饲料配料自动控制系统设计

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1、饲料配料自动控制系统设计毕业设计中文摘要目前饲料厂发展日益壮大，由小型化向集团化发展，企业市场份额逐渐扩大，与此同时，市场对产品质量的要求也越来越严格，导致产量与精度的矛盾越来越突出，对软件界面的可操作性、容错性、可恢复性、智能性和稳定性也提出了更严格的要求。系统设计采用了西门子 S7-200PLC，参考典型的饲料生产工艺流程，实现了饲料生产配料的自动控制。配料环节设计包括给料模块、称重模块、放料模块、混合模块和出料模块五个模块设计。通过称重传感器采集重量信号，由 PLC控制电机起停实现定量给料。此饲料配料系统是一个多输入、多输出的系统，通过现代化的电子技术和自动控制技术等，实现了各条配料输送

2、线的协调和实时控制，对料位、流量进行及时准确地监测和调节，有效降低了操作人员的劳动强度。关键词饲料配料PLC自动控制重量检测料位检测毕业设计外文摘要TitleFeed ingredients Automatic Control System DesignAbstractAt present,the development of feed plants are growing day after day, development of miniaturized to the group,gradually expand the market share of the enterprise, at

3、 thesame time,the market is becoming more and more strict with the quality of products,the contradiction between production and precision is more and more prominent,for at the operability, fault tolerance, recoverability, intelligent and stability are also put forward the more strict requirements.Sy

4、stem design adopted Siemens S-7200,refer to the typicalfeed productionprocess,thefeedproductioningredientscanbeautomaticallycontrolled.Ingredientslinkdesign including feedingmodule, weighing module, feedingmodule, mixingand dischargemodule fivemoduledesign.Byweighingsensor signalacquisitionweight,by

5、PLCcontrolmotorstart-stopquantitativefeeding.The feedingredientssystem isa multi-inputand multi-outputsystem,withmodern electronictechnologyand automatic controltechnology, etc,implement the various ingredients ofconveyor line coordination and real-time control,for timely and accurate monitoring of

6、material level, flow and regulation,effectively reduce the labor intensity of the operators.Key Words Feed ingredients PLC Automatic control Detection of weight Detection of material level本科毕业设计目录第1页共44页1绪论 .21.1课题的研究背景和意义 .21.2配料控制系统的现状 .22饲料配料系统总体设计. .42.1影响配料精度的因素 .42.2系统控制要求 . .52.3饲料配料的工艺流程 .52

7、.4系统硬件构成 . .63系统硬件设计 .73.1系统硬件选型 . .83.2称重模块设计 . .173.2PLC 选型 .223.3系统电路设计 . .274PLC程序设计 .324.1PLC 的编程语言特点 .324.2PLC 的语言类型 .324.3PLC 程序设计 .34结论 .44致谢 .45参 考 文 献 .46本科毕业设计1 绪论第2页共44页1.1课题的研究背景和意义目前饲料厂发展日益壮大，由小型化向集团化发展，企业市场份额逐渐扩大，与此同时，市场对产品质量的要求也越来越严格, 导致产量与精度的矛盾越来越突出，对软件界面的可操作性、容错性、可恢复性、智能性和稳定性提出了更严格

8、的要求。过去以单片机为主的配料系统已经成为了企业日常生产管理, 及进行信息化改造的制约因素,因此迫切需要一套全新的系统来满足企业需求1 。PLC 是微型计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是一种以微处理器（CPU）为核心作为数字控制的专用工业控制机。PLC 在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，是改造传统工业生产设备最理想的优选智能化控制器，现已成为现代工业控制的三大技术支柱（PLC、工业机器人、 CAD/CAM）之一，在各行各业的工业控制中得到了广泛应用2 。自动化饲料生产系统是一个多输入、多输出的系统，通过采用现代化的电子技术、自动控制技术和计算机网络技术等，实现各条配

9、料输送线的协调和实时控制，对料位、流量进行及时准确地监测和调节，有效降低了操作人员的劳动强度。1.2配料控制系统的现状一套能够稳定连续生产的配料装置是靠一套高可靠性的控制系统来保证其正常工作的。工作中，此系统能够进行不同状态的切换，如：全自动，半自动，手动。生产过程中出现事故时，还应具有事故报警装置，并且能正常投用。总体来说，配料控制系统有下列几种：直接数字控制系统，集散型控制系统，现场型控制系统。1）直接数字控制系统直接数字控制系统 (Direct Digital Control简称 DDC)， DDC能够提供诸如现场采集数据，逻辑运算，通过开关量发出指令信号等一系列功能。并且，DDC是闭环

10、控制系统，能够实现在线实时控制，分时方式控制，灵活和多功能控制等控制模式。DDC系统的核心部件是计算机，并且要求配置较高6 。DDC系统对于计算机的依赖程度是比较大的，一旦计算机系统出现故障， DDC 整体将失去作用，而导致整体系统的可靠性失灵。因而这种集中控制，集中管理的方式越来越无法满足用户的需要， 这样就迫切需要一种分散控制系统的出现来改变这种局面。那6 。本科毕业设计第3页 共44页么这种系统就是后来的“信息集中，控制分散”的集散型控制系统6 。2）集散型控制系统集散型控制系统 (Distributed Control System，简称DCS)又称分散式综合控制系统。它是利用微处理器

11、来对整个的生产过程进行集中管理，分散控制的。包括操作，监视，报警，处理等等项目的实施，提高了控制系统的可靠性6 。DCS系统中有上位机和下位机之分，两者的关系密切， 它们通过信息交换和传输来实现监视，管理，及分散控制， 这样就避免出现数据拥堵的现象从而导致的控制系统可靠性不高的弊病产生 6 。DCS控制系统主要分为信息管理层，控制层，现场设备层，指令由管理层发出，通过控制器进行数据传输和交换，再通过 I/O 执行器和现场执行装置，完成整个控制功能。另外，现在的集散控制系统越来越多的与网络技术相结合， 各厂家与网络运营研发机构的合作， 使 DCS 系统的厂商互联性大大降低， 从而影响到整个 DC

12、S 的开放性和通用性。因而更高级的现场总线控制系统就孕育而生3）现场总线控制系统现场总线控制系统 (Fieldbus Control System ，简称 FCS) 出现在上世纪八十年代的发达国家， PLC 与 DCS 的完美结合，便产生了具有革命性的 FCS 控制系统。 现场总线控制系统是将现场的网络设备和一些仪表以及各个控制器进行互联， 在现场设备的层面上设置控制功能， 这样就使得控制功能能够具有彻底分散的分布特征， 从而实现设备的分散控制。近些年来自动控制技术的不断发展，无论是 PLC 系统还是 DCS 系统，甚至 FCS 系统都在不断完善着自己而发展，各系统之间既相互联系，又有本质的区

13、别；各系统凭借自己独有的设计理念和方法，不断向前发展。现如今，随着大型网络控制系统的出现，使各个系统之间的差别也越来越小，相互配合，交互使用的范围也大大提升6 。FCS 的关键特征：FCS 系统是以数字智能化的现场设备作为基础的。FCS系统的核心是总线协议。 FCS 系统的实质是在工作现场处理信息。这种系统减少了现场接线、布线的次数，各个仪表之间能够实现一表多用，并且系统设备间具有了更好的兼容性，增强了控制能力，并简化了系统 6 。本科毕业设计第4页共44页2 饲料配料系统总体设计2.1影响配料精度的因素工业配料系统指将几种不同的生产原料， 按照生产要求的比例进行混和， 加工成产品的过程 ,

14、在医药、化工、食品、饲料等生产领域都具有广泛的应用。在工业配料控制系统中 , 高精度和高速度配料对产品质量很重要。由于许多控制过程都存在机理复杂、滞后大、超调，控制对象具有非线性和时变等特点 , 采用常规控制算法难以适应参数变化及干扰因素的影响 , 给测试带来了困难，同时控制效果也不理想。随着科学技术的发展 , 对复杂和不确定性系统实行自动控制的要求不断提高 , 使得现代控制理论的局限性日渐明显。 为了克服理论和应用之间的矛盾， 除了加强生产过程的建模、系统辨识、自适应控制等研究外，试图面向工业配料过程的特点，发现各种对模型要求低、在线计算方便、控制效果好的控制方法和算法。国内提出了一种建立以

15、人的经验、模糊自适应控制为基础的新型控制系统， 将传统专家系统知识库中的模糊规则转换到智能配料控制系统中， 无需建立精确的数字模型， 就能够处理控制过程中的不确定信息，同时实现并行处理。一般的增量式配料使用称料斗接收原料，称量完一种物料后不排空料斗 , 只将电子秤内部计数值清零， 再接收另一物料。 在供料机械设备停止给料后，还将有一部分物料在空中落入称量料斗中，这些余料称为落差。由于有落差的影响，所称物料重量的设定值应为需配制的物料标准重量减去落差值。不同的原料，其比重和流动性都有不同， 料仓内料位的高低会产生下料不均的现象 , 下料速度快慢等 , 都会使空中落差产生变化。另外，称量仪表的反应

16、速度，下料的平稳性都会对称重结果产生影响。由上述分析可看出， 给料机停止给料后， 由高度落差引起空间物料的不确定性是影响最终物料配制精确度的直接因素。 若能精确估计终止给料时刻空间物料量而提前终止给料，就能保证最终配料结果在给定的误差范围内。根据饲料厂重复批量称量的特点，利用大量已有的称量误差数据对空间物料量进行模糊自适应补偿控制， 自动控制系统可以保证物料误差在最小范围内波动。本科毕业设计2.2 系统控制要求第5页共44页此配料自动控制系统设计以草鱼饲料为例进行设计，其饲料配方为：米糠40%、麸皮 38%、豆饼 10%、鱼粉 10%、酵母粉 2%，一个配料周期配料为： 30KG，各原料重量误

17、差为5%。1）停止紧急停止：紧急停止主要是对设备在工作过程中出现异常情况时的停止，在压下按钮 QS 时，设备在当前状态停止，发出报警信号。异常情况排除，可通过触摸屏解除报警，设备重新启动。突然断电：系统突然断电后，设备在当前的状态停止工作，在此期间系统的数据就处于保持状态。电源恢复后，按下启动按钮后， 设备应接着断电前所处的工作状态运行。2）当任意贮料仓物料低于低料位时，料位传感器向PLC发出信号，系统发出报警信号，报警灯亮，此时整个配料系统必须处于停止状态。3）混合仓的出料门打开时，不可以启动放料电机和混合电机。4）配料过程中注意的互锁情况检查电子计量秤的秤门，如处于关闭状态，方可按照照配方

18、顺序执行配方。检测混合机，如混合机开动了且其卸料门关闭，则打开电子计量秤的卸料门，延时 30S 后，关闭电子计量秤的卸料门。上料电机转动时给料机停止转动。2.3饲料配料的工艺流程储料仓里设有低料位传感器，当储料仓料位达到低料位时，料位传感器向PLC发出信号， PLC控制报警灯亮发出报警信号提醒工作人员进行上料。当储料仓内原料充足时由工作人员按下启动按钮，此时给料机启动开始向称重模块中给料。当各称重模块秤取了配方要求的原料重量时， 向 PLC发出称重完毕信号， 此时 PLC控制相应给料机停止给料。当所有称重模块发出称重完毕信号时，PLC发出放料信号。所有称重模块出料口打开，放料电机启动，带动传送

19、带开始向混合舱内放料，当放料完毕后，混合电机启动进行混合。混合完后，混合仓门打开，出料电机带动传送带开始向下一环节出料。至此，配料环节结束。系统流程图如图2.1 所示。本科毕业设计第6页共44页储米储麸储豆储鱼储酵料糠料皮料饼料粉料母螺旋螺旋螺旋螺旋螺旋称重称重称重称重称重电 放送电 放送电 放送电 放送电放送传传传传传机带机带机 带机 带机 带料料料料料混合出料下 一传图 2.1系统工艺流程图2.4 系统硬件构成本课题所研究设计的主要内容是饲料生产的配料环节。目前我国大部分饲料生产过程控制系统配料业务流程主要包含如下几个核心部分：给料部分、称量部分、原料混合部分和控制部分。系统结构框图如图2

20、.2 所示。1）给料执行模块：给料部分是从原料仓中向称重设备中加料的执行机构，根据系统设定好的重量控制信号，原料仓（用于储存各种饲料生产所需的原料，如：米糠，麸皮，豆饼，鱼粉等）全速下料。根据饲料生产所需原料的不同特性，需要分别选用不同的给料设备。此部分本科毕业设计第7页共44页重要由：给料机、混合仓低料位传感器及低料位报警灯构成。2）称重模块：在进行饲料生产的过程中， 需要判断饲料生产所需要的所有原料的重量， 以控制给料机给料。这里采用了称重传感器和称重控制仪表相配合的方式， 称重传感器将采集到的重量模拟信号传入称重控制仪表中，称重控制仪表将模拟信号经过放大、 A/D转换等步骤，最终将数字信

21、号传入 PLC中。由 PLC控制相关部分动作。3）混合搅拌模块：接收称量部分秤取的复合饲料生产配方的原料，将饲料生产所需要的所有原料在混合仓内进行充分混合，使各原料混合均匀。然后送入饲料生产的下一个环节。此部分包括：混合电机、混合仓门电机及出料电机。4）控制部分控制部分由称重传感器、称重控制器、 PLC、触摸屏及其它控制器件组成。这一部分重要完成信号的采集和控制。 PLC 接受控制现场所采集的各种信号， 通过内部程序控制饲料配料相应部件的运行。称 重称 重称 重控给 料执称 重称 重控称 重称 重控放料及出称 重称重控PL称 重称 重控混 合 搅料 位检低 料位图 2.2 系统结构框本科毕业设

22、计图第8页共44页3 系统硬件设计3.1系统硬件选型放料及出料执行模块选型选用 TD75型皮带输送机， 380V 交流电源，放料除尘电机接线图如图3.1 ，出料除尘电机接线图如图3.2 。1）工作特点皮带是一种输送量大、运行费用低、使用范围广的输送设备，按其支架结构有固定式和移动式两种；按输送材料有胶带、塑料带和钢带之分。输送机的工作环境温度一般在 10 +40之间，要求物料温度不超过70；耐热橡胶带可输送120以下的高温物料。物料温度更高时不宜采用胶带输送机。当输送具有酸性碱性油类物质和有机溶剂等成分的物料时， 需采用耐油、耐酸碱的橡胶带或塑料带。 皮带输送机的带宽有六种：500、650、8

23、00、1000、1200 和 1400mm。用户可根据皮带输送机的输送高度，物料的种类、容量、输送量、输送长度等诸因素通过计算确定输送机的布局以及所选用的胶带宽度、帆布层数和胶带厚度。2）工作原理带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒） ；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动， 输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送到卸料端卸出。3）技术优势首先是它运行可靠。在许多需要连续运

24、行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散装物料的输送， 以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。 如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。带式输送机动力消耗低。 由于物料与输送带几乎无相对移动， 不仅使运行阻力小（约为刮板输送机的 1/3-1/5 ），而且对货载的磨损和破碎均小，生产效率高。这些均有利本科毕业设计于降低生产成本。第9页共44页带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短则几米，长可达 10km以上。可以安装在小型隧道内， 也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。根据工艺流程的要求， 带式输送机能非常灵活地从一点或

25、多点受料 也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料（如选煤厂煤仓下的输送机）或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。图 3.1放料及除尘电机接线图本科毕业设计第10页共44页图 3.2出料及除尘电机接线图4）控制电路设计出料及放料模块控制电路如图3.3 。手动控制按下出料启动按钮SF12，线圈 QA13得电，常开触点闭合并自锁，出料电机和除尘电机启动。在出料的同时进行除尘防止料物粘附在料斗上，以保证配料的精度。通电延时线圈KF10 得电，当达到延时设定值时KF10断开，出料电机和除尘电机停止。手动控制按下放料启动按钮SF

26、15，线圈 QA8得电，常开触点闭合，放料电机和除尘电机启动。通电延时线圈得电，当达到延时设定这时，通电断开触电KF4断开，放料电机和除尘电机停止。本科毕业设计第11页共44页图 3.3放料及出料模块控制电路给料执行模块选用 TLSS系列螺旋输送机， 380V 交流电源，给料电机接线图如图3.4 。1）螺旋给料机工作特点专用于粉状物料的计量和控制。给料螺旋具有独特的稳流结构，在整个进料口截面上料粉均匀下沉，不易结拱，不易冲料。摆线针轮减速电机，保证了长期稳定运行。稳流螺旋采用变螺距结构和出口溢流方式，有效的解决了物料的冲料难题（产量60T/H采用双管稳流）。计量螺旋秤采用3 只高精度传感器（拉

27、力）直接称重结构，成功的解决了杠杆称重造成的误差，使计量精度大为提高。采用数字采集模块，有效分辨率高达100 万；采集速率50 次/ 秒；年漂移小于50PPM；温度漂移小于50PPM。密封结构，减少粉尘外扬。2）螺旋给料机工作原理螺旋给料机把经过的物料通过称重桥架进行检测重量，以确定胶带上的物料重量，本科毕业设计第12页共44页装在尾部的数字式测速传感器，连续测量给料机的运行速度，该速度传感器的脉冲输出正比于给料机的速度， 速度信号和重量信号一起送入给料机控制器，控制器中的微处理器进行处理，产生并显示累计量/ 瞬时流量。该流量与设定流量进行比较，由控制仪表输出信号控制变频器改变给料机的驱动速度

28、，使给料机上的物料流量发生变化，接近并保持在所设定的给料流量，从而实现定量给料的要求。3）螺旋给料机结构特点螺旋给料机驱动端轴承、 尾部轴承置于料槽壳体外部减少了灰尘对轴承的影响， 提高了螺旋给料机关键件的适用寿命。 螺旋给料机中间吊挂轴承采用滑动轴承， 并设防尘密封装置，螺旋给料机密封件用尼龙或塑料，因而密封性能好，耐磨性强，阻力小，寿命长。螺旋给料机滑动轴承的轴瓦有粉末冶金、 尼龙和巴氏合金， 可根据不同需要选用，螺旋给料机进出料口的灵活布置使其适应性更强，得到用户认可。螺旋给料机通常由驱动装置、头节、中间节、尾节、头尾轴承、进出料装置等几部分组成，如条件允许，最好将驱动装置安放在出料端，

29、 因驱动装置及出料口装在头节 （有止推轴承装配）时较合理，可使螺旋处于受拉装态。其中头节、中间节、尾节每个部分又有几种不同的长度。 螺旋式输送机各个螺旋节的布置次序最好遵循按螺旋节长度的大小依次排列和把相同规格的螺旋节排在一起的原则，安装时从头部开始，顺序进行。螺旋给料机在总体布置时还应注意， 不要使底座和出料口布置在机壳接头的法兰处， 进料口也不应布置在吊轴承上方。本科毕业设计第13页共44页图3.4给料电机接线图4）给料电机控制电路设计给料电机控制电路如图3.5 所示。给料电机共有五台分别对米糠、麸皮、豆饼、鱼粉、酵母进行给料。手动控制各电机的启动按钮为SF2、SF4、 SF6、SF8、S

30、F10，各停止按钮为 SF1、SF3、SF5、SF7、SF9。手动控制通过控制各启停按钮控制电机起停，来实现定量给料。图 3.5给料电机控制电路料位检测及报警设计采用电容式料位计CN4030如图 3.6 ，24V 直流电源的报警灯如图3.7 。PLC外围接线图如图 3.8 。由于在设计过程中PLC的输出接口数量不能满足设计需求，所以采用EM222扩展了 PLC的输出接口。料位传感器负责实时检测储料仓内的低料位。当达到低料位时，传感器传给PLC数字信号， PLC经过程序运算控制报警灯。本科毕业设计第14页共44页图 3.6 电容式料位计 CN4030图 3.7 报警灯1） CN4030介绍安装方

31、式：顶部垂直安装、侧面水平安装、倾斜安装。典型应用：监测各种固体物料，用于较轻的、干的、小粒度的介质。典型工艺：电力冶金 水泥 化工 化肥采矿 煤炭 石灰 食品 饲料。测量范围：满罐、中间量、空罐。介质温度： -40 +110特点：适用于较轻的、干燥的、小颗粒状或粉状的物料可直接向 PLC输出开关信号通用供电，多种输出方式适用于物料介电常数DK=1.6FSH/FSL 高低料位报警可调节最新挂料屏蔽技术，灵敏度可调节2）电容式传感器工作原理本系统所采用的储料仓料位传感器，电容式料位计CN4030是电容式传感器的一种。电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现物理量的测量。电容式传感

32、器具有结构简单、体积小、分辨率高，动态响应好，温度稳定性好、电容量小等特点。电容式传感器广泛应用于位移、加速度以及压力、压差、料位等的测量。平板电容式传感器的结构如图4 所示。在不高率边缘效应的情况下，其电容量的计本科毕业设计第15页共44页算公式为C = A = 0rA（1）dd公式中A 两平行板所覆盖的面积；极板间介质的介电常数；- 12自由空间（真空）介电常数，0 = 8.854 ? 10 F / m ；0r 极板间介质相对介电常数；d 两平行板间的距离。由式 1 可见，当被测参量变化引起A 、 r 或 d 变化时，将导致电容量C 随之变化。在实际使用中，通常保持其中两个参数不变，而只变

33、其中一个参数，把该参数的变化转化为电容量的变化， 通过测量电路转化为电量输出。 因此，电容式传感器分为三种：变极板覆盖面积型、变介质介电常数的变介质型和变极板间距离的变极距型。本科毕业设计1L2L3LNL1第16页共44页1III2IIIIML1ML222222图 3.8 料位检测及报警外围接线图本科毕业设计3.2 称重模块设计称重传感器选型采用 JHBS箔式荷重传感器，如图3.9 。第17页共44页图 3.9 JHBS 箔式荷重传感器1） JHBS箔式荷重传感器参数量程分别为 20kg、20kg、5kg、5kg、2kg。JHBS型箔式系列荷重传感器，它采用了箔式应变片贴在合金钢做的弹性体上，

34、具有精度高、温污小等特点。可用于电子皮带秤、料仓等需测载荷力的地方。可选择内置式变送器，标准信号010mA、4 20mA或 05V 输出。内置参数如表3.1 所示。称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。 用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要， 它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。本科毕业设计第18页共44页表 3.1荷 重传感器参数项目参数量程2、5、10、20、30、50、100、150、200、300 kg灵敏度12 mv 0.1 mv /V非线性 0.02%FS滞后误差 0.02

35、%FS重复性误差 0.02%FS蠕变 0.05 FS /30min零点温度系数 0.03%FS/10输出温度系数 0.03%FS/10输入阻抗385 10输出阻抗350 5绝缘电阻 5000 M供电电压24VDC工作温度范围-20+70允许过载负荷150%FS材质合金钢2）构成敏感元件：直接感受被测量 ( 质量 ) 并输出与被测量有确定关系的其他量的元件。如电阻应变式称重传感器的弹性体，是将被测物体的质量转变为形变 ; 电容式称重传感器的弹性体将被测的质量转变为位移。本科毕业设计第19页共44页变换元件：又称传感元件，是将敏感元件的输出转变为便于测量的信号。如电阻应变式称重传感器的电阻应变计

36、( 或称电阻应变片 ) ，将弹性体的形变转换为电阻量的变化 ; 电容式称重传感器的电容器， 将弹性体的位移转变为电容量的变化。 有时某些元件兼有敏感元件和变换元件两者的职能。 如电压式称重传感器的压电材料， 在外载荷的作用下，在发生变形的同时输出电量。测量元件：将变换元件的输出变换为电信号，为进一步传输、处理、显示、记录或控制提供方便。 如电阻应变式称重传感器中的电桥电路， 压电式称重传感器的电荷前置放大器。辅助电源：为传感器的电信号输出提供能量。 一般称重传感器均需外链电源才能工作。因此，作为一个产品必须标明供电的要求，但不作为称重传感器的组成部分。有些传感器，如磁电式速度传感器，由于他输出

37、的能量较大，故不需要辅助电源也能正常工作。所以并非所有传感器都要有辅助电源。3）工作原理电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小） ，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流） ，从而完成了将外力变换为电信号的过程。称重控制仪表选型采用 YH8319称重显示控制器如图3.10， PLC 外围接线图如图3.11 所示。本科毕业设计第20页共44页图 3.10 YH8319 称重显示控制器1）YH8319称重显示控制器功能介绍用于

38、需要将称重信号转换为数字信号的场合；开关量输出24VDC；可实现去皮、重量锁存、定量称量等功能； 可直接向 PLC的 I/O 接口输入重量对比信号； 6 位 LED显示，6 个状态指示灯； 16 个按键的键盘使操作便捷，思路清晰；方便快捷的累计功能；具有欠压指示及充电电路和电池过放电保护装置。 基于以上特点， 称重控制器可实现定量称量，当称重传感器的重量信号达到称重控制器的设定重量时， 称重控制器传给 PLC称重完成信号，由 PLC控制电机。2）称重显示控制器简介称重仪表也叫称重显示控制仪表，是将称重传感器信号（或再通过重量变送器）转换为重量数字显示，并可对重量数据进行储存、统计、打印的电子设

39、备，常用于工农业生产中的自动化配料，称重，以提高生产效率。在工企业中应用的称重仪表性能指标通常用精确度（又称精度） 、变差、敏锐度来形貌。仪表工校验仪表通常也是调校精确度，变差和敏锐度三项。变差是指称重仪表被测变量 （可明白为输入信号） 多次从差异偏向到达同一数值时，仪表指示值之间的最大差值， 大概说是仪表在外界条件稳固的环境下， 被测参数由小到大变革（正向特性）和被测参数由大到小变革（反向特性）不划一的程度，两者之差即为仪表变差。可靠性 称重控制仪表可靠性是化工企业仪表工所寻求的另一紧张性能指标。可靠性和仪表维护量是相反相成的，仪表可靠性高阐明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量就大。

40、 对付化工企业检测与进程控制仪表， 大部门安置在工艺管道、种种塔、釜、罐、器上 .称重仪表在称重传感器中的稳固性在划定事情条件内，称重仪表某些性能随时间连结稳固的本领称为稳固性（度） 。仪表稳固性是化工企业仪表工非常体贴的一天性能指标。由于化工企业利用仪表的环境相比拟力恶劣，被测量的介质温度、压力变革也相比拟力大，在这种环境中投入仪表利用，仪表的某些部件随时间连结稳固的本领会低沉，仪表的稳固性会降落。 徇或表征仪表稳固性尚未有定量值，化工企业通常用仪表零漂移本科毕业设计第21页共44页来衡量仪表的稳固性。 称重仪表稳固性的优劣直接干系到仪表的利用范畴，偶然直接影响化工生产， 稳固性不好造成的影

41、响每每双仪表精度降落对化工生产的影响还要大。稳固性不好仪表维护量也大，是仪表工最不盼望出现的事情。称重仪表的敏锐度偶然也称 放大比 ，也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增长放大倍数可以提高仪表敏锐度，单纯加大敏锐度并不变化仪表的基天性能，即称重仪表精度并没有提高，相反偶然会出现振荡征象，造成输出不稳固。仪表敏锐度应连结恰当的量。1L2L3LNL1重显示控制器1IIIIIIII2ML图3.11称本科毕业设计第22页共44页3.2 PLC 选型地址分配表表 3.2 I/O 地址分配表启动IQ0.0SF00.0给料机 QA1停止IQ0.1SF130.1给料机 QA2米糠称重IQ0.2控制器0.2给料

42、机 QA3麸皮称重I0.3给料机 QA4Q0.3控制器豆饼称重I0.4给料机 QA5Q0.4控制器鱼粉称重I0.5称重门电机正Q0.5控制器转 QA6酵母粉称重I0.6称重门电机反Q0.6本科毕业设计第23 页共44 页控制器转 QA7米糠低料位放料、除尘电机Q0.7I0.7QA8传感器麸皮低料位混合仓门电机Q1.0I1.0正转 QA9传感器豆饼低料位混合仓门电机Q1.1I1.2反转 QA10传感器鱼粉低料位混合电机正转Q2.0I1.3QA11传感器酵母粉低料混合电机反转Q2.1I1.4QA12位传感器1 米糠报警出料、除尘电机Q2.2Q2.3QA13灯2 麸皮报警4 鱼粉报警灯Q2.6Q2.

43、4灯3 豆饼报警5 酵母粉报警灯Q2.7Q2.5灯选用西门子 S7-200、CPU224，扩展模块选用EM222。的组成各种 PLC的组成结构基本相同，主要有CPU,电源，存储器和输入输出接口电路等组成。 PLC的结构框图如图3.12 所示本科毕业设计第24页共44页接输CPU输驱受入出动现接接受场控口存储器口信单单元号件元元电源部分编程设备图 3.12 PLC的结构框图1）中央处理器（ CPU）中央处理器（ CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。 CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/ 输出接口电路相连接。CPU是 PLC的核心，它按 PLC

44、中系统程序给与的功能控制 PLC有条不紊的地进行工作。用户程序和数据事先存入存储器中，当 PLC处于运行方式时， CPU按循环扫描方式执行用户程序。CPU的主要任务是控制用户程序和数据的接受与存储；用扫描的方式通过I/O 接口接受现场信号的状态或数据，并存入输入印象寄存器或数据存储器中；诊断 PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传输、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出印像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。不同型号的 PLC其 CPU芯片是不同的

45、， 有采用通用 CPU芯片的，有采用厂家自行设计的专用 CPU芯片的。 CPU芯片的性能关系到PLC处理器控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。PLC的功能随着 CPU芯片技术的发展而提高和增强。2）存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序， 并固化在 ROM内，用户不能更改。本科毕业设计第25页共44页它使 PLC具有基本的功能， 能够完成 PLC设计者规定的各项工作。 系统程序的内容主要包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块与系统调用管理程序。用户存储器包括用户程序存储器和用户

46、数据存储器两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的应用程序。 用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是RAM、 EPROM、EEPROM存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等。PLC使用的存储器类型有三种：ROM、RAM和 EEPROM。只读存储器（ ROM）： ROM的内容只能读出，不能写入。ROM一般用来存放PLC的系统程序，该部分程序和数据由生产厂家直接烧制完成，用户不能修改。随机存取存储器（ RAM）：该类存储器用来保存PLC内部元器件的实时数据。RAM是

47、读 / 写存储器，其中的数据实时改变。 RAM的工作速度高，价格便宜。它是易失性的存储器，断电后，存储的信息将会丢失。可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）：是非意失性的，兼有ROM的非意失性和RAM的随机存取优点。用来存放用户程序和要长期保存的重要数据。3）输入 / 输出单元PLC的输入输出信号类型可以是开关量、模拟量。输入输出接口单元包含两部分：一部分是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。输入单元接收来自用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。 外部接口电路将这些信号转换成 CPU能够识别和处理的信号， 并存入

48、输入映像寄存器。 运行时 CPU从输入映像寄存器读取输入信号并结合其他元器件最新的消息， 按照用户程序进行计算， 将有关输出的最新计算结果放到输出映像寄存器。 输出映像寄存器由输出点相对应的触发器组成， 输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出， 以驱动电磁阀、接触器、指示灯等被控设备的执行元件。4）电源部分PLC一般使用 220V 的交流电源或 24V 直流电源，内部的开关电源为 PLC的中央处理器、存储器等电路提供 5V、 12V、24V 等直流电源，整体式的小型 PLC还提供一定容量的直流 24V 电源，供外部有源传感器使用。 PLC所采用的开关电源输入电压范围宽、本科毕业设计体积小、效率高、抗干扰能力强。5）扩展接口第26页共44页扩展接口用于将扩展单元或功能模块与基本单元连接，使 PLC的配制更加灵活， 以