智能火災(zāi)報警系統(tǒng),畢業(yè)論文

1、目錄本科畢業(yè)論文題 目：基于PLC的物料運(yùn)送控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè):班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)老師：完成時間：2015年4月摘要 隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各行各業(yè)對生產(chǎn)運(yùn)輸效率提出了越來越高的要求。各個企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，采用了機(jī)械化流水線作業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)輸方式。企業(yè)中原有的人力體力勞動需要被自動化設(shè)備替代。在各種生產(chǎn)運(yùn)輸企業(yè)中，物料運(yùn)送控制系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)。尤其在惡劣通用的環(huán)境以及特殊的條件要求下，自動化的設(shè)備運(yùn)輸顯得尤為重要，自動化生產(chǎn)運(yùn)輸具有簡單高效、操作精準(zhǔn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)

2、用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件開發(fā)平臺工具，可實(shí)現(xiàn)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)速控制，在PC機(jī)上可開發(fā)友好人機(jī)界面，通過PLC可以對自動化設(shè)備進(jìn)行“智能”控制。在此，本次設(shè)計就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來主要功能實(shí)現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。關(guān)鍵詞：物料運(yùn)送控制系統(tǒng)；可編程控制器；變頻器調(diào)速 III目錄ABSTRACTWith the rapid development of eco

3、nomy, all walks of life put forward higher requirements on the production of transportation efficiency. Individual enterprises in order to improve the production efficiency and the market competitive power, adopts the mechanized production line the p

4、roduction mode of transport. Enterprise original human manual labor needs to be automated equipment replacement. Enterprise original human manual labor needs to be automated equipment replacement. In various production and transportation en

5、terprises, material handling control system is a very important link. Especially in the harsh environment particularly important,automation of production transportation has the advantages of simple operation, high precision, strong anti-interference ability et

6、c. With the development of power electronic technology and control technology, AC variable frequency speed regulation is widely used in the field of industrial motor; programmable controller PLC as the model to replace the relay control

7、0;device, is simple and reliable, operation is convenient, universal and flexible, small volume, long service life and powerful, easy to use, high reliability, is often used for control of field data acquisition and equipment; configur

8、ation software technology as the user tool software development platform customization function, can display the motor speed, can realize remote speed control, can develop the friendly man-machine interface on the PC, through the PLC can be"

9、;smart" control of automation equipment. Here, the design is based on the frequency control system of PLC. The most widely used PLC and together the main function of the realization of the variable frequency speed regulationKey words: mater

10、ial handling control system ;PLC;AC variable frequency speed regulationIII目錄目 錄1.引言11.1本課題研究的內(nèi)容及意義11.2物料運(yùn)送的起源和發(fā)展21.3 系統(tǒng)設(shè)計的總體思路22.對PLC、變頻器、電機(jī)的選型32.1 PLC的了解和選型32.1.1 PLC的組成32.1.2 PLC工作原理32.1.3 PLC的選擇52.2 變頻器的了解和選擇72.2.1變頻器的組成72.2.2變頻器的調(diào)速原理 82.2.3變頻器的選擇82.3電機(jī)的選擇92.4檢測元件選型102.4.1傳感器量程的選擇102.4.2傳感器精

11、度等級的選擇102.4.3傳感器環(huán)境適應(yīng)性選擇112.5低壓電器選型122.5.1電磁式繼電器的選擇122.5.2熔斷器的選擇132.5.3塑殼式斷路器的選用152.6電源選型172.7 PLC控制變頻器的啟動、停止、調(diào)速172.7.1 地址分配圖172.7.2變頻器設(shè)置182.7.3控制系統(tǒng)的接線原理圖192.7.4梯形圖193.物料運(yùn)送系統(tǒng)的設(shè)計223.1物料運(yùn)送系統(tǒng)傳送帶實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D223.1.1 控制流程圖233.2 程序設(shè)計思路233.3輸入輸出地址分配表243.4主機(jī)接線圖243.5 PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊接線圖263.6梯形圖274.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計334.1人機(jī)接口設(shè)計334.2顯

12、示操作界面設(shè)計34結(jié) 束 語40參考文獻(xiàn)41致謝42V引言1引言 隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，機(jī)械工業(yè)手傳送帶工作單元的設(shè)計方案也越來越先進(jìn)越來越趨于完美。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高實(shí)現(xiàn)工件的拆卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視，同時也要求供料機(jī)構(gòu)更加靈活、柔性化。對機(jī)械手的的控制系統(tǒng)提出了更高要求，原來的繼電器控制方式已經(jīng)逐漸不能滿足生產(chǎn)的需要?？删幊炭刂破鱌LC控制性更強(qiáng)、應(yīng)變更靈活，已經(jīng)逐漸取代繼電器控制系統(tǒng)成為新的控制方式?？删幊炭刂破鳎ê喎QPLC）由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)

13、融為一體，以及其可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡單，維護(hù)方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和自動控制中。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時、計算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高自動化的傳送帶機(jī)的集中控制及保護(hù)。1.1 本課題研究的內(nèi)容及意義 可編程控制器（PLC）可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機(jī)，是繼續(xù)計算機(jī)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡樸，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中被廣泛地

14、使用。 本課題主要以PLC為控制核心，通過與變頻器的連接進(jìn)而控制電機(jī)的順序啟動逆序停止。當(dāng)出現(xiàn)故障時PLC能及時采集到故障信息從而進(jìn)行判斷做出下一步的指示，實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)送系統(tǒng)的自動化運(yùn)行。PLC的相關(guān)設(shè)計是自動化專業(yè)的重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計的目的是使我們掌握以西門子S7-200為控制核心，進(jìn)而控制變頻器和電機(jī)的運(yùn)行，并能利用指令進(jìn)行程序設(shè)計，初步掌握利用PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)的方法。通過實(shí)驗(yàn)操作，能進(jìn)一步鞏固和加深我對所學(xué)理論知識的理解，不僅可以培養(yǎng)我的設(shè)計、制作PLC控制系統(tǒng)的能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，還可以培養(yǎng)大學(xué)生調(diào)查研究、查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊以及編寫技術(shù)報告

15、的能力，理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的能力。為今后工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。1.2物料運(yùn)送的起源和發(fā)展17世紀(jì)中，美國開始用架空索道傳送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。皮帶式傳送帶設(shè)備1868年，在英國出現(xiàn)了皮帶式傳送帶輸送機(jī)；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。未來傳送帶設(shè)備將向著大型化發(fā)展、擴(kuò)大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。1.3 系統(tǒng)設(shè)計的總體思路1. PLC控制變頻器和電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、調(diào)速2. 物料運(yùn)送系統(tǒng)的設(shè)計 本設(shè)計用變頻器來驅(qū)動物料運(yùn)送的電機(jī)，外面接有稱

16、重傳感器來檢測外部信號，如果有故障產(chǎn)生，外部傳感器會及時反饋外部信息，從而使PLC及時做出相應(yīng)的控制動作。設(shè)計采用報警電鈴和信號燈的裝置，工作信號指示燈及報警電鈴安裝在PLC輸出端子，故障報警指示燈安裝在變頻器MM440開關(guān)量輸出端NO、COM端，壓力傳感器連接PLC模擬量輸入模塊作為信號采集，其流程圖如圖1-1：圖1-1流程圖 3對PLC、變頻器、電機(jī)的選型2對PLC、變頻器、電機(jī)的選型2.1 PLC的了解和選型2.1.1 PLC的組成1.中央處理單元,中央處理單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口相

17、連。2.存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器用來存放由 PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)用戶不能隨便更改。它使 PLC具有基本都是功能，能夠完成 PLC設(shè)計者規(guī)定的各項(xiàng)工作。用戶存儲器包括用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體任務(wù)用規(guī)定的 PLC編程語言編寫的應(yīng)用程序3.輸入/輸出單元PLC的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量，模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分，一部分是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像存儲器。4.電源部分 PLC一般使用220V的交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源喂plc的中

18、央處理器、存儲器等電路提供5V、+-12V、24V等直流電源，整體式的小型PLC還提供一定容量的24V電源，供外部有源傳感器使用。5.擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元活功能模塊與基本單元相連，是 PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。6.通信接口些 PLC配有一定的通信接口。 PLC通過這些通信接口可以與顯示設(shè)定單元、觸摸屏、打印機(jī)相連，提供方便人機(jī)交互途徑；也可以與其他plc、計算 機(jī)及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)相連，組成多機(jī)系統(tǒng)或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。7.編程設(shè)備使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可實(shí)現(xiàn)不同的變成語言的相互轉(zhuǎn)換。8.其他部件 需要時PL

19、C可以存儲卡、電池卡等。2.1.2 PLC工作原理PLC是按集中輸入，集中輸出，周期性循環(huán)掃描方式進(jìn)行工作的。每一次的掃描所用的時間叫掃描周期或者工作周期。PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 PLC在輸

20、入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 PLC輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作 。其工作流程圖如圖2-1： 圖2-1 PLC工作流程圖2.1.3

21、PLC的選擇 PLC的選擇要根據(jù)設(shè)計能容的要求標(biāo)準(zhǔn)，整個系統(tǒng)流程的特點(diǎn)及要求是選擇 PLC型號的關(guān)鍵。PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)，并且它要與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能。選擇PLC時，要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和動作，然后根據(jù)控制要求，所需存儲器容量、估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)、存儲器容量、各項(xiàng)控制功能和機(jī)型的考慮以及性價比等各方面的因素，由此選擇了S7-200 PLC一臺。S7-200系列PLC中可提供

22、多種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用. S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元。S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見下表：S7-200系列PLC中CPU的基本單元用戶存儲器容量的估算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個I/O點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下: 開關(guān)量輸入元件：10-20B/點(diǎn)；開關(guān)量輸出元件：5-10B/點(diǎn)；定時器/計數(shù)器：2B/點(diǎn)；模擬量：100-150B/點(diǎn)；通信接口：一個接口一般需要300B以上。根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。綜上,根據(jù)I/O地

23、址分配（6輸入，9輸出且輸出選用繼電器型輸出），選用西門子S7200系列PLC，考慮到PLC還要外接一個4路模擬量輸入模塊和2個2路模擬量輸出模塊，所以選用的PLC必須能夠擴(kuò)展2個以上模塊。根據(jù)以上要求選用CPU224，型號為6ES7 214-1BD21-0XB0，模擬輸入擴(kuò)展模塊選用EM231，其型號為6ES7 231-0HC22-0XA8，模擬輸出擴(kuò)展模塊選用2個EM232，一個EM235，其型號為6ES7 232-0HB22-0XA8。幾種不同型號如表：表2-1多種不同型號表型號輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU22164-S7-200CPU222862個擴(kuò)展模塊78路數(shù)字量I

24、/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22414107個擴(kuò)展模塊168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22624162個擴(kuò)展模塊248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU226XM24162個擴(kuò)展模塊248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn) PLC外部模型如圖2-2所示：圖2-2 模型圖2.2 變頻器的了解和選擇2.2.1 變頻器的組成 整流器：整流器的作用是把三相或單相交流電變成直流電。 中間直流環(huán)節(jié)：由于逆變器的負(fù)載為電動機(jī)，屬于感應(yīng)負(fù)載，其功率因數(shù)總不會為一，因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的交換，這種無功能量需要考中

25、間直流環(huán)節(jié)的儲能原件來緩沖。 逆變器：最常用的逆變器是三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)元器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。  控制電路：控制電路通常由運(yùn)算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前已經(jīng)采用微機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能。 變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖2-3所示： 圖2-3 原理圖 2.2.

26、2變頻器的調(diào)速原理 變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。如公（2-1）式 n=60f(1-s)/p （2-1）對于成品電機(jī)，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)的調(diào)試目的。2.2.3變頻器的選擇 正確選擇通用型變頻器對于傳動系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器

27、應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計及使用不當(dāng)，往往會使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。 在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的通用變頻器MM440變頻器可以通過6個數(shù)字輸入端口對電動機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動運(yùn)行方向控制.可通過基本操作板,按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率,從而設(shè)置正反向轉(zhuǎn)速的大小。也可以由模擬輸入端控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。 本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型（IGBT）晶體管作為功率輸出器

28、件，因此它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電機(jī)提供了良好的保護(hù)。M440變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的特點(diǎn)：1.內(nèi)置多種運(yùn)行控制方式；2.快速電流限制，實(shí)現(xiàn)無跳閘運(yùn)行；3.內(nèi)置式制動斬波器，實(shí)現(xiàn)直流注入制動；4.具有PID控制功能的閉環(huán)控制，控制器參數(shù)可自動整定；5.多組參數(shù)設(shè)定且可相互切換，變頻器可用于控制多個交替工作的生產(chǎn)過程；6.多功能數(shù)字、模擬輸入/輸出口，可任意定義其功能和具有完善的保護(hù)功能。7.控制方式（V/F線性應(yīng)用最多，自學(xué)其他種類）8.保護(hù)功能（過壓、欠壓、過熱、接地故障、短路保護(hù)、電機(jī)過熱、過

29、載保護(hù)等）2.3電機(jī)的選擇1.為電機(jī)提供電源的種類，如單相、三相、直流電等2.電機(jī)的工作環(huán)境，電機(jī)工作場所是否有特殊性，如潮濕、高溫、化學(xué)腐蝕、粉塵等3.電機(jī)的工作方式，是連續(xù)工作還是短時工作或是其它工作方式4.電機(jī)的安裝方式，如立式安裝、臥式安裝等等5.電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速等，功率及轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足負(fù)載的要求6.其它困素，如是否需要變速、有無特殊控制要求、負(fù)載的種類等 由于本設(shè)計是帶動傳送帶電機(jī)，所以選擇三相異步電動機(jī)即可，功率選擇2.2Kw，額定電流5A，額定轉(zhuǎn)速1400r/min。2.4檢測元件選型 2.4.1傳感器量程的選擇 傳感器的選型應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況入手，從傳感器支撐點(diǎn)的數(shù)量、量程、精度等級、

30、環(huán)境適應(yīng)性等幾個方面進(jìn)行選擇。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%-70%量程范圍內(nèi)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%-40%范圍內(nèi)，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命，避免超載。 按照使用量程60%-70%的建議，假設(shè)傳感器個數(shù)為N，單只傳感器量程為m，料倉自重加上滿料重量的總重為，則在已知M和N的情況下，按如公式2-2計算m： M/（0.7×N）mM/（0.6×N） （2-2）確定此范圍后，在傳感器規(guī)格里面選擇滿足此規(guī)格的傳感器即可。2.

31、4.2傳感器精度等級的選擇對傳感器的等級必須滿足下列兩個條件：1.要滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，即將傳感器的輸出靈敏度帶入傳感器和儀表的匹配公式（2-3）：B（傳感器輸出靈敏度）×E（激勵電源電壓）×D（顯示分度值）/A（傳感器最大量程）×N（傳感器個數(shù)）儀表輸入靈敏度 （2-3）計算結(jié)果要求大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。2. 要滿足整臺電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準(zhǔn)確度選擇的時候，應(yīng)使

32、傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn),儀表的性能不是很好，秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此從各方面提高要求，又考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。2.4.3傳感器環(huán)境適應(yīng)性選擇用于稱重系統(tǒng)中的傳感器，一般都要長期工作在各種復(fù)雜的環(huán)境中，經(jīng)受溫度、濕度、粉塵、腐蝕等的考驗(yàn)，故事先必須對傳感器密封型式做出較合理的選擇。應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1. 注意工作溫度范圍對于高溫環(huán)境下工作的傳感器采用耐高溫傳感器；另外，苛刻的場合還須加有隔熱、水冷或風(fēng)冷等裝置。2. 選擇適當(dāng)?shù)拿芊庑褪椒蹓m、濕度對傳感器造成較大影響。應(yīng)選擇適當(dāng)密封類型的傳感器，并且在

33、安裝時注意避免粉塵、濕熱對傳感器的影響。3. 選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)在酸、堿等腐蝕性較高的環(huán)境下，應(yīng)選擇抗腐蝕性能好的不銹鋼材質(zhì)且密封性好的傳感器。4. 選擇防爆型 在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求，故必須選用防爆型傳感器，注意電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。根據(jù)本設(shè)計要求及其工作環(huán)境，選擇正常環(huán)境下的傳感器即可，故選用LC5300單點(diǎn)傳感器，其額定負(fù)載選擇50Kg，量程選擇0-10V，材質(zhì)是鋁合金。2.5低壓電器選型2.5.1電磁式繼電器的選擇 1.使用類別的選用 繼電器的典型用途是控制交、直流電磁鐵，如用于控制交、直流接觸器的線圈等，按GB245585規(guī)定，繼電器使用類

34、別為：AC-11控制交流電磁鐵DC-11控制直流電磁鐵 由于使用類別決定了繼電器所控制的負(fù)載性質(zhì)及通斷條件，因此這是選用繼電器的主要依據(jù)。 2.額定工作電壓、額定工作電流的選用 繼電器在相應(yīng)使用類別下觸頭的額定工作電壓UN和額定工作電流IQ，表征了該繼電器觸頭所能切換電路的能力。選用時，繼電器的最高工作電壓可為該繼電器的額定絕緣電壓，繼電器的最高工作電流一般應(yīng)小于該繼電器的額定發(fā)熱電流。 選用電壓線圈的電流種類和額定電壓值時，應(yīng)注意與系統(tǒng)要求一致。 3.工作制的選用 繼電器一般適用于8小時工作制(間斷長期工作制)、反復(fù)短時工作制和短時工作制，工作制不同對繼電器的過載能力要求也不同。當(dāng)交流電壓(

35、或中間)繼電器用于反復(fù)短時工作制時，由于吸合時有較大的起動電流，因此它的負(fù)擔(dān)反比長期工作制時為重，選用時應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，使用中實(shí)際操作頻率應(yīng)低于額定操作頻率。 4.返回系數(shù)的調(diào)節(jié) 對于電壓和電流繼電器，應(yīng)根據(jù)控制要求，進(jìn)行繼電器返回系數(shù)的調(diào)節(jié)。在實(shí)際工作中，通常采用增加銜鐵吸合后的氣隙、減小銜鐵打開后的氣隙以及適當(dāng)放松釋放彈簧等措施來達(dá)到增大返回系數(shù)的目的。2.5.2熔斷器的選擇 熔斷器選擇包括熔斷器類型選擇和熔體額定電流確定兩項(xiàng)內(nèi)容。1.熔斷器類型的選擇 熔斷器類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流大小來選擇。對于保護(hù)照明和電動機(jī)的熔斷器，一般只考慮它們的過載保護(hù)，這時，熔體的熔化系數(shù)適當(dāng)小些

36、。對于大容量的照明線路和電動機(jī)，除過載保護(hù)外，還應(yīng)考慮短路時分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰磉x擇。當(dāng)短路電流較大時，還應(yīng)采用具有高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥魃踔吝x用具有限流作用的熔斷器。此外，還應(yīng)根據(jù)熔斷器所接電路的電壓來決定熔斷器的額定電壓。2.熔體與熔斷器額定電流的確定 熔體額定電流大小與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對于負(fù)載平穩(wěn)、無沖擊電流，如一般照明電路、電熱電路可按負(fù)載電流大小來確定熔體的額定電流。對于有沖擊電流的電動機(jī)負(fù)載，為達(dá)到短路保護(hù)目的，又保證電動機(jī)正常起動，對籠型感應(yīng)電動機(jī)其熔斷器熔體的額定電流為：單臺電動機(jī) INP=（1.5 2.5）INM （2-4）式中，INP為熔體額定電流（A）；INM為電動機(jī)

37、額定電流（A）。多臺電動機(jī)共用一個熔斷器保護(hù) INP =（1.5 2.5）INM max + INM （2-5） 式中，INM max為容量最大一臺電動機(jī)的額定電流（A）；INM為其余各臺電動機(jī)額定電流之和（A）。 在式（2-4）與式（2-5）中，對于輕載起動及起動時間較短時，式中系數(shù)取1.5；重載起動及起動時間較長時，式中系數(shù)取2.5。熔斷器的額定電流大于或等于熔體額定電流。3.校核熔斷器的保護(hù)特性 對上述選定的熔斷器類型及熔體額定電流，還須校核該熔斷器的保護(hù)特性曲線是否與保護(hù)對象的過載特性有良好的配合，使在整個范圍內(nèi)獲得可靠的保護(hù)。同時，熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰?yīng)大于或等于所保護(hù)電路可能出現(xiàn)的

38、短路電流值，這樣才能得到可靠的短路保護(hù)。4.熔斷器上、下級的配合 為滿足選擇性保護(hù)的要求，應(yīng)注意熔斷器上下級之間的配合。一般要求上一級熔斷器的熔斷時間至少是下一級的3倍，不然將會發(fā)生超級動作，擴(kuò)大停電范圍。為此，當(dāng)上下級選用同一型號的熔斷器時，其電流等級以相差2級為宜；若上下級所用的熔斷器型號不同，則應(yīng)根據(jù)保護(hù)特性上給出的熔斷時間來選取。2.5.3塑殼式斷路器的選用 塑殼式斷路器常用來作電動機(jī)的過載與短路保護(hù)，其選擇原則是： 1.斷路器額定工作電壓等于或大于線路額定電壓。 2.斷路器額定電流等于或大于線路計算負(fù)荷電流。 3.斷路器通斷能力等于或大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，一般按有效值計算

39、。 4.斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。 5.斷路器分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓。 6.長延時電流整定值等于電動機(jī)額定電流。 7.瞬時整定電流：對保護(hù)籠型感應(yīng)電動機(jī)的斷路器，其瞬時整定電流為(815)倍電動機(jī)額定電流；對于保護(hù)繞線型電動機(jī)的斷路器，其瞬時整定電流為(36)倍電動機(jī)額定電流。 8.6倍長延時電流整定值的可返回時間等于或大于電動機(jī)實(shí)際起動時間。按起動時負(fù)載的輕重，可選用可返回時間為1、3、5、8、15s中的某一檔。本設(shè)計所用到的低壓電器如表1.2所示，其中指示燈分成2組，4個綠色正常工作狀態(tài)指示燈，4個紅色報警指示燈。 9.元件明細(xì)表如表2-2所示:表2-2 元件明

40、細(xì)表文字符號元件型號數(shù)量MA1MA4電機(jī)Y132S2-24SF1SF2按鈕LAY22QA1QA4斷路器3VE14KF1KF8中間繼電器DZM-618PB1電鈴YLB-24Z1PG1PG8指示燈AD118FA熔斷器RL1B804稱重傳感器LC530042.6電源選型 本設(shè)計中PLC選的是繼電器輸出型，輸出端為交流信號，電壓大小為0-220V，輸入端是直流信號，電壓大小為0-24V?？删幊炭刂破饕话闶褂檬须姡?20V50Hz），電網(wǎng)的沖擊，頻率的波動都會對PLC的準(zhǔn)確度和可靠性造成影響，因此作為控制生產(chǎn)線傳輸系統(tǒng)的PLC應(yīng)有獨(dú)立穩(wěn)定的安全電源，還應(yīng)設(shè)計一個獨(dú)立開關(guān)，能夠同時切斷CPU、輸入電路和輸

41、出電路的所有供電。如果使用開關(guān)電源為PLC提供直流24V電源，應(yīng)對開關(guān)電源供電的交流電源采用隔離變壓器與電源隔離2.7PLC控制變頻器的啟動、停止、調(diào)速2.7.1 地址分配圖表2-3地址分配表輸入輸出I0.0電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制按鈕Q0.0電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制按鈕（接MM440端口5）I0.1電動機(jī)停止按鈕Q0.1電動機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕（接MM440端口6）I0.2電動機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕AQW0模擬輸出通道1AIW0模擬量輸入通道1 2.7.2變頻器設(shè)置 使用基本操作界面板對變頻器進(jìn)行設(shè)置，首先按下P鍵對變頻器進(jìn)行復(fù)位，是變頻器的參數(shù)值回到出場狀態(tài)。 假設(shè)電動機(jī)的型號為JW7114，使用變頻器前必須設(shè)置電動機(jī)的參數(shù)，使電

42、動機(jī)與變頻器相配。電動機(jī)的參數(shù)如表2-4所示：表2-4 參數(shù)表參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P001001快速調(diào)試P010000功率以KW為單位，頻率以50HZP0304230380電動機(jī)額定電壓（V）P03053.251.05電動機(jī)額定電流（A）P03070.750.35電動機(jī)的額定功率（KW）P03105050電動機(jī)額定頻率（HZ）P031101400電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） 電動機(jī)參數(shù)完成設(shè)置以后，設(shè)置P0010為0，使變頻器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。然后設(shè)置變頻器控制端口開關(guān)操作控制參數(shù)，如表2-5所示：表2-5 變頻器參數(shù)表參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311用戶訪問

43、為標(biāo)準(zhǔn)級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇“由端子排輸入”P000312用戶訪問級為擴(kuò)展級P000407命令和數(shù)字I/O*P070111輸入數(shù)字1接通正傳，斷開停止*P070212輸入數(shù)字2接通反轉(zhuǎn)，斷開停止P000311用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100022頻率設(shè)定值選擇為“模擬輸入”P108000電動機(jī)運(yùn)行最低頻率P10825050電動機(jī)運(yùn)行最高頻率*P1120105斜坡上升時間*P1121105斜坡下降時間2.7.3控制系統(tǒng)的接線原理圖圖2-4 接線原理圖2.7.4梯形圖圖2-5 梯形圖圖2-6 梯形圖1、電動機(jī)正向運(yùn)行及速度調(diào)節(jié)

44、按下正傳按鈕SF1，I0.0為1，Q0.0也為1，變頻器端口5為“ON”,電動機(jī)正轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電位器RA,則可以改變變頻器的頻率設(shè)定值，從而調(diào)節(jié)正轉(zhuǎn)速度的高低，按下停車鍵按鈕SF2以后，I0.1為1，Q0.0為失電，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。2、電動機(jī)反向運(yùn)行及調(diào)節(jié) 按下反轉(zhuǎn)按鈕SF3以后，I0.2為1，Q0.1為1，變頻器端口6為“ON”，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電位器RA，則可以改變變頻器的頻率設(shè)定值，從而調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)的速度高低。按下停車按鈕SF2后，I0.1為1，Q0.1失電，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動3 、互鎖正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間在梯形圖程序上設(shè)計有互鎖控制。24物料運(yùn)送系統(tǒng)的設(shè)計3物料運(yùn)送系統(tǒng)的設(shè)計3.1物料運(yùn)送系統(tǒng)傳送帶實(shí)驗(yàn)

45、模型圖圖3-1 傳送帶實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D 本設(shè)計是基于PLC的四節(jié)傳送帶的控制系統(tǒng)設(shè)計。要求是：起動后，先起動最末的皮帶機(jī)，5s后再依次起動其它的皮帶機(jī)；停止時，先停止最初的皮帶機(jī)，5s后再依次停止其它的皮帶機(jī)；當(dāng)某條皮帶機(jī)發(fā)生故障且傳送帶上無重物時，該機(jī)及前面的應(yīng)立即停止，以后的每隔5s順序停止；當(dāng)某條皮帶機(jī)有重物時，該皮帶機(jī)前面的應(yīng)立即停止，該皮帶機(jī)運(yùn)行5s后停止，再5s后接下去的一臺停止，依此類推。3.1.1 控制流程圖 開始 系統(tǒng)啟動YM1是否出現(xiàn)故障YYN 是否出現(xiàn)重物M2是否出現(xiàn)故障YYN Y 立即停止前面的電機(jī)，該電機(jī)運(yùn)行5S后，以后每5S順序停止立即停止前面的電機(jī)，后面的每5S按順序停

46、止M3是否出現(xiàn)故障NNYNM4是否出現(xiàn)故障Y圖3-2 控制流程圖3.2 程序設(shè)計思路 程序設(shè)計的總體思路是：先將皮帶傳送系統(tǒng)的正常的連鎖起動和連鎖停止用S7200編程軟件設(shè)計出來，在其基礎(chǔ)上添加故障處理控制，由于都是定時控制，因此用到許多PLC內(nèi)部時間繼電器，同時為了程序能夠簡介美觀，也用到很多PLC內(nèi)部軟元件作為中間過渡。其具體軟元件使用情況及其功能如表3-3所示：3-3 內(nèi)部軟元件表器件地址功能SM0.0該位始終為ONM0.0連鎖停止信號M3.01#故障重物信息采集M3.12#故障重物信息采集M3.23#故障重物信息采集M3.34#故障重物信息采集VD01#皮帶重物重量值VD42#皮帶重物

47、重量值VD83#皮帶重物重量值VD124#皮帶重物重量值3.3輸入輸出地址分配表表3-4 地址分配表輸入信號輸出信號啟動按鈕SB1I0.0M1Q0.1停止按鈕SB2I0.5M2Q0.2A故障I0.1M3Q0.3B故障I0.2M4Q0.4C故障I0.31#電機(jī)工作指示燈Q0.5D故障I0.42#電機(jī)工作指示燈Q0.61#傳感器信號采集AIW03#電機(jī)工作指示燈Q0.72#傳感器信號采集AIW24#電機(jī)工作指示燈Q1.03#傳感器信號采集AIW4報警燈、電鈴Q1.14#傳感器信號采集AIW63.4主機(jī)接線NL3L2L1 QA1 M L1 L2 L3 AIN- AIN+ NO1 COM1 NO2 C

48、OM2 MM440 U V W PE DIN1 +24 報警指示燈 EM232MO VO端 KF5 DC24V KMA1圖3-3 主機(jī)接線圖3.5 PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊接線圖 圖3-4 擴(kuò)展模塊接線圖3.6 梯形圖 按下啟動按鈕SB1，逆序連鎖啟動電機(jī)。啟動電機(jī)M4，M4，自鎖，T37動作。 T37啟動電機(jī)M3,T38得電動作。 T38啟動電機(jī)M2，T39動作。 T39啟動電機(jī)M1。按下SB2，逆序停止電機(jī)。M0.0停止M1并自鎖，T40動作，5S后停止M2。依次停止M3、M4。I0.1表示M1故障，Q1.1亮，報警鈴響。此時AIW0為0.00，則Q0.0立即熄滅其他輸出相繼隔5s依次熄滅；若

49、此時AIW0大于0.00，則Q0.0運(yùn)行5s后熄滅，其他輸出點(diǎn)同樣相隔5s依次熄滅。M2故障，若AIW2為0.00,立即停止M2、M1。5S后依次停止M3、M4。若AIW2大于0.00，M2運(yùn)行5S后，再依次停止后面的電機(jī)。M3故障，若AIW4為0.00,立即停止M3、M2、M1。5S后停止M4。若AIW4大于0.00，M3運(yùn)行5S后，再依次停止后面的電機(jī)。M4故障，若AIW8為0.00,立即停止M4、M3、M2、M1。5S后停止M4。若AIW8大于0.00，M4運(yùn)行5S后停止如果出現(xiàn)故障，并且VD0、VD4、VD8、VD12任一個大于0.0，都會使其相對應(yīng)線圈得電。 M1、M2、M3、M4任

50、一個出現(xiàn)故障，警鈴響。36控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1人機(jī)接口設(shè)計 人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介,它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。 人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲單元等，其中處理器的性能決定了HMI 產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于 HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟

51、件（如JBHMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。 4.2顯示操作界面設(shè)計西門子的HMI種類很多，文本顯示器是其中的一種，它是專門為S7-200PLC而設(shè)計的。TD400使用液晶（有背光LED）能顯示4行文本，每行最多12個中文符，分辨率為192×64.TD400支持兩種顯示字體和中英文顯示。TD400C是新一代文本顯示器，能夠支持所有TD200功能。創(chuàng)新的定制化解決方案，用戶可自定義面板背景顏色，圖標(biāo)及按鍵功能有15個按鍵，用戶可自定義功能。以下是TD400設(shè)置步驟：1.單擊菜單欄“工具”，選擇文本顯