42接通后，每一路的壓力信號(hào)大于零時(shí)才開始運(yùn)行、運(yùn)行初始化。43將每一路的壓力信號(hào)檢測(cè)值賦零。程序段 9：442.初始化程序系統(tǒng)初始化程序。 “測(cè)試”和“停止”置位， “停止模式”接通后，“運(yùn)行模式” “測(cè)皮模式” “標(biāo)稱模式”復(fù)位，MD 值賦零。45.2 中斷程序中斷程序 OB35OB35 用于調(diào)用其他環(huán)節(jié)的各個(gè)模塊程序如下：多路仿真環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)檢測(cè)環(huán)節(jié)的調(diào)用46多路 PID 和報(bào)警環(huán)節(jié)的調(diào)用程序：