毕业设计（论文）-PLC皮带秤控制系统硬件设计.doc

I摘要随着传感器、电子技术和微机技术的崛起，称重技术得到了迅速发展，称重在数字化，智能化等方面有长足的进步，称重装置的研究与开发也进入了一个段。皮带秤等衡器更是作为一种新兴的高技术产业而受到世界各国的普遍关注，用新技术，开发各种自动称重系统，提高动态称重的准确度，加强网络功能是发展的重点。我国的衡器产业己初具规模，但高档次衡器产品技术水平落后，具有自主知识产权的高档次衡器产品对发展我国的衡器产业具有重要意义。随着传感器技术、电子仪表技术的发展，可以输出电信号的速度传感器及称重传感器迅速取代了机械式皮带秤的相应机构，而对速度、重量信号进行放大处理及实现各种运算都可以放在电子仪表中完成，称量精确度提高了，秤架结构简化了，因此电子皮带秤迅速全面地取代了机械式皮带秤。但机械式皮带秤在其长达六十年左右的发展过程中也为皮带秤的使用积累了丰富的应用经验，没有机械式皮带秤的昨天，就没有电子皮带秤的今天。关键词可编程控制器；传感器；皮带秤IIAbstractAlongwithspreadafeelingmachine,electronicstechniquetechnicalwithtinymachineofrising,weighedatechniquetogetaquickdevelopment,weighatthenumeralturn,theintelligenceturnetc.containsubstantialprogressandresearchanddevelopmentwhichweighdevicealsogotintoasegment.BeltweightHengmachineisalsoconductandactionsakindofnewlyarisenandhightechniqueindustrybutbesubjectedtoaninternationalcommunityofwidespreadconcern,useanewtechnique,developvariousautoweighsystem,raisetheaccuratedegreethatdynamicstateweigh,strengthenthenetworkfunctionisthepointofdevelopment.Hengmachinetheindustrypersonalbeginningofourcountryhasscale,butupscaletimetheHengmachineproducttechniquethelevelfallbehind,haveanindependentintelligentpropertyrightofupscaletimeHengmachineproducttodevelopmentourcountryoftheHengmachineindustryhaveimportantmeaning.Alongwithspreadafeelingmachinetechnique,thetechnicaldevelopmentoftheelectronicsappearance,canoutputtedthespeedoftelecommunicationnumbertospreadafeelingmachineandweighedtospreadafeelingmachinetoquicklyreplacecorrespondofthemachinetypeleatherbeltsteelyardorganization,buttothespeed,weightsignalcarryonenlargingaprocessingandcarryoutvariousoperationscanputintheelectronicsappearancecompletion,measuredaccuracytoraise,thesteelyardstructuresimplified,soelectronicsleatherbeltsteelyardquicklyandcompletelyreplacedthemachinetypeleatherbeltsteelyard.Butthemachinetypeleatherbeltsteelyardwasalsotheusagebacklogofleatherbeltsteelyardinitaslongasaround60yearsofthedevelopmentprocessabundantofappliedexperience,thereisnoyesterdayofmachinetypeleatherbeltsteelyard,havenotodayofelectronicsleatherbeltsteelyard.KeywordsPLC；spreadafeelingmachine；transducer；leatherbeltsteelyard第I页共42页目录摘要.IAbstract.II引言.11绪论.21.1皮带秤配料自动控制系统简介.21.2问题的提出及解决方案.32皮带秤配料系统的整体设计.52.1系统工作原理及工作过程.52.2系统整体工作框图.53皮带秤配料系统中的PLC硬件选型与设计.73.1PLC的基本知识.73.2S7-300简介.103.3PLC的选型要点.123.4PLC的中央处理器CPU的选型.133.5PLC数字量输入/输出模块的选型与线路连接.143.6PLC的模拟量输入模块的选型与线路连接.153.7模拟量输出模块的选型与线路连接.163.8PS307电源模块容量计算及选型.164皮带秤配料系统中的工业控制计算机.184.1工业控制计算机简介.184.2IPC的技术特点.184.3IPC的主要结构.184.4IPC的硬件组成.194.5工控机与PLC的通讯.204.6皮带秤配料系统中工控机的选型与配置设计.215皮带秤配料系统中的传感器和变频器的设计与选型.245.1传感器.245.2接触器.305.3变频器.34结束语.40参考文献.41谢辞.42河北联合大学学士学位论文第1页共42页引言本次设计为皮带秤控制系统的硬件设计，该系统的基本功能是实现八路皮带自动配料，最终生产出具有配料精确，快速产品的系统。该系统广泛使用在水泥、冶金、陶瓷等工业生产中。本设计我们用到了研华IPC-610-H作为系统上位机，S7-300的PLC和各个模拟或数字量输入输出模块，控制圆盘给料机的变频器以及称重传感器等，以下几个章节对系统硬件配置，硬件链接，硬件选型以及个别模块容量计算进行将详细具体地介绍。河北联合大学学士学位论文第2页共42页1绪论1.1皮带秤配料自动控制系统简介皮带秤配料自动控制系统总起来说就是运用各种自动控制技术完成各种原料的称重、配比、混合、运送等相应工艺操作的控制系统。皮带秤配料系统在水泥、冶金、化工等许多生产领域都有着广泛的应用。1908年，美国一个年轻人赫尔伯特梅里克发明了一种皮带输送机使用的城中设备，那是根据皮带速度和重量用机械方法运行无聊舒服量计算的世界上第一胎动态称重设备，这一发明完全改变了原有测量固体物料流量的方法。这是根据重力测量固体物料流量的设备后来被称为梅里克型机械式皮带秤。滚轮皮带秤由重力传递系统、滚轮、计数器和速度盘组成。速度盘转速正比于皮带速度。滚轮滚动的角速度正比于皮带上通过的物料量。滚轮在速度盘上滚动的位置由物料的重力大小来调整。当皮带上没有物料时，滚轮靠近速度盘中心，转速为零，计数器不累计；当皮带上有物料时，滚轮随着重力变大向周边移动，并带动计数器记下皮带上通过的物料总量。电子皮带秤使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。称重时，承重装置将皮带上物料的重力传递到称重传感器上，称重传感器即输出正比于物料重力的电压(mV)信号，经放大器放大后送模数转换器变成数字量A，送到运算器；物料速度输入速度传感器后，速度传感器即输出脉冲数B，也送到运算器；运算器对A、B进行运算后，即得到这一测量周期的物料量。对每一测量周期进行累计，即可得到皮带上连续通过的物料总量。电子皮带秤承重装置的秤架结构主要有双杠杆多托辊式、单托辊式、悬臂式和悬浮式4种。双杠杆多托辊式和悬浮式秤架的电子皮带秤计量段较长，一般为28组托辊，计量准确度高，适用于流量较大、计量准确度要求高的地方。单托辊式和悬臂式秤架的电子皮带秤的皮带速度可由制造厂确定，适用于流量较小的地方或控制流量配料用的地方。称重显示器主要有数字显示和汉字显示两种，汉字显示为数字显示的升级产品。称重显示器有累计和瞬时流量显示，具有自动调零、半自动调零、自检故障、数字标定、流量控制、打印等功能。河北联合大学学士学位论文第3页共42页汉字显示除此之外还能显示速度。汉字显示在操作时有功能显示，能更好的帮助使用人员操作。电子皮带秤，由秤架，测速传感器，高精度测重传感器，电子皮带秤控制显示仪表等组成，能对固体物料进行连续动态计量皮带秤配料控制系统可以分为三种实现形式：（1）以继电器，接触器等电器设备来完成每一步的顺序控制。这种控制系统的自动化程度低，而且许多地方都需要人来手动完成，不仅工作效率低控制精度也难以提高。现已经基本被淘汰。（2）以单片机控制皮带秤配料自动控制系统。它具有价格便宜功能强大。既可以用于价格低廉的民用产品也可用于昂贵复杂的特殊应用系统。自带完善的外围接口，可直接连接各种外设，有强大的模拟量和数据处理能力。体积小，功耗低可用于电池供电的便携式产品。有高级语言支持，编程效率高，可移植性好的优点。但是它编程方法复杂，不容易上手。抗干扰能力差。（3）以可编程控制器（PLC）技术取代继电器，接触器等电器设备来完成控制。PLC具有容易开发，编程较简单，可靠性高，稳定、安全，功能强大，抗干扰能力强，有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统的优点。但是PLC的造价过高，体积大，功能扩展需要较多的模块，不适合大批量重复生产。1.2问题的提出及解决方案本课题的提出是由于：皮带秤配料系统在诸多行业的工业生产过程中占有及其重要的地位，皮带秤配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到生产的产品质量。除此之外，我们还要求能够实现大规模的生产，这就要求我们对以往的系统进行改进。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、大规模的快速的皮带秤配料对工业企业生产有极为重要的意义。以前在这类控制中大多是以继电器，接触器等电器设备来或是用单片机来完成控制，自动化程度低，规模小，稳定性和安全性也小。现在，随着可编程控制器（PLC），组态软件以及变频皮带秤技术的发展迫切的要求我们要能够使用PLC实现皮带秤配料系统的自动控制。首先PLC技术的具有很多优点如可靠性高，抗干扰能力强，适应性强，应用灵活。多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便。编程方便，易于使用。梯形图语言和顺控流程图语言使编程简单方便。控制系统设计、安装、调试方便。维修方便，工作量小。河北联合大学学士学位论文第4页共42页功能完善。除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能块，还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，既方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。组态软件技术具有直观，实时控制的特点广为使用。变频皮带秤技术优点变频皮带秤技术是近十几年来迅速发展起来的比以往任何皮带秤方法更加优越的新技术，具有节能效果明显、皮带秤曲线平滑、皮带秤过程简单、安全可靠、保护功能齐全、起动性能优越、自动化程度高等特点，被应用到工业生产控制过程中的任何场合，显著的节能效果也给众多的企业带来了巨大的经济效益，变频器现已形成了与电机相配合的不同功率、不同用途的系列化产品，具有多种速度切换、加减速时间的外部设定、V/F曲线设定