配料皮带秤PLC自动控制系统设计开题报告.doc
基于S7200PLC的自动配料控制系统设计
学号x x x《电气控制与可编程控制技术》课程设计（2009级本科）系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：xxx指导教师：xxx 职称：教授完成日期：2012 年12 月15 日课程设计任务书第一步：根据两种料的比例，从A、B两处分别取料；第二步：将两种料进行混合；目录一、引言 (1)二、设计目的 (2)三、设计任务及要求 (2)3.1 设计要求 (2)3.2 设计任务 (3)四、系统的电气原理图 (4)五、硬件外部接线图 (4)5.1 PLC的选型原则 (4)5.2 PLC选型 (4)5.3 PLC连线图 (5)5.4 I/O分配表 (6)六、系统的程序设计 (7)6.1程序设计的流程图 (7)6.1程序设计梯形图 (8)七、系统仿真与调试 (13)八、设计总结 (17)九、参考文献 (18)附录 (19)一、引言PLC的定义有许多种。
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。
多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。
配料工人收到每天的生产作业表后, 将依次对每种原料进行称重｡根据配料的多少, 先计算每种成分的重量,然后在各种成分的料桶中取料,送到电子称上进行称重,最后进行包装｡在这个过程中工人工作繁重,出错率高,称重重量无监测,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺｡文中以PC机编程,可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了以PC机为上位机, 以PLC作为下位机的自动配料系统｡在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预｡在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过电子称发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率｡随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手工操作，而是进行人工智能控制。
自动配料模拟控制系统设计..
引言自动配料控制系统是采用PLC控制方式以及新颖的变频调速喂料机构,配合配料控制软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。
并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。
自动配料控制系统设计步骤：1．主电路设计，并画出接线示意图。
2. 分配I/O地址，列出分配表.3。
设计系统控制的程序框图。
4。
根据程序框图设计该系统的控制梯形图.5. 上机调试通过。
6。
利用PLC系统进行模拟运行1自动配料控制系统结构和工作原理1.1自动配料控制系统方案系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭.本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时,该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止,并且数码显示电路会显示发生故障的电机的号码，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
1。
2 自动配料控制系统基本结构自动配料的模拟面板如图1.1所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路,PLC编程也是围绕此面板进行的图1。
1 自动配料系统图自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。
自动配料实验面板与PLC接线控制对应关系如表1。
1。
1所示。
表1。
1。
1 输入/输出接线列表面板SB1 SB2 S1 SQ1 SQ2 D1PLC I0.0 I0。
1 I0。
2 I0。
4 I0.5 Q0。
0面板D2 D3 D4 L1 L2 M1PLC Q0。
1 Q0。
2 Q0.3 Q0。
4 Q0.5 Q0.6面板M2 M3 M4 A B CPLC Q0。
7 Q1。
0 Q1。
1 I0.6 I0。
7 I1.0面板 D I1.2 I1。
3 I1。
4 I1.51. DOP数码显示电路DOP数码显示电路如图1。
2所示。
基于PLC的自动配料系统设计
基于PLC的自动配料系统设计摘要本文针对自动化配料系统的设计与实现展开研究，系统采用了PLC控制技术，以此来实现物料的自动配送，提高生产效率。
文中介绍了自动化配料系统的组成结构、PLC控制器选型、系统工作原理及软件开发等关键技术，为自动化生产提供了技术支持。
关键词：自动化配料系统；PLC控制技术；配料；软件开发；工作原理AbstractThis paper focuses on the design and implementation of an automatic batching system using PLC control technology to achieve automatic material delivery and improve production efficiency. The composition structure of the automatic batching system, PLC controller selection, system working principle, and software development are key technologies discussed. This provides technical support for automated production.Keywords: automatic batching system; PLC control technology; batching; software development; working principle一、引言随着工业自动化水平的提高，自动化生产逐渐成为了行业发展的趋势。
其中，自动化配料系统是一个比较重要的环节，对于提高生产效率和降低生产成本具有重要意义。
本文主要针对自动化配料系统进行研究，采用PLC控制技术，以此实现物料自动化配送控制，达到提高生产效率的目的。
开题报告-PLC皮带输送机的集中控制
指导教师意见：
选题实用，能够较好地运用所学理论和专业知识，按时独立的完成论文任务，论文论述主要是针对中小型皮带输送机的控制系统通常采用的继电器控制存在的可靠性差、劳动强度大及生茶效率低的问题而提出的；改用基于PLC控制的皮带输送机控制装置，克服了上述问题的不足。
年月日
组委培训机构专家委员会意见：
设备扩展性强，PLC具有很强的组网能力和扩展能力，今后可以很方便的添加新设备，如果与计算机PC控制相结合，则功能就更高了，它既可一通过MPI又可以通过BUS总线与其它PC系统相连，从而避免了以前上套设备需要更换一套控制设备的弊端，因此节省了大量的人力和财力。
维护方便，模块连接采用插拔式接线端子排，更换和维护都相当的方便快捷。
二、论文撰写提纲：
本设计主要针对中小型皮带输送机的控制系统通常采用的继电器控制存在的可靠性差、劳动强度大及生茶效率低的问题而提出的；改用基于PLC控制的皮带输送机控制装置，克服了上述问题的不足。本设计控制系统选用的是欧姆龙CPM2A系列PLC控制器，在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护的功能；在软件设计中，给出了程序流程图，编程语言采用了梯形图逻辑的方式，将硬件和软件有机的结合在一起，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。
3、系统调试
根据CX-P编程的基本操作，建立一个新工程（或项目），创建一个程序，按照图5的控制梯形逻辑图编译程序，将PC机上的程序下装到PLC，将PLC中的程序上传到PC机并将两个程序进行比较，在执行PLC程序时进行监视，在线进行编程等。
在按下启动按钮00000，最后一台皮带机M4开始启动，随后定时15S间隔依次启动M3、M2、M1。停车时按下停车按钮00001应先停止最前面一台皮带机M1，然后一次延时每间隔30S停M2、M3、M4。这就是在正常情况下的停车与开车。在有故障的情况下，立即断开停止故障的皮带机及其前面的皮带机，并有相应报警输出，然后定时器每间隔30S依次向后停止其它皮带机
基于PLC的自动配料系统设计
基于PLC的自动配料系统设计目录1绪论 (3)1.1课题来源及现实意义 (3)1.1.1课题来源 (3)1.1.2 现实意义 (3)1.2设计任务与总体方案的确定 (3)1.2.1设计任务 (3)1.2.2总体设计方案的确定 (3)2 PLC概述 (4)2.1PLC的发展历史 (4)2.2PLC的硬件和软件 (4)2.2.1 PLC的硬件构成 (4)2.2.2 PLC的软件构成 (5)2.3PLC系统的其他设备 (6)2.4PLC的通讯联网 (6)2.5PLC的注意事由 (6)3自动化软件的发展现状 (8)3.1发展历史及定义 (8)3.2发展趋势 (8)3.3监控组态软件WINCC简介和应用 (10)3.3.1 WINCC简介 (10)3.3.2 WINCC的特点............................................................... .. (10)4配料系统简介 (13)4.1自动配料系统的特点 (13)4.2自动配料系统的优点 (13)4.3自动配料系统的组成 (13)4.4配料技术的最新进展 (14)5自动配料系统设计 (15)5.1配料系统的设计 (15)5.1.1 称重方式选择 (15)5.1.2 给料方式选择 (15)5.1.3 生产线结构 (16)5.2配料系统的组成 (16)5.2.1 输送装置的设计 (17)5.3计量系统的设计 (17)5.3.1 称重元件设计 (17)5.3.2 测速元件的设计 (18)6控制系统的硬件设计 (21)6.1PLC的选配 (21)6.1.1 S7-200的特征 (21)6.1.2 S7- 200的主要组成部件 (21)6.1.3 软件 (21)6.2称重仪表的选配 (22)6.3操作站的选配 (23)7控制系统的软件设计 (24)7.1称量仪表参数设定 (24)7.1.1 电子秤参数设定 (24)7.1.2 皮带秤参数设定 (24)7.2PLC程序编制 (24)7.3操作站wincc组态 (27)8总结 (32)参考文献 (33)1 绪论1.1课题的来源及现实意义1.1.1 课题的来源自动配料系统是一个针对各种不同类型的物料（固体或液体）进行输送、配比、加热、混合以及成品包装等全生产过程的自动化生产线。
基于PLC的玻璃配料控制系统的设计开题报告
XX学院毕业设计（论文）开题报告
4.运用PROFIBUS现场总线技术，建立了配料系统的控制网络。
5.分析PC与PLC通信技术，设计计算机监控程序，实现数据管理与控制。
四．本课题需要解决的主要问题以及方法
课题的主要内容：设备选型，系统设计，通过老师的指导独立完成设计方案，绘制流程图等工作。
（一）.PLC的选型
基于学校的实验条件
（二）.PLC玻璃配料系统基本要求
“快速、准确、连续、自动”
（三）.以PLC为核心玻璃配料系统的设计
（1）主电路设计
模块需要：电动机﹑接触器﹑继电器、保护器等
（2）控制电路设计
A . PLC的结构
图1 PLC的结构
B .PLC的软件设计
PLC执行程序采取周期性循环扫描的方式，流程图如下：
图2 配料系统软件流程图
欢迎下载，资料仅供参考资料仅供参考。
PLC实验报告：实验八自动配料控制实验
实验名称自动配料控制实验指导老师______________ 成绩__________专业机自班级1203 _________ 姓名 ____ 学号_____________一、实验目的：1、掌握综合系统的应用2、了解整个控制系统的设计过程。
二、功能要求：系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。
（1）初始状态系统启动后，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。
料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。
当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。
电动机Ml M2 M3和M4均为OFF。
（2）装车控制装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭; 同时启动电机M4经过1S后，再启动启动M3再经2S后启动M2再经过1S最后启动M1,再经过1S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。
当车装满时，限位开关SQ2为ON料斗关闭，1S后M1停止，M2在M1停止1S后停止，M3在M2停止1S 后停止，M4在M3停止1S后最后停止。
同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。
（3）停机控制按下停止按钮SB2,自动配料装车的整个系统终止运行。
三、实验连线图：CPU224模块四、输入/输出地址分配及功能说明1主程序得吕I I也址1io n?偉止祜妞ini10. □SQ1闻上10 5G带4lu.tT10.7&Sc11 0311 11D口口111□电机on 2血机QO 313Dcajn,Q0 +1 4L)1QO 口DZ QD5it.D3Q0.&1 7ID 4QO.71 & 1 1口 1 n19L2Q1 120他机洁已M0.121M0i2J2L屯机信骂waa23L）田.机信寻M0.1曲小信号MD.5MD J S?h口详号MQ727W信号Ml □L1信号Ml 129L堆号M1.230白封]洁吕M1 .GJI关1丹f£号Ml .3偌1KIH行肓罚M1L433M1匸Ti '初躺化MO.O35笛4R皓母1MZQ3E匕电机信号1M21137M2.2拥L电机信号1MZ3%D萌申MZ42传送带启动子程序1 符吕]釧.闿当型1 CM I IN BOOLLW0殳里1】IN WORDININ^OLITOUTL2JJ黄里1UU 1BUDLIL2 1□UT BOOLL2.2变蛋3OUT DODLL?3靈卑4OUT BOOLL24□UT BOOLL2<5賁更E TEMP BOOLL2.6复里F TEMP HUOLLA75<SQ TCM"COOLL3f芟軍9TEMP FOOLL3.1HSW TEMP BOOL3传送带关闭子程序五、实验程序询飞冊讯叩、塢初拘关闭住号Ml 31-i51^o-.詞:信号“恬WltMaj51 IC.3 D能W M0.7 —I I——()DO骨^ Mn 7 D希w ■104 D艮机CD4 Lift & M1 T SQ7KX5 信号;MMT I ----- ( O1SQ>IQ'5 □llS^：M0 6-H - I——(H)I曲X 诂Mi? ■:Ml 5 零虫11 卑.更I Sts?召■护 专圭£ _____ 空理P 匚荐号W2 4 •:电7-l.|s^T1HZ3 -期R 倚号1*12? -旳机的1血1•确.机信吕皿航SMU.OLZU15—I ”卜MJ.n DU■Efc^t.：QOEJ 电机贡（1*H * I —I —I ‘ I —feints ■:Ml. = ?T0fr^：MO.OJ •—r^：〉 醴豹MT 肌s —'Oco-^□V_WEMENO□u 「-vwoE 审机：DJZ< $〕 时:com < $ )D2OQ5传住需信’畦机[s^- M2 - 強朴GI11T I —I ——逮机佶雪M2J：)电 tJLlq®：v23 P^fcla?4―II ------- f H 、n? innD4Q(7{)2传送带启动子程序^^11L^U咗鱼 2L21-1 :1—i~C :]DO2)丁诒号NR5DI QC.O〔)D3言 E ：MClTL'Sqt.GL1皆号WilL UI..:)1_2直号.阿2L2Q11<S _________________ u iruM[ -----EI IQO JMT37 t^.S 1 -2 2——1 1——<* R \T>)建机甘£742.1 E 电HQ12—r i —心!.^0 J SMD J迪收里机10-IN ION. rr 1 oo huT：- ____ i L l£ft«L23r i. >k H JtRB l:L20〕傾卑ULWJ T十153■.IONT-FT100 rrj4K£':L20=憧毘4：L21*^S3>LZ^3传送带关闭子程序IM TON FT100 mi■ IT* I L丸口这次实验中，包括了这学期以来学习的信号互锁、传送、定时器、计数器、有记忆输出、子程序的相关知识，让我深深了解到了自己的不足，pic不是一门简单的课，需要勤思考多动手。
基于PLC和工控机的给料称重系统设计 Word
基于PLC和工控机的给料称重系统设计课程：plc课程设计系部：电气工程系班级：XX电气X班组员：XXXXXXXX指导教师：XXXXXXXXX院校：XXXXXXXXXX2013.10.8~11.1目录引言 (3)一、实习过程 (4)1、玻璃配料工艺分析 (4)2、玻璃配料系统的组成设计 (4)3、称重系统设计 (4)4、电振机给料系统设计 (6)5、显示系统设计 (7)6、配料系统控制软件设计 (7)1）加料过程控制流程 (8)2）排料过程控制流程 (9)3）上位程序设计 (10)二、实习收获 (11)1 引言在保护材料生产行业，配料通常是将原材料按某种比例均匀混合在一起，用以形成一种新的材料，因此配料是这类行业生产的重要组成部分。
在生产过程中，各种原料要严格按比例进行均匀混合，就必须靠配料机械来完成，目前工厂一般使用两种方法，第一种方法采用人工称重，然后将成比例的各种原材料同时放入配料机中搅拌。
另一种方法是自动称重，自动搅拌。
由于很多原始材料为粉状或颗粒，人工配料时，人体容易吸入粉尘等杂物，导致职业病出现，增加了生产风险和劳动力成本，同时配料品种繁多，数量巨大，因此人工配料难以现场管理，很容易出现误配，不但质量难以保证，同时也增加了管理成本。
为了保证产品质量，提高生产效率，要求采用准确、可靠的自动配料系统。
基于PLC、工控机和称重仪表的配料系统在河南西峡保护材料集团现有的配料系统中，工人首先将材料运送到称重车间，称重完之后，再将材料手动送到配料机上进行配料，称重车间使用了杭州四方的称重仪表进行称重，通过RS232口和工控主机相连，位于中控室的工控主机负责记录称重结果，显示称重数据，同时，控制人员可以在中控室通过控制电路手动控制配料过程的起停。
这种方式效率低下，同时，主机上运行的是C语言开发的DOS程序[ 1]，可扩性差，人机交互困难，不能完成自动配料的所有要求。
为了提高生产率，降低成本，需要采用全自动配料系统。
基于plc自动送料装车系统设计开题报告.doc
郑州工业应用技术学院
本科生毕业设计开题报告
题目：基于PLC的自动送料装车系统设计指导教师：职称：副教授
学生姓名：
学号：
专业：机械设计制造及自动化
院（系）：机电工程学院
2014年12月20日
开题报告填写要求
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在院（系）审查后生效。
2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.开题报告字数应在1500字以上。
4.指导教师意见和所在院（系）意见用黑色签字笔书写，并亲笔签名。
5.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2011年05月12日”或“2011-05-12”。
毕业设计开题报告。
自动配料系统模拟设计 PLC
目录前言......................................................... - 2 - 第1章....................................................... - 3 -1.1.1功能初始状态........................................ - 3 -1.1.2 装车控制............................................ - 3 -1.1.3 停机控制............................................ - 3 -1.1.4 出错处理............................................ - 3 - 第2章....................................................... - 4 -2 .1.1 面板示意图......................................... - 4 - 第3章....................................................... - 5 -3. 1.1I/O(输入/输出)的分配如下：.......................... - 5 - 第4章....................................................... - 6 -4.1.1系统外部总接线图 .................................... - 6 -4.1.2 I/O外部接线图...................................... - 7 - 第5章....................................................... - 8 -5.1.1自动配料控制初始状态图 .............................. - 8 -5. 1.2自动配料控制装车状态 ............................... - 9 -5. 1.3自动配料控制故障状态 .............................. - 10 -5.1.4自动配料控制工作状态电机时间分配 ................... - 11 - 第6章...................................................... - 12 -6.1.1自动配料控制程序—梯形图 ........................... - 12 - 第7章...................................................... - 18 -顾培行沈应友梁沈良自动配料系统控制模拟7.1.1自动配料控制的初始状态调试过程 ..................... - 18 - 附录........................................................ - 19 -前言在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，在工业生产中的运用以趋向于自动化生产。
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文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 电信学院毕业设计开题报告 姓 名 白丽霞 专业 电气工程及其自动化 班级 电气四班
学 号 指导教师 王晓兰 肖骏 题目类型 工程设计 题 目 配料皮带秤PLC自动控制系统设计 一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，如实说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 1、选题背景及依据 配料皮带秤在诸多行业的工业生产过程中占有及其重要的地位，配料皮带秤工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。配料生产系统是一种将多种原料按一定比例混合在一起，进行加工生产出某种产品的过程。其中配料是生产中必不可缺少的关键环节，落后的配料设备不仅效率低，而且配料不准，手工操作又将人的因素引入配料环节，使工艺配方难以在生产中实现，严重影响产品质量的稳定及进一步提高。因此实现高精度的快速的配料皮带秤对工业企业生产有极为重要的意义。目前国内皮带秤自动配料系统主要是采用单片机进行简单的称量计算和PID调节，功能简单，控制精度低，管理功能弱，可靠性不高。而金川集团镍冶炼厂的皮带秤自动配料系统也采用了单片机控制，其配料车间就有20多台皮带配料秤，只能对分散在厂房每个地方的配料秤主机依次进行设置，对于连续配料的质量有很大的影响，一是会浪费原材料，二是影响生产的顺利进行，重则影响生产效率，在某些重要生产岗位上，配料失误甚至会酿成事故，可见配料精度与配料速度影响着整个生产的质量和产量。PLC具有高可靠性，丰富的I/O接口模块，模块化结构适合各种工业控制的需要，编程简单易学，安装简单维修方便等特点。而可靠性高，稳定性好是PLC相比于单片机的最大的优点。 本课题是基于镍冶炼厂皮带配料秤的应用现状，提出皮带配料秤与整个镍冶炼生产过程控制系统集中架构在一起，实现生产过程控制系统与配料系统的集中控制,通过上位机对现场配料情况进行实时监控，并可直接在上位机上进行相关参数的设定，使得整个系统自动化程度和生产效率得到了进一步的提高。本设计主要针对的是配料皮带秤中配料这一环节，皮带秤有如下几个特点： （1）皮带秤的计量对象是连续流动的物料，称重仪表可以显示物料的瞬时流量和在某一文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 2文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 段时间内的累计流量。 （2）配料皮带秤是在皮带运行中进行测量，所以测量的稳定性很重要。 （3）由于皮带速度大多在1~2m/s左右，故配料皮带秤必须具有较高的响应速度。 2、主要参考文献 （ 1 ）姜建芳.《西门子S7—200PLC工程应用技术教程》，机械工业出版社 2010 （ 2 ）程玉华.《西门子S7—200PLC工程应用实例分析》，电子工业出版社， 2008 （ 3 ）李辉.《S7—200PLC编程原理与工程实训》 北京航空航天大学出版社 2007 （ 4 ）潘再平.电子电力技术与电机控制实验室教程. 杭州：浙江大学出版社，2000. （ 5 ）天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册（第3版），机械工业出版社. （ 6 ）电气工程师手册编辑委员会，电气工程师手册（第3版），机械工业出版社. （ 7 ）马小亮.高性能变频调速及其典型控制系统［M］.机械工业出版社，2010. （ 8 ）陈伯时，仲明振，中国电气工程大典编委会.中国电气工程大典：第15卷.电气传动自动化［M］.北京：中国电力出版社，2009. ( 9 ) Munoz-Garcia,Alfredo. New induction motor V/f control method capable of high-performance regulation at low speeds［J］.IEEE Transactions on Industry Applications, 1998,34(4) :813-821. ( 10 ) Siemens. Simovert Masterdrives[M].西门子电气传动有限公司，2000. 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤
设计内容
配料皮带秤是一种动态计量衡器，是对皮带输送机上的物料进行连续、自动累计的计量设备，其设计内容包括以下几个方面： （1） 查阅资料深入了解配料秤的组成结构。 如下图所示是配料系统的结构组成图，本结构图中有4个称重单元，对应于镍冶炼厂中配料的四种原料即焦炭、石灰石、转炉渣、镍精矿，每个单元有料仓、给料电机、皮带秤组成。每个给料仓通过各自的给料电机来控制给料速度，进而调节给料量。物料到达皮带秤后，由皮带秤测量原料的重量和皮带的速度，每个料仓的下料最后到达主皮带，混合后再送入下一级。配料皮带秤有四个称重单元，对应于每个配料皮带秤的现场示意图如下图所示。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 3文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 图1. 配料皮带秤的现场示意图 （2）配料皮带秤是装有皮带秤整个称量装置的皮带输送机，其中给料设备是调节物料多少，按照给料电机和驱动电机调速方式的不同，配料皮带秤有一下几种工作方式：恒速控制方式、变速控制方式、同步控制方式。 （3）研究PID算法，将PID算法与皮带配料秤的控制结合起来，设计出基于PID控制算法的皮带配料秤软件控制程序。 PID控制算法是控制系统设计的核心内容，它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差： e(t)=r(t)－y(t) 将偏差的比例、积分、和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制。 模拟PID控制器的理想控制规律为：
u(t)=kp[e(t)＋dt+Td] 其中，u(t)：调节器的输出 e(t)：调节器偏差输入信号 KP：比例调节系数 Ti：积分时间
Td：微分时间
PID控制结构主要由PID控制器，执行机构和被控对象组成。PID控制器是根据系统的偏差，利用偏差的比例积分、微分运算出控制量进行控制的。如下图所示是PID控制系统原理图，由系统的输入值r(t)与测量值y(t)得到偏差e(t),然后对偏差进行比例、积分、微分运算最终得出控制作用u(t)。PID的控制原理图如下图2所示。
+ r(t) e(t) + u(t) y（t） +
比例环节 积分环节 微分环节 变频器 给料电机 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 4文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. － 图2. PID控制原理图 （4）基于西门子PLC软硬件开发平台调试皮带配料秤软件控制程序。当系统开始上电后, 按下开始按钮，上位机向PLC发出配料的指令，此时1号配料系统、2号配料系统、3号配料系统、4号配料系统同时开始配料，系统开始配料后开始检测各配料是否达到系统的设定值，如果没有达到设定值则继续配料，如多达到设定值则上位机向PLC发出停止命令结束配料。配料皮带秤的系统控制流程图如图图3所示。 设计思想 当配料皮带秤开始运行时，在其上位设定一个流量设定值，皮带运输机上的物料重量通过悬浮秤架压到称重传感器上，传感器将重量信号转化为电信号送到控制器，同时测速传感器将皮带的速度转化为电脉冲信号也送到称重传控制器，仪表通过采集重量和速度信号进行流量计算，得到瞬时流量和重量累积值等数据。由于皮带配料秤上的物料实际值与给定值有一定的偏差，根据偏差大小来调整变频器的频率，从而控制电机以维持瞬时流量的恒定。这样就够成了一个闭环系统，从而达到了恒定物料流量的目的，其配料系统控制图如图4所示。 图3.系统控制流程图 设定流量 偏差 实际流量 + — 图4. 配料系统控制原理图 解决的关键问题 (1)配料皮带秤的工作原理 根据题目要求，深入现场熟悉配料皮带秤的组成结构，并进一步了解配料皮带秤的工作原理。 （2）PLC控制系统的硬件连接 在配料皮带秤控制系统中，硬件连接是控制系统的骨架，只有具备完善的硬件系统才能设计出符合要求的配料皮带秤。 （3）研究PID算法
PID调节器调节 变频器调速 给料电机 PLC 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 5文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 电子皮带秤称量的是瞬时流量，上位机给出的是设定流量，二者在实时计量中有所偏差。在流量实际控制中采用工业控制中应用最为广泛的PID调节，根据流量偏差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。 （4）编写软件控制程序 将PID算法与皮带配料秤的控制结合起来，设计出基于PID控制算法的皮带配料秤软件控制程序。 拟采用的技术方案 方案一：在配料皮带秤自动控制系统设计中，采用单片机作为主控制器件。单片机接收来自称重传感器和测速传感器的电信号，PID调节器对偏差进行比例、积分、微分的计算，最后通过控制变频器来控制电机的转速，同时也可以通过键盘来改变配料比和设定值，从而控制流量的恒定，其系统框图如下图所示。 图5.单片机控制系统框图 方案二：在配料皮带秤自动控制系统设计中，采用PLC作为主控制器件。用PLC来采集皮带秤的重量信号和速度信号，在秤重显示器中进行瞬时流量和累计量的计算及PID计算，然后将偏差送到控制器，控制器控制变频器进而控制电机的转速从而控制流量的恒定，通过上位机可以实时的检测各个配料系统的运行情况。其配料皮带秤系统框图如图6所示。 图6. 配料皮带秤系统框图 方案比较：采用单片机进行简单的称量计算和PID调节，功能简单，控制精度低，管理功能弱，可靠性不高。自动配料系统采用PLC控制方案，具有功能强大、方便灵活、可靠性高、成本低、易维护等优点，大大提高了配料精度，便于计量的微化控制。所以本课题采用方案二。 设计工作步骤： 1.了解配料皮带秤系统的组成结构、工作原理及其控制算法。 2.设计配料皮带秤系统的硬件组成。PLC采用西门子系列，其他硬件包括称重传感器，测速传感器，称重显示器，皮带秤称体，变频器，电机，上位机等。 3. 配料皮带秤系统的硬件设计及选型。包括PLC的CPU选型，模块的选择，称重传感器的选型，测速传感器的选型，称重显示器的选型、变频器的选型，电机的选型，上位