旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）緒論1.1課題來源與意義水泥包裝最早出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代，在我國也有了幾十年的生產(chǎn)經(jīng)歷。水泥包裝也從最初的純?nèi)斯げ僮鞯浆F(xiàn)在能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。到目前為止，水泥包裝機主要有兩種，一種是固定式的，這種包裝機的特點是出灰嘴比較少；另一種是旋轉(zhuǎn)式的，這種包裝機的特點是出灰嘴比較多。我國目前的水泥生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)改造，在生產(chǎn)過程中已經(jīng)有一定程度的自動化改造，技術(shù)水平也有所提高，可是由于水泥廠地條件比較差，煙塵比較多，空間較小，溫度炎熱，技術(shù)落后于其他國家。所以，我們的旋轉(zhuǎn)式水泥包裝的電氣控制系統(tǒng)，有很多需要改進(jìn)的地方。系統(tǒng)精度的計量，自動化水平的上升，都是有可能繼續(xù)實現(xiàn)的。為了解決目前存在的問題，我們就必須深入的分析這些問題產(chǎn)生的原因，對癥下藥，逐個突破，在一定程度上提高包裝機的自動化程度和計量的精準(zhǔn)度。因此，對旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，對推動水泥生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)步，具有重大的意義。旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的電氣控制部分，主要是通過PLC來設(shè)計實現(xiàn)，通過高度自動化來節(jié)省勞動力和節(jié)省能耗；計量系統(tǒng)則是通過單片機的采樣、計量來提高精度，加上其他硬件的輔助，大大增強了計量裝置的可靠性和安全性。此次研究的課題，來源于本人在扶綏新寧海螺水泥有限責(zé)任公司實習(xí)工作期間，發(fā)現(xiàn)工作區(qū)域的旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機還存在許多缺點，還有很多可以改善的地方，之后翻閱書籍，查閱資料，在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行本課題的研究。1.2研究范圍與結(jié)構(gòu)本課題主要是研究了關(guān)于旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，研究并解決了水泥包裝過程中存在的一些不足。綜合了：給料—插袋—灌裝—計量——掉袋整個系統(tǒng)，提出了所需要研究的問題主要是以下幾個方面：（1）了解旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的工藝流程，熟悉整個進(jìn)程和各個機構(gòu)部件的動作順序，畫出系統(tǒng)流程圖。（2）旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的整個系統(tǒng)控制的研究；包含硬件和軟件，畫出電氣控制原理圖，確定控制方案。（3）對計量系統(tǒng)的精度控制的研究，并對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。2旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計2.1旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機系統(tǒng)工作原理與分析目前，出廠的水泥主要通過兩種方式出廠：袋裝和散裝。而相對于散裝水泥而言，袋裝水泥容易搬運，容易分類，容易計算數(shù)量，因此在實際應(yīng)用中用得比較多。水泥包裝也自然地成為其中必不可少地一部分。在水泥行業(yè)，生產(chǎn)企業(yè)通過水泥包裝機來生產(chǎn)袋裝水泥?，F(xiàn)階段在我國的水泥生產(chǎn)行業(yè)，使用的水泥包裝機主要有兩類，一種是可以旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機；一種是不可轉(zhuǎn)動的固定式水泥包裝機。固定式水泥包裝機的出灰嘴比較少，一般不超過四個,因為機器不能轉(zhuǎn)動，所以掛包裝袋的時候工人需要通過走動才能完成插袋。旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的出灰嘴比較多,普遍的有8嘴、12嘴、14嘴，因為包裝機可以旋轉(zhuǎn)，所以在插放水泥袋的時候工人可以不用移動，等包裝機的出灰嘴轉(zhuǎn)到自己前面時在插入水泥袋，完成灌裝?，F(xiàn)階段在我們國家，旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機應(yīng)用得更廣泛，固定式水泥包裝機相對比較少。下圖2-1為旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的模型圖[1]。1-旋轉(zhuǎn)電機2-水泥料入口3-計量系統(tǒng)4-壓縮水泥體積系統(tǒng)5-出料噴嘴6-水泥袋支撐座7-料位控制器8-導(dǎo)氣原件9-立軸10-包裝倉圖2-1旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機模型圖旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機有很多動作需要靠氣缸的推力來動作，當(dāng)成品水泥料經(jīng)過振動篩的振動電機清除雜質(zhì)之后，進(jìn)入包裝機頂部的下料口，當(dāng)工人把水泥包裝袋掛入插袋口的時候，插袋口處的行程開關(guān)被啟動，隨即把已插袋的信號傳給微機系統(tǒng)，微機系統(tǒng)控制地下料口處地電磁閥啟動，氣缸閘板控制機構(gòu)動作，使出料嘴被打開，此時地葉輪電機轉(zhuǎn)動，將水泥灌裝到水泥包裝袋重，當(dāng)袋裝地水泥達(dá)到要求地重量時，稱重傳感器把信號送給微機，微機再控制電磁閥，通過氣缸動作，關(guān)閉出料嘴定制灌裝。同時在插袋口處的壓袋器也收到單片機發(fā)來的信號進(jìn)行壓袋，當(dāng)水泥包裝袋轉(zhuǎn)到預(yù)定的掉袋位置時，卸包機工作，推動水泥袋掉到固定位置[13]。全部的灌裝系統(tǒng)組成了一個電氣控制系統(tǒng)，在這個過程中只有插水泥袋需要人工操作，水泥包裝袋的壓袋，出灰嘴的開啟和出灰嘴的關(guān)閉，水泥料的裝袋，水泥包的稱重計量，水泥袋自動的掉袋這些功能都在電氣系統(tǒng)的控制下能夠自動的完成。從而減少機械故障，保證了包裝設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)，自動化程度高，生產(chǎn)能力顯著增大。旋轉(zhuǎn)式包裝機有多個下料嘴，每個下料嘴又由不同的包裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，而每一個地包裝結(jié)構(gòu)都是由三個部分構(gòu)成：第一個是水泥喂料灌裝系統(tǒng)，由漏斗和葉輪喂料器以及傳動部件組成；第二個是自動計量系統(tǒng)，由電子稱以及包裝部件構(gòu)成；第三個是自動控制系統(tǒng)，由氣動控制箱和電氣控制柜，以及一些氣動元件構(gòu)成。這些全部的構(gòu)件都將安裝在一個可以旋轉(zhuǎn)地系統(tǒng)上，而包裝倉與每一個漏斗的上部相連。包裝倉里面有一個可以用來調(diào)節(jié)料位高度地料位器，這樣能夠大大地提高包裝精度。包裝機的旋轉(zhuǎn)是通過旋轉(zhuǎn)電機來帶動的，而旋轉(zhuǎn)速度是通過變頻器來進(jìn)行調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速一般控制在5r/min。整個機構(gòu)中的電源和電信號的傳遞通過滑環(huán)體來完成，而氣動裝置所需的氣源有專門的導(dǎo)氣部件進(jìn)行傳遞。包裝機的插袋方式主要有人工手動插袋和機器插袋兩種方式。當(dāng)工人在水泥袋插袋口處放入水泥包裝袋的時候，微機系統(tǒng)收到插袋處的光電管發(fā)來的信號，計量系統(tǒng)開始將稱重傳感器處的重量去掉袋重清零，系統(tǒng)靠氣缸的作用力推動裝置壓住空的水泥包裝袋，喂料電機經(jīng)過幾秒的延時之后自行啟動，喂料閥門隨之打開，系統(tǒng)進(jìn)入喂料階段。當(dāng)包裝袋的重量達(dá)到所設(shè)定的重量之后，稱重傳感器將信號傳給微機系統(tǒng)，微機系統(tǒng)控制氣缸動作將出灰嘴處的閘板關(guān)閉，喂料口停止下料。到此，一個灌裝的過程結(jié)束。當(dāng)水泥袋旋轉(zhuǎn)到固定的卸包位置后，微機系統(tǒng)收到形成開關(guān)發(fā)來的信號，指示卸包機工作，將水泥袋推入卸包處的輸送皮帶，卸包過程完成。最后，進(jìn)入周期性工作狀態(tài)。其實，對于旋轉(zhuǎn)式水泥自動包裝機來說，它并不是一個單一的整機系統(tǒng)，因為水泥包裝的精度控制要求比較高，所以需要很多個單機來配合它進(jìn)行工作，充當(dāng)輔助設(shè)備。它的一整個工作過程如下：輸送皮帶電機——斗式提升機——水泥振動篩——儲料中間倉——可控螺旋閘門——可控下料機——旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機——卸包電機——理順電機——清包電機——皮帶傳送電機。振動篩的作用是清除掉水泥料中的雜質(zhì)廢物，中間倉則是儲料系統(tǒng)，控制物料的流量則需要用到的是螺旋閥門，下料機負(fù)責(zé)物料的均勻向下輸送，而包裝好的水泥包則是通過卸包機進(jìn)行卸包，調(diào)整水泥包的輸送等方向用到的是理順機，掃除包裝袋上的水泥用到的是清包機，而其余的水泥灰塵則是通過收集之后由螺旋輸送機再重新運到提升機中。在這有十幾個動作單元組成的一個大的系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機是其中最主要的部分，被稱為主機，而其他控制單元都是輔助部分。綜合整個旋轉(zhuǎn)式水泥包裝系統(tǒng)的工作過程，我們可以把旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的整個控制工作過程分為兩個部分，從水泥斗式提升機到振動篩下的物料倉是一個部分，從包裝機到輸送皮帶單機又是另外一個部分。2.2功能模塊的分析與設(shè)計對于旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機來說，這個系統(tǒng)的運行方式有兩種：第一種是聯(lián)鎖，第二種是人工手動。手動運行主要是在檢修時和發(fā)生故障需要恢復(fù)時用到，聯(lián)鎖自動運行應(yīng)用于正常工作狀態(tài)，只需按下啟動按鈕，系統(tǒng)即可自動聯(lián)鎖運行。2.2.1振動篩控制電路的簡介振動篩控制電路原理圖如下圖2-2所示，把萬能開關(guān)向左轉(zhuǎn)到一定角度，處于萬能開關(guān)中的一對觸點馬上閉合，在這個時候系統(tǒng)處在手動控制的狀態(tài)，接著把SB2按下，系統(tǒng)當(dāng)中的接觸器線圈KM1得電吸合，此時接觸器KM1進(jìn)行了自鎖，電動機開始正常的運行，隨后把SB1往下按，系統(tǒng)中的接觸器線圈開始斷電，接觸器線圈的觸點打開，運行中的電機因為斷電而停止運行。把萬能開關(guān)向右轉(zhuǎn)到一定角度，在萬能開關(guān)中的另外兩對觸點開始閉合，這樣子系統(tǒng)就處于聯(lián)鎖的自動運行狀態(tài)[2]。在系統(tǒng)正常運行時，有時我們希望能夠檢測到電動機的運行電流，為此，我們需要把一個電流互感器接在電動機的三相輸入電源前端，最后再把電流互感器的兩根出線與兩個電流表相連。這些，就可以觀察到電動機運行時的電流了。圖2-2振動篩的控制電路原理圖2.2.2包裝機控制電路的簡介下圖2-3為旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的控制電路。把萬能開關(guān)向右轉(zhuǎn)到一定的角度，在萬能開關(guān)中的一對觸點開始閉合，在這個時候，系統(tǒng)處于手動控制的狀態(tài)。把開關(guān)SB2往下按，此時，在系統(tǒng)中的接觸器線圈KM1馬上得電，接觸器KM1處于自保狀態(tài)，電動機得電運行，把開關(guān)SB1往下按，接觸器線圈開始斷電，觸點被打開，電動機斷電，停止了運行[3]。當(dāng)把萬能開關(guān)向左轉(zhuǎn)到一定的位置的時候，在萬能開關(guān)中的其余兩對觸點開始閉合，在這個時候，整個系統(tǒng)處在自動運行的聯(lián)鎖狀態(tài)。主軸地轉(zhuǎn)速是通過變頻器來調(diào)節(jié)的。圖2-3旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機電氣原理圖2.2.3旋轉(zhuǎn)速度控制的簡介1、PID控制旋轉(zhuǎn)速度工作原理隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)控制技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，及其相關(guān)的控制技術(shù)對電機轉(zhuǎn)速，主要采用閉環(huán)控制的方法來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電機的調(diào)速有很多的方法，在以前，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，主要是運用調(diào)整電壓、串級等方法。現(xiàn)在，由于變頻技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的速度控制，多數(shù)采用變頻器控制。在這個旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的控制系統(tǒng)中，我們采用PID調(diào)節(jié)的方式，通過可編程序控制器和變頻器來進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們所說的PID控制，實際上就是通過比例和微分，以及積分控制來調(diào)節(jié)系統(tǒng)誤差的一種調(diào)節(jié)器。PID控制器最早出現(xiàn)在20世紀(jì)初，因為性功很穩(wěn)定，構(gòu)成也比較簡單，所以問世之后在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用。下圖2-4為PID控制器的結(jié)構(gòu)圖。圖2-4PID控制器結(jié)構(gòu)圖水泥包裝機的旋轉(zhuǎn)速度是通過變頻器來調(diào)節(jié)的，變頻器向電機提供驅(qū)動信號。由上圖我們也可以知道，當(dāng)出現(xiàn)誤差e（t）之后，最后控制器的輸出G（s）=Kp*e+Ki*∫edt+Kd*（de/dt）（式中的t為時間，即對時間積分、微分）。在求出G（s）之后，就可以把這個結(jié)果送入變頻器當(dāng)中改變電機的速度進(jìn)行工作了[4]。2、PID控制器參數(shù)分析在這個控制系統(tǒng)中，關(guān)鍵的地問題是對PID控制器地參數(shù)地研究。主要是通過整個控制系統(tǒng)地工藝流程和控制特點來確定PID控制器地比例地大小，積分時間的大小，以及微分時間的大小。PID控制器參數(shù)的整定主要有兩種方法，第一種是依賴于實際工程經(jīng)驗地工程整定法；第二種是根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型計算而得出地理論計算整定法。在這次的研究中，我們確定PID參數(shù)的方法是科學(xué)的計算和仿真。我們要弄懂一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，就必須要了解構(gòu)成這個系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)，并且了解它的數(shù)學(xué)模型，這樣之后，計算機才能夠準(zhǔn)確的分析出來[5]。在這里，我們主要去了解變頻器地數(shù)學(xué)模型，還有三相異步電動機地數(shù)學(xué)模型。對于在閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的變頻器來說，可以吧它當(dāng)作一階慣性環(huán)節(jié)來看待，它的傳遞函數(shù)可以是G（s）=F(s）/V(s),在這種情況下的變頻器地等效模型如圖2-5所示。圖2-5變頻器的等效模型變頻器在有一些特殊的情況下需要三相異步電動機進(jìn)行供電，三相異步電動機的輸入可以看成是定幅值，而輸出可以看成是轉(zhuǎn)速。可以大概的把它們當(dāng)作一階慣性的環(huán)節(jié)。它的傳遞函數(shù)是G（s）=N（s）/F(s),在這個時候就可以得到了三相異步電動機的等效的模型圖，如圖2-6所示。圖2-6電動機等效模型框圖而對于運用了PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理圖[6]，我們可以用圖2-7表示。圖2-7有調(diào)節(jié)器地閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖因為變頻器的參數(shù)是可知的，三相電機的參數(shù)也是已知的或者是可以求得出來的，所以我們就可以容易的計算出在等效模型中不同的參數(shù)地值，由此，我們也就可以知道了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，G（s）=（500/6s+100）*（8974.5/s+299），求得的反饋值為0.006[7]。這樣也就可以知道了實際地等效原理圖。2.2.4計量系統(tǒng)的簡介1、計量系統(tǒng)在水泥包裝機的應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機控制系統(tǒng)當(dāng)中，計量系統(tǒng)系統(tǒng)是其中的一個非常核心的部分，它對精度的控制直接影響了出廠的水泥是否達(dá)到了出廠的重量，是否達(dá)到了出廠的要求。我們以單片機C52為核心，設(shè)計出了一個高精度，抗干擾能力強的計量系統(tǒng)。如圖2-8為計量系統(tǒng)的構(gòu)成框圖，整個系統(tǒng)基于單片機信號采集與處理的條件下進(jìn)行控制動作。圖2-8旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在我國，在水泥生產(chǎn)這一領(lǐng)域，在一些經(jīng)營了很多年的老廠，使用的計量裝置都還是機械稱以及電子稱。經(jīng)過那么多年的使用，我們也發(fā)現(xiàn)了它們在生產(chǎn)過程當(dāng)中的很多的不足。機械稱靠機械的位移來控制物料的流入，這種方法太古老，太原始，因為機械裝置在生產(chǎn)的過程當(dāng)中自身就有很多設(shè)計的缺陷，這肯定多多少少都會影響到稱的精度。機械稱的工作原理需要用到杠桿原理，但是杠桿工作久了會引起摩擦，而大大降低了杠桿動作的速度。而用來檢測杠桿的運動的位置的時候用到的是接近開關(guān)，而在水泥生產(chǎn)的惡劣環(huán)境來說，接近開關(guān)往往比較容易損壞，壽命比較短，電參數(shù)總是不太穩(wěn)定，這樣接近開關(guān)往往就得不到應(yīng)有的作用。在水泥包裝行業(yè)，生產(chǎn)的環(huán)境不太好，如果使用電子稱來計量的話，電子稱遇到的干擾因數(shù)會比較多，這樣就有可能導(dǎo)致電子稱在計量時出現(xiàn)死機或者計量達(dá)不到應(yīng)有的精度。所以我們?yōu)榱嗽鰪姲b機的計量精度，以及讓整個系統(tǒng)在面對干擾時不那么容易出現(xiàn)錯誤，設(shè)計出此系統(tǒng)。計量系統(tǒng)在水泥包裝機系統(tǒng)中是這樣工作的：檢查系統(tǒng)設(shè)備是否正常，是否存在備妥信號，設(shè)備如無異常，則可正常開機，旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機開機運行，插袋工作靠人工操作，插量系統(tǒng)把原有的皮重數(shù)值清零，這時下料器下的閘板被打開，葉輪電機開始工作旋轉(zhuǎn)，水泥料往下灌裝，在這個時候，計量系統(tǒng)不斷的接收著稱重傳感器傳來的物料袋的袋重信號并通過顯示屏顯示出來。當(dāng)水泥袋重達(dá)到事先的設(shè)定值之后，下料器下的閘板立即關(guān)閉，葉輪電機也隨之停止運行，完成停止下料步驟。此時旋轉(zhuǎn)式包裝機處于正常工作狀態(tài)不斷旋轉(zhuǎn)，當(dāng)灌裝好的水泥袋轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)的位置時，計量系統(tǒng)收到信號而驅(qū)動掉袋裝置進(jìn)行推包，使包裝袋掉入輸送皮帶，袋裝水泥的包裝過程到此完成。在此計量系統(tǒng)中還包含了一個顯示頻和一個按鈕鍵盤，顯示頻用來顯示數(shù)值，按鈕鍵盤用來修改數(shù)據(jù)，輸入袋重值以及其他標(biāo)準(zhǔn)值等。計量精度的分析老式包裝機的缺點：（1）還采用8位的AD轉(zhuǎn)換器，測量精度不夠，顯示精度只能夠達(dá)到0.1kg，計量精度只能達(dá)到0.5kg；（2）零點地調(diào)節(jié)，稱重數(shù)值的設(shè)定與改變都是通過電位器來調(diào)節(jié)，可是水泥廠粉塵多，污染大，電位器容易損壞，不夠穩(wěn)定；（3）抗干擾能力差，干擾信號容易通過檢測信號線串入，且大型設(shè)備的開停容易產(chǎn)生電壓波動，影響計量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。影響袋重的因素有：（1）稱量機構(gòu)的彈簧片出現(xiàn)松動，稱體和包裝機之間有接觸，或者位置出現(xiàn)不對稱，導(dǎo)致包裝機稱重偏大或出現(xiàn)數(shù)值飄移；（2）出料口應(yīng)與出料管垂直，以免在出料時被擠壓的壓力過大，影響精度；（3）供料系統(tǒng)要均衡，下料倉內(nèi)的氣壓要保持穩(wěn)定，保證氣動裝置能夠準(zhǔn)確動作，保證精度。（4）滯后時間產(chǎn)生的影響：當(dāng)達(dá)到袋重時，傳感器輸送信號給微機，微機再給出關(guān)閉下料閘板需要一定的時間。如果采樣不夠準(zhǔn)確與迅速，時間過程會影響計量的精度。改進(jìn)策略分析：（1）使用分辨率為12位的AD轉(zhuǎn)換器，這樣顯示分辨率就能達(dá)到10g，稱重漂移值＜10g；（2）采用電磁鐵控制閘板，當(dāng)袋重達(dá)到80%時，關(guān)掉第一個閘板，降低水泥灌裝速度，這樣當(dāng)達(dá)到袋重關(guān)閉第二塊閘板時，水泥袋誤差就能最大限度的減??；（3）在單片機設(shè)計中設(shè)置自動清零功能，保證零點的準(zhǔn)確性（4）調(diào)整下料機構(gòu)拉桿的長度，使閘板卡輪卡塊處在最佳的間隙，這樣可以大大的減少滯后時間，提高計量精度；（5）要保證閘板的質(zhì)量，經(jīng)常檢查閘板的磨損情況，保證閘板能夠自由開合；（6）要確保旋轉(zhuǎn)拐臂軸承轉(zhuǎn)動的靈活性，調(diào)整開啟拉桿的高度；（7）電磁鐵要垂直安裝，不能夠傾斜，傾斜將會影響電磁鐵的往復(fù)運動，延長滯后時間，所以電磁鐵的安裝很重要。在本文的研究中，我們將在最后兩章重點介紹計量系統(tǒng)的設(shè)計。2.3包裝機PLC的選型PLC全名為可編程序控制器，由四個部分組成：分別是CPU、存儲器、I/O口和部分可選配件。CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)是PLC的最基礎(chǔ)的組成部分，是PLC完成各種控制功能必不可少的組成部分。而其他可選的部件主要有：外存儲器、通訊接口、擴展接口等，它們主要的功能是存儲程序、編程、進(jìn)行系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)功能測試等等[8]。CPU作為PLC最核心的部分，能夠準(zhǔn)確快速的處理字節(jié)的指令，對系統(tǒng)起到有效的控制作用。而I/O口能夠進(jìn)行電平交換、電氣隔離、轉(zhuǎn)換串型和并型數(shù)據(jù)，并能夠?qū)ν馓峁┮恍?qū)動能力，它是CPU模板和外部的開關(guān)量訊號之間的接口。對模擬的I/O接口的輸出部分來說，它的主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗的匹配，波形的校正功率的放大。對輸入部分來說，它的功能是將來源于受控對象的仿真量，變成可編程序控制器能夠識別和處理地數(shù)字量。PLC經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)在在市場上種類繁多，功能不一。按照PLC地I/O點地數(shù)目，我們可以把可編程序控制器三種，第一種我們稱作小型機，I/O點的數(shù)量最多為256點，沒有模擬量。第二種我們稱作中型機，I/O點的數(shù)量在256—2048點之間，模擬量的數(shù)目在64—128之間。第三種我們稱作大型機，I/O點的數(shù)量為2048點以上，模擬量的數(shù)目在128—512之間[9]。為了方便用戶在實際應(yīng)用時根據(jù)自己的需求來配置，在進(jìn)行具體的功能設(shè)計選擇時，一般采用模板式的結(jié)構(gòu)。而對于一些小型機而言，它們的配置比較固定，一般會把它們制作成一體機，供給成套設(shè)備來用。而對于大型機而言，它們的電源、CPU都是需要做熱備份的。下圖2-9是小型的PLC的結(jié)構(gòu)框圖。圖2-9PLC結(jié)構(gòu)圖可編程序控制器的掃描周期分為三個部分，第一個階段是輸入信號的采樣部分；第二個部分是程序執(zhí)行地讀取部分；第三個部分是輸出信號地刷新部分[10]。關(guān)于可編程序控制器PLC的輸入信號地采樣，它地整個采樣地過程是，將全部地保存在輸入鎖存器當(dāng)中地輸入端子地同斷狀態(tài)，通過PLC特有的掃描方式按循序來掃描，讀取程序，把它們分別輸入寄存器，也被稱為輸入刷新。之后就關(guān)掉了輸入地端口，隨后開始程序的執(zhí)行階段。對于PLC的程序執(zhí)行階段，它的工作過程是，對于PLC程序執(zhí)行階段，其工作過程是，根據(jù)命令，存儲用戶程序指令，掃描，并執(zhí)行每個指令后，操作，和后處理，然后，它的輸出寫入狀態(tài)寄存器，一步一步的閱讀，輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也跟著變化。對于程序地輸出刷新階段，它的工作過程是，在全部的指令執(zhí)行結(jié)束之后，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)被輸送到輸出的鎖存器當(dāng)中，之后通過不同的方式進(jìn)行輸出，驅(qū)動相應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)行工作。要想設(shè)計一個PLC系統(tǒng)，我們首先要做的就是先確定這個系統(tǒng)的控制方案，第二部要進(jìn)行的就是PLC的選型。設(shè)計和選型主要是基于一些工藝設(shè)計的要求和系統(tǒng)的實際應(yīng)用來完成。所選的PLC一般選擇在同行業(yè)當(dāng)中有過使用經(jīng)歷，比較可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)，它應(yīng)該易于與本生產(chǎn)系統(tǒng)形成一個標(biāo)準(zhǔn)的整體。PLC的系統(tǒng)硬件與功能應(yīng)當(dāng)實際的環(huán)境和系統(tǒng)的規(guī)模相符合?？删幊炭刂破鞯墓δ軋D，了解，并將使用適當(dāng)?shù)木幊陶Z言，可以縮短設(shè)計時間，所以我們進(jìn)行設(shè)計選型，要仔細(xì)的分析系統(tǒng)的工藝流程，了解流程的每一個點，和控制要求，根據(jù)這些，大概算出輸入輸出的點數(shù)或內(nèi)存需求，確定PLC可以實現(xiàn)的功能，和外部設(shè)備的特點?？梢园凑諆r格來分析選擇，以滿足性價比的要求。在選擇I/O點數(shù)的時候，應(yīng)當(dāng)在正常的輸入輸出點數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10%—20%的余量，作為最終的點數(shù)估算數(shù)據(jù)[11]。綜合旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的系統(tǒng)工藝流程和技術(shù)特點來考慮，以我們以最具性價比的方式選擇了由西門子公司生產(chǎn)的S7—200系列的PLC，由統(tǒng)計資料可以知道，這個控制系統(tǒng)需要的I/O點有：38個開關(guān)量輸入，38個開關(guān)量輸出，3個模擬量輸入，兩個模擬量輸出。根據(jù)I/O實際點，我們可以知道，它需要的模塊如下：1個模擬混合輸入輸出模塊，3個數(shù)字組合繼電器輸出模塊，38個開關(guān)量輸入（包括料位器信號輸入，自保運行輸入），38個開關(guān)量輸出（包括系統(tǒng)的信號報警和運行指示等）。還需要一個速度調(diào)節(jié)模擬量輸入，一個速度反饋模擬量輸入[12]。一個模擬量輸出，這個模擬量輸出用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式包裝機的主軸轉(zhuǎn)速的變頻器。由此，我們可以得出下圖2-10，旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機PLC控制系統(tǒng)地主機硬件組成。圖2-10旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機PC控制系統(tǒng)主硬件組成2.4控制系統(tǒng)的實驗實驗的目的是為了檢驗系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的功能，以保證它們能像預(yù)期的那樣能夠執(zhí)行指令進(jìn)行正常操作。我們把實驗的內(nèi)容分為十一步，分別如下：第一步：按下綠色啟動按鈕1，檢查啟動的順序是不是正確，指示燈是否有顯示。啟動順序：運行振動篩，等待6s之后運行斗式提升機，再經(jīng)過6s之后，水泥輸送電機運行。第二步：按下紅色的停止按鈕1，檢查停止的順序是不是正確，指示燈是否有顯示。停止順序：剛開始是水泥輸送電機停止運行，經(jīng)過6s之后，斗式提升機停止工作，再經(jīng)過6s之后，振動篩也自動停止工作。第三步：按下紅色的緊急停止按鈕1，查看全部設(shè)備是否停止工作。第四部：實驗性的把中間倉料位升高，使它超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)信號值，查看生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備有沒有按順序停止工作，高料位信號指示燈是否正常顯示。第五步：實驗性的把中間倉的料位降低，使它低于所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)信號值，，查看系統(tǒng)的設(shè)備有沒有按順序正常開機，檢查低料位信號燈是否正常顯示。第六步：按下綠色啟動按鈕2，檢查啟動的順序是不是正確，指示燈是否有顯示。啟動順序：首先啟動皮帶輸送電機，經(jīng)過6s之后清包機運行，再經(jīng)過6s之后理順機運行，再經(jīng)過6s之后，卸包機工作，經(jīng)過6s之后，旋轉(zhuǎn)式包裝機運行，再經(jīng)過6s之后，下料機開始下料。第七步：按下紅色的停止按鈕1，檢查停止的順序是不是正確，指示燈是否有顯示。停止順序：停止下料機，下料機停止下料，7s之后，旋轉(zhuǎn)式包裝機停止運行，再經(jīng)過7s之后，卸包機停止工作，再經(jīng)過7s之后，理順機停止工作，再經(jīng)過7s之后，清包機也停止工作，再經(jīng)過7s之后，皮帶輸送電機停止。第八步：按下紅色的緊急停止按鈕2，查看全部設(shè)備是否停止工作指示燈是否正常顯示。第九步：實驗性的把旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機水泥料倉裝滿，檢查下料機能不能正常停止下料。第十步：實驗性的給出旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的水泥料倉位空的信號，檢查下料機是不是能夠自行啟動工作下料。第十一步：檢查旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的主軸旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)器，看是否能夠調(diào)節(jié)到所需的轉(zhuǎn)速要求。完成全部的十一步實驗操作，確定了系統(tǒng)裝置控制動作的穩(wěn)定性，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計要求，增加了旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機控制系統(tǒng)的自動化水平，提高了生產(chǎn)效率。3計量系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理及設(shè)計電阻應(yīng)變式稱重傳感器是由兩個部分構(gòu)成的：第一個是電阻應(yīng)變片；第二個是應(yīng)變片測量電路。3.1.1電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變式稱重傳感器地工作原理是基于應(yīng)變片地應(yīng)變效應(yīng)來實現(xiàn)的。電阻式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個彈性元件，當(dāng)受到重力擠壓時，彈性元件就會因為受力彎曲，產(chǎn)生機械形變，電阻應(yīng)變片的阻值就會發(fā)生變化。要測量金屬導(dǎo)體地應(yīng)變效應(yīng)，我們一般間接的通過應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K來表示，一般（3-1）在上面的式子中，表示泊松比，c表示金屬導(dǎo)體地比例系數(shù)。如果使金屬材料，電阻的變化就是由導(dǎo)體地尺寸效應(yīng)來決定。3.1.2應(yīng)變片測量電路下圖3-1為應(yīng)變片的測量電路原理圖。圖3-1應(yīng)變片測量電路原理圖在傳感器沒有受到力的作用的情況下，整個電橋電路時保持平衡的，在這個時候傳感器輸出的信號時零，而如果傳感器收到了來自外部的力的作用的話，應(yīng)變片就會發(fā)生機械變形的情況，電橋中的阻值就會發(fā)生改變，橋路就不能夠保持原有的平衡，在電路的信號輸出端，就會有微弱地電壓信號輸出。所示測量電橋采用直流電源供電，圖上應(yīng)變片用電橋地第一個臂來表示，R1表示因為應(yīng)變而發(fā)生的電阻地變化，在R1=R2，R3=R4的情況下，電橋地電壓靈敏度Su是最大的時候，在這種情況下有：（3-2）而在應(yīng)變非常小的時候有：（3-3）（3-4）根據(jù)式（3-2）我們可以知道，輸出地電壓U0=f（Er）不是線性地，而如果應(yīng)變片受到的力微乎其微的情況下，U0就是線性的。這時，就會產(chǎn)生一個實際工作時的特性曲線和理想的特性曲線，我們把這兩個曲線之間的偏差，叫做非線性誤差。為了不出現(xiàn)非線性誤差，我們選取差動電橋電路。直流供電的電橋電路，不僅在很大程度上提高了電壓的靈敏度，也起到了溫度補償作用。3.2儀表放大器的原理及設(shè)計因為應(yīng)變式稱重傳感器的電橋電路信號輸出端輸出的是微弱的電信號，所以需要用放大器進(jìn)一步放大，這樣才能便稱AD轉(zhuǎn)換器所需要的電壓地值。3.2.1儀表發(fā)大器的工作原理與特點儀表放大器是一種閉環(huán)增益組件，這個組件不僅具有差分輸入，而且對參考端能夠單端輸出。儀表放大器是一種特殊的差動放大器，它由一個兩級的差分放大電路構(gòu)成。下圖3-2為儀表放大器的結(jié)構(gòu)圖[2]。圖3-2儀表放大器結(jié)構(gòu)圖圖中的輸入方式為同向差分輸入方式，同向輸入的優(yōu)點是在很大的程度上增大了輸入阻抗，使輸入信號地衰減程度達(dá)到有效的減小。差分輸入方式唯一能夠?qū)Σ钅Ｐ盘柈a(chǎn)生放大地作用，它對共模信號不產(chǎn)生發(fā)達(dá)作用，只是產(chǎn)生跟隨作用，增加了工模抑制比，這樣和一些簡單的放大器相比，儀表放大器的共模抑制能力也有了很大的改進(jìn)。。如果R1=R2，R3=R4，R4=R5，那么有增益G=(1+2R1/Rg)Rf/R3，因此，我們也知道，想要改變電路的增益，只需要使Rg的值發(fā)生變化就可以了。儀表放大器還有很多的特點：（1）高共模抑制比（2）高輸入阻抗3）低線性誤差（4）低失調(diào)電壓和電壓偏移（5）低輸入偏置電流誤差（6）足夠的帶寬。3.2.2儀表放大器的選取此次我們的設(shè)計選取的儀表放大器為AD627，這個放大器功耗比較低，性能也比較穩(wěn)定。這個放大器所需的電流非常的小，只需要達(dá)到80微安的電流就可以正常進(jìn)行工作，有很好的交流特性，也有很好的直流特性。下圖3-3為儀表放大器AD627的引腳圖。圖3-3AD627引腳排列圖AD627有一個很大的優(yōu)點，就是使用者可以根據(jù)連接特定外部的電阻器來調(diào)整增益值。因為AD627地失調(diào)電壓以及增益誤差都很小，所以，系統(tǒng)的直流誤差可以變得很小。AD627還有非常高地cmrr特性，所以系統(tǒng)基本上不存在傳輸線地干擾。還有，因為“電流反饋”結(jié)構(gòu)的存在，AD627的共模抑制比非常的優(yōu)秀。下圖3-4為AD627的基本電路圖。圖3-4基本電路圖由圖我們可以知道，A1、v1、R0構(gòu)成了組成一組反饋回路，這個回路會產(chǎn)生比較穩(wěn)定地集電極電流。而且因為反饋環(huán)的存在，A1的輸出電壓等于反向輸出電壓，Q2的電流等于Q1的電流。在兩個環(huán)相等的時候，a1的方向段增益是a2的1倍，a1的輸出增益為-3，放大器在差動模式的時候，增益值是5。增益G可以通過式:G=5+(200kΩ/RG來調(diào)節(jié)，所以，AD672放大器是用傳感器來檢測信號時的一種很好的選著。3.3逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的原理及設(shè)計AD轉(zhuǎn)換也叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換，通俗的講法就是把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的一種過程。3.3.1逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器的工作原理逐次逼近型轉(zhuǎn)換器包括五部分：第一個部分是采樣保持電路，第二個部分是比較器，第三個部分是D/A轉(zhuǎn)換器，第四個部分是逐次逼近寄存器，第五個部分是邏輯控制單元。下圖3-5為該轉(zhuǎn)換器的原理圖[2]。圖3-5AD轉(zhuǎn)換器原理圖在轉(zhuǎn)換的過程中，主要是通過邏輯電路來進(jìn)行控制。整個工作的過程是：當(dāng)開始工作之后，控制邏輯電路把信號值存儲在寄存器當(dāng)中，在經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換之后得到一定的電壓值，得到的電壓和輸入信號一起到比較器當(dāng)中進(jìn)行比較，之后比較器把輸出的結(jié)果傳送給D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器就根據(jù)這個結(jié)果進(jìn)行修改，調(diào)整電壓值，一直到這個電壓值與輸入信號的電壓值相等為止。這樣，計量的精度就得到了很大的保證。在這個數(shù)值在不端的改變和位移的工程中，一直在通過邏輯控制電路的時鐘進(jìn)行驅(qū)動，直到最終最低有效位轉(zhuǎn)換地完成。3.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的電路實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換器的等效輸入電路如下圖3-6所示。圖3-6輸入等效電路圖在獲取數(shù)據(jù)的時候，電容C保持充電，在得到數(shù)據(jù)之后，T/H被打開，電荷這時充當(dāng)信號樣本，和另一之路的采樣信號對比，之后把得到的結(jié)果交給輸出寄存器。A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率受到D/A轉(zhuǎn)換器的限制，所以A/D轉(zhuǎn)換器一般用電阻分壓式結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。電阻分壓式地轉(zhuǎn)換器只需要一種電阻就可以了，精度還是比較好控制的，就算電阻誤差會很大,非單調(diào)性出現(xiàn)的幾率也比較小,這是他的一個比較好的地方。而它的缺點是，如果模擬開關(guān)的位數(shù)增加，所需元器件的數(shù)目就會成倍的增加。這種類型的結(jié)構(gòu)中的逐次逼近轉(zhuǎn)換器隨處可見。3.4單片機的特點與選型3.4.1單片機的特點在我們研究的這個水泥包裝機的計量系統(tǒng)中，我們選擇芯片主要是根據(jù)高性價比、安全、可靠、模塊化的要求來選型。STC公司生產(chǎn)的89C52單片機具有以下十三個特點：第一個：本機是采用額定電壓為5V的電壓；第二個：本機的額定工作頻率為40MHZ；第三個：本機采用6周期/機器時鐘；第四個：包含512個字節(jié)的隨機存儲器；第五個：用戶的程序的空間字節(jié)數(shù)為16K；第六個：擁有看門狗；第七個：擁有定時器/計數(shù)器；第八個：擁有32個通用的I/O口，有P0口，P1口，P2口,P3口；第九個：可以在應(yīng)用編程，也可以在系統(tǒng)中編程；第十個：適宜的工作溫度為：0—65度；第十一個：具有通用的異步的串行口[13]。3.4.2單片機的引腳說明管腳圖如下所示：圖3-7STC-89C52管腳圖主電源的引腳有兩個分別是VDD、VSS。40號引腳為VDD，接+6v電源；20號引腳為VSS，這個引腳接地。兩個外接的晶體引腳XTAL1/XTAL2。19號引腳是XTAL1，此引腳接與外部晶體的一個引腳相連。18號引腳為XTAL2，此引腳與外部晶體的另一端相連。9號引腳為復(fù)位引腳RST，30號引腳為允許地址鎖存，它的作用是將低位的字節(jié)鎖存在程序允許的地址中。29號引腳為PSEN，可以當(dāng)做讀選通信號。31號引腳為EA引腳，在EA端處在高電平的時候，可以訪問到程序內(nèi)部的存儲器。32-39號引腳為P0口引腳，1-8號引腳為P1口引腳，21-28號引腳為P2口引腳，10-17號引腳為P3口引腳。P0口作為雙向的8位的三態(tài)I/O口；P1口作為準(zhǔn)雙向的8位的I/O口；P2口作為準(zhǔn)雙向的8位的I/O；P3口作為準(zhǔn)雙向的8位的I/O口[14]。在這個水泥包裝機的計量系統(tǒng)中，關(guān)于單片機的設(shè)計語言，我們采用了C語言。此次的軟件設(shè)計，要求在能實現(xiàn)各個功能的前提下，程序還必須要簡單明了，流程不能過于復(fù)雜，要刪繁就簡，而且性能要可靠。C語言作為一種傳統(tǒng)的編程語言，能夠應(yīng)用于大多數(shù)的系統(tǒng)的程序的開發(fā)當(dāng)中，編程語言簡單，容易看懂、理解，而且還能夠很好的體現(xiàn)出系統(tǒng)在各方面的特點，它是一種具有匯編功能的高級語言。因為在C語言當(dāng)中有很多的運算符以及大量的數(shù)據(jù)類型，所以我們在設(shè)計程序的時候就比較的方便。而且，它還能夠控制系統(tǒng)的硬件，而且它的運算速度還非常的快，編譯的效率非常的高。因為C語言具有比較多的模塊程序結(jié)構(gòu)，所以我們就可以才用模塊化程序結(jié)構(gòu)來設(shè)計程序，進(jìn)行軟件的開發(fā)?，F(xiàn)在，在市場上，大多數(shù)的生產(chǎn)廠家都把C語言當(dāng)做程序設(shè)計的第一語言，用C語言來進(jìn)行開發(fā)的系統(tǒng)明顯比用其他語言來開發(fā)要快得多，而且C語言修改方便實用性強。4計量系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)流程分析系統(tǒng)的程序流程圖如下圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)程序流程圖首先，在系統(tǒng)得電開機之后，此時的系統(tǒng)立即進(jìn)行初始化，開始初始化設(shè)置。這里的初始化包括很多，主要有：讀取水泥袋的皮重，讀取所需點的值，把I/O口初始化，將下料器的閘板電磁鐵釋放。在這之后，就可以開始進(jìn)入主循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)按順序執(zhí)行程序，第一步要檢測的是在插袋口有沒有插袋，如果沒有接收到插袋信號，再去查看有沒有按鍵信號，在有按鍵的情況下，可以從按鍵的地方得到按鍵的值，并根據(jù)情況做處理。相反，如果系統(tǒng)接收到了插袋口傳來的插袋信號，出灰嘴的閘板就自動打開，開始一整個灌裝的過程。如此反復(fù)，進(jìn)行循環(huán)[15]。我們也可以把這個系統(tǒng)流程寫成PLC的形式，如下圖4-2所示：圖4-2計量系統(tǒng)的PLC控制思路具體的設(shè)計思路為：第一步：打開開關(guān)X024，啟動旋轉(zhuǎn)電機；第二步：當(dāng)工人把水泥袋掛到出灰嘴的時候，傳感器收到感應(yīng)信號，感應(yīng)開關(guān)X020閉合，下料口閘板Y1打開；第三步：當(dāng)采集信號系統(tǒng)收到稱重傳感器傳來的已裝滿信號后，感應(yīng)開關(guān)X021斷開，下料口Y1關(guān)閉；第四步：當(dāng)裝好的水泥袋轉(zhuǎn)到固定位置后，行程開關(guān)收到信號，啟動卸包機Y2進(jìn)行推袋動作，水泥袋進(jìn)入輸送皮帶進(jìn)行裝車出廠。如此循環(huán)，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。4.2稱重控制程序以下為旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機計量系統(tǒng)稱重控制程序。4.3數(shù)據(jù)的采樣分析數(shù)據(jù)采樣是程序執(zhí)行時必不可少的一部分，圖4-3展示的就是數(shù)據(jù)采樣的流程圖。數(shù)據(jù)采樣首先要做的就是先啟動A/D轉(zhuǎn)換器，接著檢查采樣的次數(shù)有沒有符合系統(tǒng)規(guī)定的次數(shù)，如果沒有到規(guī)定的次數(shù)，就繼續(xù)的執(zhí)行采樣操作，如果得到了規(guī)定的次數(shù)，就可以綜合全部數(shù)據(jù)來計算，在這個程序中運用的方法是，運用中值數(shù)字濾波的方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，降低了其他因素的干擾。這種計算方法非常迅速，能夠在15ms之內(nèi)對同一對象進(jìn)行8次的檢測，而且次與次之間的測量時間非常的短，只有1.5ms。測量完8次之后，我們把這8次中的最大的數(shù)值和最小的數(shù)值去掉，最后再求剩下的6個值的平均值，就可以得到被干擾信號干擾得比較少的結(jié)果[15]。圖4-3數(shù)據(jù)采樣流程圖下面我們用C語言的形式展現(xiàn)出來：{unintidatadig[10];unintxdatacaiyangresult=0;unintidatai=04.4計量系統(tǒng)的實驗關(guān)于計量系統(tǒng)的實驗，首先的任務(wù)是要查看每一個輸入點和輸出點的信號是不是正常的，另一個要查看的是測量的值和實際的值有什么區(qū)別，是不是一樣的。實驗的內(nèi)容分為五步，分別是：第一步：查看各點輸入輸出信號是不是正常。實驗性的給閘板一個關(guān)閉信號，看它能不能夠正常關(guān)閉；給掉袋機構(gòu)一個信號，看它能不能夠正常執(zhí)行掉袋操作；第二步：調(diào)整零點，當(dāng)稱重傳感器上沒有東西的時候，可以調(diào)節(jié)放大器的調(diào)零電路，把第二級放大的輸出調(diào)為零；第三步：把固定的重物放在稱重傳感器上，改變放大器放大的倍數(shù)，直至第二級放大的輸出達(dá)到11V；第四步：查看單片機是不是能夠接受到各種信號，比如插袋的信號；第五步：要停止水泥物料進(jìn)入包裝袋，需要關(guān)閉出灰嘴處的閘板，但閘板的關(guān)閉需要的時間，所以要使單片機提前發(fā)出關(guān)閉閘板的信號，這種時間參數(shù)的控制要經(jīng)過多次的實驗來確定。5總結(jié)本文的主要內(nèi)容是關(guān)于旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，以性價比高，實用性強為設(shè)計理念，設(shè)計出可靠性較強，效率較高的水泥包裝機控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)以PLC為基礎(chǔ)，設(shè)計出較高自動化的產(chǎn)品為目標(biāo)。本文中不僅給出了旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機的電氣控制電路圖，而且給出了每個關(guān)鍵部件的原理框圖和設(shè)計思路與方法。計量系統(tǒng)采用微機技術(shù)，選取單片機為核心進(jìn)行設(shè)計，大大的增強了計量系統(tǒng)的抗干擾能力和計量的準(zhǔn)度和精度。文中不僅詳細(xì)介紹了計量系統(tǒng)的工作原理與流程圖，還詳細(xì)的介紹了系統(tǒng)在硬件和軟件方面的設(shè)計，用C語言編程了主要部分的程序。此次所研究出的設(shè)計方案雖然達(dá)到了設(shè)計初期的想法與要求，但是為了證明設(shè)計的成功，還需要在實際生產(chǎn)中進(jìn)行檢驗，只有在實際生產(chǎn)中能進(jìn)行實際生產(chǎn)，才能證明設(shè)計的成功性。也由于此次設(shè)計的時間比較短暫，加之本人的能力水平有限，以及工作環(huán)境的不同等情況，本設(shè)計還有很多的不足和需要完善的地方。因此，只能在日后的實際的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，讓這個系統(tǒng)更加完善。參考文獻(xiàn)[1]桑占良.水泥包裝機新型電控系統(tǒng)的研究[D].青島：中國海洋大學(xué),2008.[2]清華大學(xué)電子學(xué)教研組，楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].第3版.北京：高等教育出版社，2006.[3]清華大學(xué)電子學(xué)教研組，閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第5版.北京：高等教育出版社，2008.[4]孫婷.參數(shù)自整定PID控制算法應(yīng)用研究[D].西安：西安大學(xué)，2007.[5]劉劍,陳建,鄔連學(xué).一種數(shù)字PID控制算法分析[J].承德石油?？茖W(xué)校校報,2007,9(3):11-13.[6]Guo-QiangZeng,Kang-DiLu,Yu-XingDai.ect.Binary-codedextremaloptimizationforthedesignofPIDcontrollers[J].Neurocomputing,2014,138:180-188[7]胡學(xué)芝，劉笑平.水泥包裝機主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)研究[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報,2013，29(2):1-4.[8]JunjieZhang,ZhenfengWang,JunboSun.ect.PLCModelingandCheckingBasedonFormalMethod[J].SoftwareEngineering&Applications,2010,3:1054-1059[9]劉詒榮.旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機計量控制[J].計量技術(shù),2011,(12):59-60.[10]王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].第2版.北京：國防工業(yè)出版社，2008.[11]阮友德.電氣控制與PLC[M].北京：人民郵電出版社，2009.[12]汪道輝.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].第2版.北京：電子工業(yè)出版社，2011.[13]董景新，趙長德，熊沈蜀，等.控制工程基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.[14]張鑫.單片機原理及應(yīng)用[M].第2版.北京：電子工業(yè)出版社，2010.[15]黃勤.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.致謝致謝：首先非常感謝我的論文導(dǎo)師潘宇老師在我的畢業(yè)論文設(shè)計階段對我的悉心指導(dǎo)，潘宇老師在論文指導(dǎo)上給我提供了很多的幫助，使我的動手能力和分析能力有了很大的提高。潘老師淵博的知識，治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，不辭辛勞投身研究工作的敬業(yè)精神，都給我?guī)砹司薮蟮母形?，在未來的工作生活中都會對我產(chǎn)生巨大的影響。此外，還要感謝鹿山學(xué)院，感謝鹿山學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)與老師，很高興能在這樣一座美麗的學(xué)校學(xué)習(xí)生活四年，我在這里學(xué)到了很多，謝謝你們?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進(jìn)電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究\t"_b