饲料配料称重控制系统设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6062】
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饲料
配料
称重
控制系统
设计
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6062
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,52页,20000字左右.
英文翻译一份.
开题报告一份.
选题表一份.
图纸共5张:
A0-控制面板.dwg
A0-流程图.dwg
A0-驱动电路图.dwg
A0-梯形图.dwg
A0-系统装配图.dwg
- 内容简介：
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摘要 为了改变饲料厂中传统自动称重效率低、精度差等缺点，本系统采用了工业上使用最广的一种工业控制 可编程控制器作为主控制机。可编程控制器（ 为工业控制用计算机已经广泛应用到工业的各个领域，这是电控设备更新换代的一 次变革，本系统介绍了从 列可编程序控制器为主控机，配有多种智能外设而组成的集测量、控制、管理于一体的自动配料、称重系统。本系统叙述了 十种饲料进行自动配料、称重、卸料同时配有系统功能。还介绍了配料过程及控制策略、硬件、软件设计，提高精度的若干措施。 关键词： 饲料、配料 、控制、可编程序控制器、称重控制、 LC as an in is a in is lf a as Is kf as aw an on of an on of of as as 目 录 摘要 . . 一章 绪论 . 1 国饲料的发展状况和未来前景 . 1 料工业的组成 . 3 编程控制 器在配料称重系统中的应用情况 . 3 统方案 . 3 料控制软件设计 . 4 论 . 6 编程序控制器简述 . 6 编程序控制器的定义 . 6 编程序控制器的特点 . 6 第二章 系统的结构及功能 . 10 统结构组成 . 10 统特点 . 10 统功能为 . 10 统主要组成 . 11 料仓 . 11 称重料斗 . 11 重传感器 . 12 第三章 系统的工作原理及各功能模块的实现 . 18 工 作原理和系统功能介绍 . 18 系统功能 . 18 工作原理 . 18 硬件电路设计 . 19 可编程序控制器的选择 . 19 输入输出接口电路 . 20 可编程控制器的基本原理 . 21 可编程控制器内部的硬件框图 . 22 系统电气控制 . 22 软件设计 . 25 系统程序框图 . 25 系统各功能模块梯形图 . 25 第四章 程序的编制 . 28 结论 . 44 致谢 . 46 主要参考资料 . 48 科技译文英文 . 50 科技译文中文 . 58 第一章 绪论 1 第一 章 绪论 国饲料的发展状况 和未来前景 饲料 工业的发端 ,一般认为起始于 1875年美国勃兰顿福特公司和威斯康星州丰拉克拉市的国家食品公司所创建的犊牛饲料加工公司。到了 20世纪 40年代，在美国出现了大型化的配合饲料工厂，能生产复杂的配方饲料。而到 70年代，美国建成了全部计算机化的 自动化现代饲料工厂。 60年代到 80年代，是欧美日等国家饲料年产量迅速增加的时期。美国年产量达到 10500万吨，日本也有很高的产量，而那时的韩国年产量也有 430万吨。我国在 1965年在河北建成年产仅 2吨的混合饲料加工厂。从此可看出我国饲料工业起步较西方晚了 80年。 我国在改革开放以后，饲料工业获得了举世瞩目的成就，基本上建起了现代饲料工业的合理架构，为今后发展壮大打下良好基础 。 20多年来，特别近 10年来，饲料工业年平均以 10左右速度增长，发展成为门类比较齐全，功能比较完善的产业体系，实现了饲料产量、产值、利 税和就业人数的同步增长。 2002年饲料产品总产量达 8200万吨，饲料加工业产值在 2000亿元左右。 目前，我国饲料工业的发展进入了成熟阶段，由数量的扩张、快速发展，转向优化结构、稳步提高，所有制构成向多元化发展，企业组织向大型化、集中化方向发展，产品向名品化、系列化方向发展，产品结构也在调整。这些变化趋势，随着市场化程度的提高、竞争的加剧而日趋明显。 进入“九五”后期，饲料工业发展的速度明显放慢，一些制约我国饲料工业进一步发展的瓶颈问题，如饲料原料问题、饲料企业科技、管理水平问题、饲料安全问题、政府部门 的宏观管理与支持等问题逐渐暴露出来，如何面对和解决这些问题，成为“十五”期间及之后，我国饲料工业能否实现持续、良性发展的关键。 当前，饲料行业发展具有地区发展不平衡、饲料业与养殖业相互依存、饲料产品结构发生变化、饲料企业转换经营策略、主原料价格波动大等特点。在资本结构方面，我国饲料业形成了以民营资本（含外资）为主的产业资本结构。从数量上看，中国目前已有 300多家外资饲料企业， 90的饲料企业都是民营企业。这种产业资本结构决定了较为开放的产业政策，并形成了竞争激烈的市场结构。 我国的饲料工业仍然有着广阔的 发展前景，在“种植业一饲料业一养殖业“的茂名学院本科毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 2 产业链条中，饲料业是中间一环。饲料是发展养殖业的重要支柱，饲料加工是发展农产品加工的重要途径，饲料卫生质量是提高动物源性食品安全的重要保障。 2007年我国饲料行业面临良好的发展机遇。目前饲料占畜牧业生产成本的 70以上，对畜牧业的科技贡献率超过 40。 2007年畜禽产业发展形势良好，畜禽产销形势整体上会好于 2006年，畜产品价格趋于稳定，不会产生大的振荡。 2006年 7月份以来，养猪形势开始复苏，生猪价格稳步上升，养猪业开始由亏损、保本走向赢利。按照生猪产业经济规律 分析， 2007年 3月前后，将迎来养猪业新一轮波峰，然后缓慢地回升；家禽业呈现恢复性发展，但年度禽流感疫情对其影响较大， 2007年国内禽流感疫情是否发生，这是决定本年度养鸡业产销形势的决定性因素。蓄禽养殖的发展会使饲料需求增加，为饲料业的发展创造了条件。此外，海水鱼饲料市场空间巨大。 我国饲料行业处于稳定发展期，目前全国有饲料企业 15500多家，从业人员约50多万人。中国饲料业改革开放后年平均发展速度保持在 20以上。已完成了从手工作坊式的生产到世界第二大饲料生产国的飞越，成为我国重要的支柱产业之一。我国产业 规模大幅提高，总产量突破 场竞争加剧，利润趋于平均；行业盈利模式为更多依赖总量增长的盈利模式。 2007 2015年，世界营养不良的人口将削减一半，其间，肉制品将会以每年 2的速度增长，特别是加快猪肉和禽肉增长。这将促进世界添加剂，尤其是蛋氨酸和赖氨酸需求量的增加。 2010年我国畜牧业产值占农业总产值的比重将努力达到 38。亚洲人偏爱猪肉，是以禽流感似乎促进了我国的猪肉产业化进程，促进了饲料需求。牛奶产量也日益依赖工业饲料投入。预计 2015年饲料需求量 21723万吨，其中猪饲料 8549万吨，占 肉禽饲料 1195万吨，占 蛋禽饲料 5203万吨，占 反刍动物饲料 1671万吨，占 奶类消耗 1566万吨，占 水产饲料 3539万吨，占 我国饲料行业未来发展三大趋势。一是由于国民经济（ 稳定快速增长、畜牧业巨大的发展空间将带动饲料行业增长，我国饲料总量将继续保持稳定增长；二是居民消费结构优化将扩大对水产品和牛羊肉的需求比重，从而推动水产和反刍饲料的快速增长；三是未来我国饲料行业集中度会逐步 提高，优势企业将得到发展壮大。在新农村建设政策影响下的饲料行业出现新的特点。在新农村建设背景下行业将会迎来新的投资机会，同时也会面临各种投资风险。 第一章 绪论 3 料工业的组成 饲料工业包括五大部分：原料与饲料资源工业、饲料添加剂工业、饲料加工工业、饲料加工机械工业和技术服务体系。 饲料加工机械设备是饲料加工生产过程的生产工具，是饲料制造科学技术的载体，也是现在饲料工业最重要的物质技术基础。而配料技术是饲料加工技术的重点之一，它的配料精度直接影响到配合饲料的品质 ， 是饲料厂生产过程中的关键性环节。配料是采用特定的配料 装置按照饲料配方的要求对多种不同品种的饲料原料进行准确称量及混合的过程。配料装置的核心设备是电子配料秤。在电子配料秤的使用当中采用微机控制进行称重配料可以对称量误差进行自动补偿保证配料的准确性还可以通过微机的键盘和显示器方便地进行人机对话完成参数设置检查和修改工艺设定值并监视称重配料的生产过程发现故障及时报警。使用微机还可以调用管理程序，通过建立的模型自动完成对称重配料系统的控制。采用微机控制称重配料系统可降低原料消耗提高产品质量实现生产过程的科学管理。因此对饲料厂配料系统实行自动化控制显得尤为重要，开发一 套配料控制系统，用于保证配料精度，提高生产效率，稳定工艺状况，强化生产管理。 编程控制器在配料称重系统中的应用情况 近年，饲料工业在取得迅速稳步发展的同时，饲料加工工艺及设备也取得了长足进步。饲料厂的配料混合工艺也随技术进步而丰富多样。饲料厂的配料混合工艺及其周期长短，对产量和生产成本有着直接的影响。我国饲料厂的配料混合工艺以重量式为主 。下面以 序自动控制饲料生产进行阐述。 统方案 通过对比分析，我们知道多料数秤配料混合工艺能够显著缩短饲料的配混时间，从而大幅度提高产量，节省建 设资金，因此，本系统的配混工艺由原来的多料一秤改为多料双秤同时配料工艺。系统的控制系统，根据集散控制系统的构成原理，将原来的计算机集中控制改为由 和 成的上下位机控制系统。其中， 主要完成配方管理、监控、显示等操作， 行过程控制。上下位机的通信联络，依靠串口通信来实现。生产管理软件和控制软件通过自行开发完成，这样可以降低开发成本，同时，增加软件的实用性和针对性。饲料自动配料系统由喂料器、计量斗、称重传感器、 、编程控和执行机构等组成，见图 1 茂名学院本科毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 4 图 1料自动配料系统 本系统的运行过程是先由上位计算机将原料配方数据传到下位机 后再由行控制。喂料器将各种原料按配方要求分别送到大、小配料秤，在配料秤内进行配料。其结果通过重量传感器检测后，信号经 A/D 转换模块和称重显示控制仪传回料完成后， 照控制程序打开料门，原料进入混合机进行搅拌，达到要求后，在 控制下，料门开启出料。 料控制软件设计 配料是饲料生产的关键工序，其配料精度直接影响饲料产品的质量。由于落差、进料冲击、工艺参数、物料性质等 的变化，使配料系统的模型具有非线性和时变性。为提高系统对环境变化的适应能力，改善或消除落差等因素对精度的影响，采用了对落差进行预测和配料量的逼近控制，以改善配料精度。配料系统的主要设备是喂料器和配料秤。进料量通过喂料器电机的开断来控制。此外，配料系统还包括对秤斗和混合机卸料门开关的联锁控制。配料系统采用八仓二秤配料称重工艺，其中大秤对应 5 个仓，小秤对应3 个仓。工作时，两台配料秤同时进料， 2 台秤进行控制。喂料器采用螺旋式，过相应的控制软件，根据所编排的进料次序，顺序控制各物料所对应喂 料器电机的启停。配料量的大小由配方计算决定。 序设计思想为了使 成配料控制的功能， 要具有重量信号输入、重量信号处理、处理结果输出等功能。下面就介绍一下 序是如何完成这些功能的。 1、 两台配料秤的重量信号分别经称重显示控制仪和 A/D 转换后进入 称重显示仪输出的是并行 ，经过程序转换成二进制码，存储 第一章 绪论 5 在 数据寄存器中。 2、 根据配料工艺的要求，所有原料的加料过程都包含点动过程，以保证配料的精度。配料系统的操作人员输入原料配方，配方包括了各种原料的给 料量、提前量和精度，它们与配料过程的关系是：当原料重量 发热 电动机运行时，必须保证电动机的实际最高工作温度0 （电动机绝缘的允许最高工作温度） 过载能力 在短期工作时，电动机在短期内承受高于额定功率若干倍的负载功率时仍可保证0 ，故此时，过载能力是决定电动机容量的主要因素。 即 启动能力 由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，所以为使电动机能可靠启动，必须保证 系统电动机属于短时工作制的电动机，这类电动机铭牌上所标的额定功率 对应的。如果实际工作时间 同时，就应先将a，这可根据等效功率法加以换算，即： P 2 ps=pp ta/电动机类型选择的基本依据是力求结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉。本系统不要求调速，对启动性能无过高要求。所以选用一般鼠笼式异步电动机，对料仓不茂名学院毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 24 要求调速，对启动性能无过高要求。所以选用一般鼠笼式异步电动机，对料仓开关门电机要求经常启动、制动、正反转。则可选用鼠笼异步电动机，本系统不需要 调速，异步电动机可直接与机械相连接。 综上所述，系统选用 率为 20、 系统控制电器的选择 本系统电源开关选用刀开关（最好选用带有来弧装置），用于不需要经常切断与闭合的交流低压电路。在额定电压下其工作电流不能超过额定值，在对配料称重的自动控制与手动控制的转换中，选用盒式转换开关，它有许多对动触片，中间以绝缘材料隔开。装在胶木盒里，它是由一个或数个单线旋转开关叠成的，用公共轴的转动控制之。 除上述电器之外，系统选择用来保护电动机过载的热继电器，它在保护三相异步电动机时，至少要用有两个 热元件的热继电器，从而在不正常的工作状态下，也可对电动机进行过载保护，而且系统所用开关均为按钮开关，用来控制电动机的启、停、正转、反转。为保证电动机能正常工作，还需要加上一些稳压保护装置，防止其它电动机的启停引起的影响。 在称重完毕之后，料斗放料需加放料电磁阀。 3、 电机的调速： 本系统的电机调速为降压调速，就是在适时给电机串上分压电阻，给电机分压。原理图如下： 图 3动机接线图 4、 电机的制动： 给料器电机在调速后，速度较小，在断电后可自然制动，无需另加制动装置。因为在电机断电时 ，料仓门已关闭，电机的短时转动对配料没有影响。 第三章 系统的工作原理及各功能模块的实现 25 软件设计 系统程序框图 根据工艺要求，系统的程序流程图如下图所示，图中仅 以 1#料仓为例 。 图 3统的程序流程图 系统各功能模块梯形图 依照工艺要求和程序流程图，下面简单介绍一下实现各部分主要功能所用的程序部分以及其工作原理 1、 断电记忆功能 下面以 2#料仓为例说明。 在系统程的开始，设置以下跳转指令程序。 图 3转指令程序 软元件中间继电器 按钮对应的元件， 动后是闭合的。也就是说只要 合，就执行跳转指令，直接跳到2#料仓对应的标号段。 在 2#料仓对应的标号段 的程序开头，有以下指令 茂名学院毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 26 图 3锁指令 此指令是自锁指令，能在断电后保持记忆。 2、 空仓报警： 在配料过程中，如有料仓没有料了，系统会发出报警并自动跳转到程序结束。如下图指令所示： 图 3仓报警并跳转 3、 暂停功能： 在配料过程中，如有需要，可以按下暂停按钮，系统会暂停，并能自动记忆到达的工步。再按开始键，系统接上 次继续配料。但如果不是按暂停按钮，而是按停止按钮，系统不记忆，在开始后，重新开始配料。如下图指令所示： 图 3停、停止指令 停止指令与暂停指令的区别是在记忆功能指令里多加了一个常闭触点。如下图： 第三章 系统的工作原理及各功能模块的 实现 27 图 3电记忆 4、 选仓功能： 根据需要，可以任意选定料仓配料，只需在控制面板上的料仓选定区上按下相应的按钮，即可选上相应的料仓。对于没有选上的料仓，系统自动跳过。如下图指令所示： 图 3仓功能指令 茂名学院毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 28 第四章 程序的编制 茂名学院毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 30 0 0 1 2 057 13 4 5 062 16 7 8 9 0 9 8 7 2 3 4 5 8 9 0 1 4 5 6 7 0 1 2 3 6 7 8 9 2 3 4 5 8 9 0 1 4 5 6 7 100 01 02 03 06 07 08 09 12 13 14 15 16 17 20 22 24 29 34 36 38 39 40 41 42 43 44 45 47 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 四章 程序的编制 31 165 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 82 83 84 86 87 88 14 189 90 91 93 94 96 97 98 99 00 01 02 03 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 19 220 21 22 23 26 0 228 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 42 44 46 51 56 58 60 61 62 63 64 65 16 266 67 69 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 04 305 06 名学院毕业设计：饲料配料称重控制系统的设计 32 308 09 10 11 12 13 15 16 18 19 20 21 22 23 24 25 100 328 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 41 42 43 44 45 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