丁良龍畢業(yè)設計

1、基于PLC的飼料配料系統(tǒng)的設計丁良龍輔導老師：胡鋼敦2016-6-3摘要隨著科學技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)對自動化程度的要求越來越高，原有的飼料配料裝置以遠遠不能滿足當下對生產(chǎn)力的要求。為了減輕人力資源，并保證生產(chǎn)的可靠性、安全性、廉價性、環(huán)保性、高效性、高質(zhì)性。本設計采用西門子S7-200 CPU226核心控制芯片，設計自動化飼料配料系統(tǒng)。課題的來源 自動配料系統(tǒng)是一個針對各種不同類型的物料（固體或液體）進行輸送、配比、加熱、混合以及成品包裝等全生產(chǎn)過程的自動化生產(chǎn)線。廣泛應用于化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業(yè)。而采用PLC控制方式以及新穎的變頻調(diào)速喂料機構(gòu)，配合配料控制軟件包，實現(xiàn)

2、物料傳送、配料控制、配方設計、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等功能。并可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)多個配料系統(tǒng)的集合控制設計要求1主電路設計，并畫出接線示意圖。2. 分配I/O地址，列出分配表。3. 設計系統(tǒng)控制的程序框圖。4. 根據(jù)程序框圖設計該系統(tǒng)的控制梯形圖。 5. 上機調(diào)試通過。6. 利用Wincc組態(tài)軟件對系統(tǒng)進行模擬運行控制要求1.自動配料將完成3種物料（A 、B、C）的自動配比控制；2.控制方式為主從比例控制方式；3.PLC要實現(xiàn)各種物料下料量的采集、喂料裝置的啟停、物料下料量的控制；4.組態(tài)操作界面能顯示設備的運行、停車、故障；5.操作界面要求顯示每種物料的下料設定值、實際下料值；通過界面上設置的啟動、停車

3、按鈕實現(xiàn)整個系統(tǒng)的開停；PLC的硬件構(gòu)成固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC的軟件構(gòu)成（1）系統(tǒng)軟件包含三個部分：一.系統(tǒng)管理程序。其作用是，運行時間管理、存儲空間管理、系統(tǒng)自檢程序。二.用戶指令解釋程序。用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級語言程序和機器碼的橋梁。三.標準程序模塊及其調(diào)用程序。這是許多獨立的程序塊，各程序塊具有不同的功能。（2）.用戶程序PLCPLC系統(tǒng)的輔助設備1.編程設備2.機界面3.輸入輸出設備PLCPLC的注意事

4、由 溫度濕度 震動空氣電源發(fā)展趨勢在自動化軟件賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對自動化軟件需求的提升；也決定了自動化軟件將由過去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高和更廣的層面發(fā)展。發(fā)展趨勢（1）開放性技術(shù)（2）構(gòu)造全廠信息平臺（3）無線的人機界面解決方案（4）以客戶為導向的軟件設計WINCC的特點一、WinCC不是孤立的軟件系統(tǒng)，它時刻與以下系統(tǒng)集成在一起1.與自動化系統(tǒng)的無縫集成。 2.與自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成。 3.與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution Systems)的集成。 4.與相應的軟硬件

5、系統(tǒng)一起，實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷功能。WINCC的特點二、堅持開放性和先進性高于一切的理念，開放性和標準化是軟件系統(tǒng)的生命線：1.整個系統(tǒng)通過完整和豐富的編程系統(tǒng)實現(xiàn)了雙向的開放性。 2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全面開放。3.廣泛采用最新的開放性軟件技術(shù)和標準，面向多種操作系統(tǒng)平臺。配料系統(tǒng)簡介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。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所追求的一致目標。自動配料系統(tǒng)的特點(1)飼料配料現(xiàn)場粉塵大, 環(huán)境惡劣;(2) 各組份在配方中所占比例不同, 有時甚至差異懸殊;(3) 配料速度

6、和精度要求高;(4) 配方可能經(jīng)常變換、調(diào)整;(5) 物料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。自動配料系統(tǒng)組成(1) 給料部分(2) 稱量部分(3) 排料設備(4) 配料控制系統(tǒng)(5) 校秤系統(tǒng)自動配料系統(tǒng)的設計此配料系統(tǒng)將完成3種物料（A、B、C）的自動配比控制。自動配比方式有2種，即總量比例控制和主從比例控制。在總量比例控制方式下，操作員只需設定幾種物料的下料總量，再設定這幾種物料的配比要求，系統(tǒng)將自動計算出各物料的下料設定值，分別送到各喂料設備，自動完成各物料的下料量控制，使各物料的下料量滿足總量和比例的要求。1.稱重方式選擇第1種方式稱為零位法第2 種方式稱為增量法2. 給料方式選擇螺旋給料機給

7、料均勻, 受外界影響小, 機械振動小, 運行平穩(wěn), 對稱量的干擾也小, 可以避免因振動造成的粉料分層。但螺旋給料機上安裝有電動機和減速器, 重量大,效率較低。對于液體物料, 一般采用閥門控制給料量。3. 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)(1) 采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)(2) 采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu)(3) 采用移動式料斗秤的結(jié)構(gòu)(4) 采用稱重帶式輸送機式的多組份秤的結(jié)構(gòu) 輸送裝置的設計 此配料系統(tǒng)所配物料有3種（A、B、C），均為塊狀物料，均采用皮帶運輸機輸送，通過變頻電機控制皮帶速度，調(diào)整下料量。 皮帶寬度為800mm，最大下料量為60t/h稱重元件設計（1）電子秤以自動秤量方式將散狀物料按預定的配比進

8、行秤量，該秤可控制物料的秤量、卸料。（2）皮帶稱的工作原理（見下圖）皮帶稱結(jié)構(gòu)原理圖測速元件的設計（1）變頻調(diào)速基本原理： 三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為: n = n1 (1-s)=60f(1-s)/p (1)（2）變頻器的構(gòu)成 異步電機的變頻調(diào)速是通過變頻器實現(xiàn)的。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成這是一個VVVF變頻調(diào)速系統(tǒng)。首先是將單相或三相交流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后形成幅值基本穩(wěn)定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形（下圖） 控制系統(tǒng)設計(1).中央處理器(CPU):是控制系

9、統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進行控制。(2).輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的控制點,輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場裝置，輸出用于控制執(zhí)行機構(gòu)。(3).編程口:用于連接編程設備,例如,一臺計算機或一個手持編程器。 稱重儀表的選配電子秤的主要組成組件：1.重量傳感器 2.放大器電路 3.濾波器電路 4.模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 5.中央處理器 6.電源供應電路 7.按鍵 8.外殼 9.機構(gòu) 10.秤盤操作站的選配 控制系統(tǒng)的軟件設計稱量儀表參數(shù)設定1.電子秤參數(shù)設定(1).最高輸入靈敏度：0. 8vd。(2).零點信號范圍：112mV。(3).A/D分辨率：1/ 6 萬。(4).量程信號范圍：030mV。(5).A/D轉(zhuǎn)換速

10、率：2030次 / 秒。(6).供橋電壓：12V。(7).工作電壓：220V10%。(8).適用溫度：040。(9).消耗功率：15w。(10).保險管： 1 A。(11).重量單位：kg(12).最大流量：根據(jù)實際需要設置范圍2.皮帶秤參數(shù)設定 重量單位：根據(jù)需要設置成T/KG。 流量單位：根據(jù)流量范圍合理設置。 最大流量：設置正常顯示的最大流量，根據(jù)各皮帶秤的下料量不同而分別設置。 秤臺長度：是物理稱重的有效長度，本設計所用皮帶秤有效長度為1.1m。操作站W(wǎng)INCCWINCC組態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的主要系統(tǒng)的主要特點：特點：該系統(tǒng)以標準化協(xié)議通信、模塊化程序設計、集中管理、分散控制、操作簡便為基本設

11、計思想，它應用了計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、測量處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡技術(shù)和人機接口技術(shù)。它既不同于單一的儀表控制系統(tǒng)，也不同于單純的計算機管理系統(tǒng)，而是吸收了兩者的優(yōu)點?？刂葡到y(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理該控制系統(tǒng)由皮帶秤架、螺旋秤架，稱重傳感器、測速傳感器、信號變送器、工控機、變頻器及交流電機組成。上位組態(tài)軟件上位組態(tài)軟件WINCCWINCC操作界面設置根據(jù)生產(chǎn)的需要設計操作界面，操作界面上能顯示各主要參數(shù)的實際情況，顯示各設備的運轉(zhuǎn)情況，顯示各故障報警情況，并能實現(xiàn)操作人員對設備的有效控制，對配料參數(shù)的輸入及調(diào)整。皮帶稱顯示時由原來的灰色變?yōu)榧t色每臺秤由3個棒圖分別顯示該秤的下

12、料設定值，實際下料值。設定值為PLC計算出的，送到控制儀表的值。 電機速度顯示 電機速度顯示結(jié)論本設計將機械、控制作為一個整體考慮，使各部分密切配合，協(xié)調(diào)動作，共同完成配料任務。設計中的一些參數(shù)是假定參數(shù)，在實際應用中，需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。 PLC編程技術(shù)與現(xiàn)代信息化時代的發(fā)展是分不開的，PLC與計算機的結(jié)合應用會使各領(lǐng)域加快發(fā)展，降低人力的需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，盡顯PLC編程技術(shù)的魅力！致謝在此次畢業(yè)設計的完成過程中，由于在外地訪學，與老師交流都是通過郵件。在此感謝老師的悉心教導，感謝同學的幫助與鼓勵，使我能夠順利地完成畢業(yè)設計，我在此對他們表示衷心的感謝。首先，我誠摯地感謝我的導師胡老師。師者，傳道授業(yè)解惑也，胡老師思維敏捷、學識淵博、和藹可親。在本次畢業(yè)設計的過程中，胡老師給予了我悉心的指導。從選題到老師指導我思路，不斷的修改最終成文