基于PLC的自动配料系统

南昌航空大学课程设计题目: 基于PLC的自动配料系统

专业: 自动化

班级: 110441班

摘要

自动配料系统是集输送、计量、配料、定量等功能于一体的动态计量系统,在建材、化工、冶金、矿山、电力、食品、饲料加工等行业中得到广泛应用。随着科学技术的发展，工业化程度的提高，常需要对自动配料系统中输送的流量进行调节、控制达到准确的配比。

目录

摘要.............................................................. I Abstract.............................................. 错误!未定义书签。第一章绪论.. (1)

2.1.1 电子皮带秤称重原理

2.1.2 流量控制原理 (7)

2.2 自动配料系统控制方案的确定 (8)

2.2.1 自动配料系统控制方案的确定 (8)

2.2.2 自动配料系统的组成及控制原理 (9)

第三章自动配料系统的硬件设计 (12)

3.1 系统主要配置的选型 (12)

3.1.1 皮带驱动电动机的选型 (12)

第四章自动配料系统的软件设计

4.1 控制系统主程序设计 (25)

4.2 控制系统子程序设计 (27)

第五章组态软件监控 (29)

5.1 组态软件简介 (29)

5.1.1 组态软件的功能 (29)

5.1.2 组态软件的特点 (30)

5.2 人机界面设计 (31)

第一章绪论

1.1 课题背景及意义

随着科学技术的不断发展，工业上快速、精准的需求，对自动化的要求也不断增加。在很多工艺过程中，人们需要平衡准确的称量，满足产品的质量需要，但是光靠人类自身，工作效率和成品的合格率大大降低，而成本却增高。因此，

很

1.2.1 电子皮带秤

电子皮带秤是指对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。电子皮带秤主要由称重部分、测速部分、计算部分、通讯部分构成。电子皮带秤的应用广泛，主要应用于工业生产，如食品加工、煤矿等场所。

电子皮带秤的准确度按国家标准GB/T7721-1995规定，分为0.25、0.5、1.0、

2.0四个等级。其称量准确度受皮带输送机影响，而使用准确度取决于电子皮带秤的安装质量和维护水平。

电子皮带秤的称重桥架横梁中的称重传感器检测皮带上物料的重量信号，速度传感器检测皮带的运行信号，积算器将接收到的重量信号和速度信号，进行放大、滤波、A/D转换后进入CPU进行积分运算，然后将物料的瞬时流量和累计

自

采

扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这三个阶段。PLC的扫描周期包括自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间之和。

PLC具有以下特点：

a)功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。

b)使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，

而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。

c)安装简单，容易维修。

、

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源的频率和幅值来控制交流电动机的电力传动元件，曾被称为VVVF。

自20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频（PWM-VVVF）调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题引起人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20

世纪80年代后半期，美、日、德、英等发达国家开发的U/f控制变频器投入市场并得到广泛使用。

U/f控制变频器的控制方式较为简单，主要是根据电动机的电压与频率比进行调速，机械硬度特性也比较好，能够满足平滑调速的一般要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时由于输出电压较小，受定子

设计一套基于PLC的自动配料系统，并引用计算机对配料系统进行远程监控和管理。

PLC控制自动配料系统主要由变频器、可编程控制器、称重传感器和皮带驱动电机一起组成一个完整的闭环调节系统。本设计中有3台电子皮带秤，3台皮带驱动电机，采用实时流量累计方法，即皮带电机运料时,称重传感器将重量信

号传给PLC并转换为流量信号，PLC根据给定流量与检测值之间的偏差进行PID 运算，输出给变频器控制其输出频率，调节电机转速，实现恒流量给料，各辅料同时计量，并按配方工艺添加。自动配料系统由1#主料电机开始按顺序起动。

根据以上控制要求，进行总体控制方案设计，硬件设备选型、PLC及模拟量输入输出模块选型，I/O端子分配，绘制系统主电路图、PLC接线图，设计梯形

第二章 自动配料系统理论分析及方案确定

2.1 自动配料系统理论分析 2.1.1 电子皮带秤称重原理

（1）电子皮带秤的结构原理

通）图所示。图中14~R R 为电桥测量电阻应变片；D R 为初始不平衡补偿电阻；T R 为零点温度补偿电阻；E R 为输出灵敏度温度补偿电阻。

图2.2 称重传感器原理图

当被测物的重量通过传感器直接作用在粘有电阻应变片的弹性梁时，使其

弯曲变形，梁相对变形大小正比于外加载荷。同时，粘贴在梁上、下平面上的电阻应变片同步产生电阻应变，且与梁变形（或梁应力）成正比。粘贴在梁平面的1R 、2R 电阻应变片阻值增加，3R 、4R 电阻应变片阻值减小，故电桥失去平衡，对角端有不平衡电压输出，其不平衡电压正比于被测物重量。

称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，输出的电压信号与所受

，（每两个脉冲之间），亦即△Ｌ这段距离用了多长时间，瞬时值就可由这些已知量求出。

知道了瞬时流量，并且读取了流量设定值，但是流量值和速度控制是两个不同概念。在实际控制中采用工业控制中应用最为广泛的PID 算法，即比例、微分、积分法。在过程控制中，按偏差的比例、积分、微分进行控制，简称为PID