PLC在配料生产线上的应用(共63页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：PLC 在配料生产线上的应用学生姓名： 学 号：096专 业：电气工程及其自动化班 级：0 2 班指导教师：教授精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业PLC 在玻璃配料生产上的应用在玻璃配料生产上的应用摘要摘要现有的配料控制系统普遍配料精度不高、稳定性差，随着控制理论、电子通信技术的发展，传统的配料控制系统也面临信息化、自动化的变革。本设计分析了玻璃配料的工艺流程，用 PLC 的控制系统代替原由单片机、继电器和称重仪表等组成的控制系统。该配料系统由 PLC、上位工控机、称重传感器等组成，针对控制要求对一些元器

2、件进行了设计和选型。传统的 PLC 控制系统通过 I/O 设备与 PLC 的 I/O 模块相连，PLC 通过模拟量或开关量控制和监测现场设备，传输信号易受现场环境干扰。因此，引入现场总线控制系统，建立分布式的 PLC 控制系统，实现传输信号的数字化。本设计主要内容包括以下部分：1、介绍玻璃的发展过程及玻璃配料现状。2、分析玻璃配料系统的工艺流程。3、配料系统软件设计。4、利用 PLC 编程软件 STEP7 进行程序设计实现玻璃配料过程，利用组态界面表示玻璃配料生产过程。关键词关键词: PLC； 配料系统；组态； 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业The application of P

3、LC in glass batch productionAbstractNow common ingredients existing batching control system precision isnt high, and poor stability, with the development of control theory, electronic communication technology, The traditional ingredients also faces the change of informatization, automation control s

4、ystem. This design analysis of the glass batch process, with PLC control system instead of previous MCU, relay and control system is composed of weighing instrument and so on. The batching system consists of PLC, industrial control, weighing sensor and so on, for some components to control the desig

5、n and type selection. Traditional PLC control system via I/O devices are connected to the I/O module of PLC, PLC with analog and switch quantity control and monitoring of field equipment, transmission interference signal is vulnerable to the environment. Therefore, the field bus control system is in

6、troduced to set up a distributed PLC control system, realize the transmission of digital signal. This design main content includes the following parts: 1, introduce the development process of the glass and glass industry status quo. 2, analysis of glass ingredients system process flow. 3, batching s

7、ystem software design. 4, the use of PLC programming software STEP7 programming realization of glass batch process. Using the configuration interface said glass batch production process.Key words: PLC; Batching system; The configuration目录目录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第一章第一章 绪论绪论精选优质文档-

8、倾情为你奉上专心-专注-专业1.1 课题背景及意义课题背景及意义在生产过程中，有的产品是将几种原料按一定比例混合，通过配置加工而成。所以配料过程就是按一定比例混合原料的过程。其中是否按预先设定的混合比例进行混合，直接关系最终产品的质量。配料质量控制的优劣直接影响生产能否顺利进行【1【。如果配料的质量不能达到要求，不仅会造成原料和能源的浪费，还可能会影响产品的质量、产量，甚至会因配料失误造成整个生产事故。所以，要保证配料的速度，提高配料过程中的精度，以便产品质量和生产的顺利进行， 原料配料是玻璃生产的首道工序。所以在生产玻璃过程中原料配料的准确、均匀和稳定是生产优质玻璃的主要条件。尤其是配料的设

9、备，需要同时对不同种原料进行准确的称量、混合、输送和投料，一旦出现事故就会造成重大的经济损失【2【。一个现代化的大、中型玻璃池窑里有着一两千吨玻璃液，每天要投入上百吨配合料，而且在生产过程中各工序之间是连续作业，环环相扣，彼此影响很大，尤其是原料的配合，需要对好几种原料进行精确的称量混合、输送和投料，若出事将造成严重事故，在短时间内难以清除其影响，会造成重大的损失。因此原料的制备对玻璃生产具有非常重要的作用。称量部分是原料配料工艺的核心，合理的称重配料方式对实现原料的自动配料非常重要。因此，人们对称量配料过程提出了“快速、准确、连续、自动”的要求【3【。无论是人为因素还是设备因素都容易造成配料

10、错料，而引起玻璃质量的下降。若采用人工配料，因为现场的粉尘较大，所以很容易造成对人身体的危害。因此，提高配料系统的称量精度、系统的自动化水平和可靠性，对保障玻璃生产线优质且稳定的生产、改善工作环境和提高劳动生产有很重要的意义。因此，原料的配料自动化是现代玻璃工业发展的趋势。此外，饲料、食品、化工、等行业也离不开配料生产过程，需要通过自动配料控制系统实现生产的自动化【4【。虽然各个行业所用的物料和生产工艺不同，但配料控制系统所需要完成的任务基本相同，所以研究和开发一种自动配料控制系统具有一定的实际意义。1.2 玻璃配料工业现状玻璃配料工业现状玻璃工业在我国产业中不仅是一个重要的行业，也在经济建设

11、中起着非常重要的作用。随着经济的快速发展，玻璃配料行业也得到了相应的发展。20 世纪 80 年代后期，我国浮法玻璃出现了第一次发展的高峰，以年增长 35%的速度快速发展，远远高于当精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业时我国经济发展 10%的增长速度，玻璃工业的发展极为引人注目。近年来，玻璃生产行业的竞争日益激烈。所以，稳定并提高产品的质量、产量和增强竞争力成为玻璃生产发展的主要目标。因此，玻璃生产中的称重配料系统必须具有高性能、高速度、高可靠性和稳定性等特点，以满足现代化生产的要求【5】。目前我国玻璃工业中存在的主要问题与国际先进水平的差距主要表现在：资源和能源的消耗高，综合利用水平低，

12、整体技术、装备和管理水平与国际先进水平相比仍有很大的差距。因为产品结构不够合理，导致优质浮法和深加工率偏低。企业规模小、数量多、国际竞争力差。企业创新和自主开发能力较差，缺少具有驱动力的技术创新机制和能力。无序竞争现象比较突出【6【。我国在玻璃配料技术方面，仍然存在着设备装备不合理、工艺落后、产品单一和自动化程度低等方面的弊端，难以满足现代化玻璃工业发展的需要。随着计算机技术和控制技术的发展，以可编程控制器为基础的集散控制系统成为了当今浮法玻璃生产线控制系统的主流，日益成熟，它不仅解决了配料控制系统中存在的配料精度低，机电控制部分可靠性差的问题，而且还加强了数据库管理生产以及对生产过程的实时动

13、态监控。同时随着信息技术化、网络化向自动化领域的渗透，使自动化系统的体系结构面临一场大的变革【7】。1.2.1 配料系统的现状配料系统的现状通常情况下在配料生产过程中，要求不仅能够实现全自动、半自动和手动配料，并且可以在不同工作模式之间进行转换。配料控制系统必须要有很高的可靠性以保证系统正常连续的工作，若出现故障能够及时报警或紧急停车。目前，我国配料领域选用的控制系统种类很多种：1.2.2 直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统是利用计算机的分时处理功能直接对多个控制回路实现多种形式控制的多功能数字控制系统。计算机的输出直接作用于控制对象。直接数字控制系统是一种闭环控制系统。具有多功

14、能性、在线实时控制、分时方式控制和灵活性等特点，它结构紧凑、便于维护，有较强的抗干扰能力和控制精度、轻便灵活、方便操作。缺点是这种控制系统一切的信息交换都要通过中心计算机，一旦计算机出错，不易检查错误，容易造成整个系统的瘫痪【8】。所以这种控制系统在现代玻璃配料生产企业中很少应用。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 图 1.1 直接数字控制系统框图该系统由计算机通过检测装置对工业现场的过程参数进行采样，然后将采样值与存于存储器中的设定值进行比较，然后再根据两者的差值和相应于指定控制规律的控制算法进行分析和计算，形成所要求的控制信息，然后将其传送给执行机构以控制生产过程，用分时处理方式完

15、成对多个单回路的各种控制，如比例积分微分、前馈、非线性、适应等控制。同时，也可以根据需要将必要的信息用打印机打印出来或者在终端机的屏幕上显示。1.2.3 监督控制系统监督控制系统 监督控制系统又称为设定值控制系统。计算机监控系统是在操作指导系统的基础上演变而起来的。操作指导系统是一种开环控制结构，在该系统中计算机起到定时采集生产过程参数，并按照工艺要求以及指定的控制算法求出输入输出关系和控制量的作用，通过显示、打印和报警提供现场信息，方便管理人员对生产过程进行分析和调节等。计算机监控系统具有闭环结构，它可以根据生产过程的状态、环境、条件因素，按照预定的控制模型计算出生产过程的最佳给定值，并据此

16、对模拟式调节仪表进行自动整定，也可以进行顺序控制、最优控制以及适应控制运算，使生产过程始终处在最优工作状态【9】。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 1.2 监督控制系统框图该控制系统由监督控制计算机和数字控制计算机实现两级控制，SCC 计算机根据配料生产工艺信息和其它信息，管理并监控整个配料过程、改变 DDC 级计算机配料给定值；DDC 级计算机根据 SCC 计算机设定的配料给定值，实时控制称量配料。DDC级计算机可以是单片机，也可以是可编程控制器(PLC)。DDC 系统和 SCC 系统都属于集中控制型的系统，当这种系统集中很多的控制回路时，就会带来“危险高度集中”的问题，而使系

17、统的可靠性大为降低。这就要求直接数字控制由集中型向分散型转移，于是出现了“控制分散，信息集中”的集散型控制系统。1.2.4 集散型控制系统集散型控制系统集散控制系统又称为分散型综合控制系统（简称 DCS） ，是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的全新模式的分布式计算机控制系统。它将若干台微机分散用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，通过 CRT 装置、通信总线、键盘、打印机等，进行集中操作、显示和报警。如图 1.3 所示，集散控制系统按照分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合

18、信息管理级，形成分级分布式控制结构。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 1.3 集散控制系统框图DCS 通常采用若干控制器对一个生产过程中的多个控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并且能够进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。过程级主要由过程控制站、I/O 单元、现场仪表组成，是系统控制功能的实施部分。DCS 的控制决策由过程控制站完成，因此，控制程序是由过程控制站实现的。DCS 的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU、网络接口和 I/O 口组构成。DCS 中的 I/O 一般是模块化的，一个 I/O 模块上有一个或多个

19、 I/O 通道，用来连接传感器和调节阀。通过现场总线将操作站、现场控制器、I/O 组件进行连接，在这一层次内形成开放的、双向的、数字通信系统【11】。1.2.5 现场总线控制系统现场总线控制系统现场总线控制技术（FCS）是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。它依靠现场总线技术把具有检测和控制和通信能力的微处理芯片放入传统的测量控制仪表中，使它们各自具有数字计算能力、数字通信能力。FCS 采用简单的双绞线作为总线，把多个测量控制仪表连成网络系统，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个数字测量控制设备之间以及现场仪表与远程控制计算机之间实现数据传输和信息交换，从而形成适应实际需要的自动控制

20、系统【12】。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 图 1.4 现场总线控制系统框图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第二章第二章 玻璃配料控制总体设计玻璃配料控制总体设计2.1 玻璃配料工艺分析玻璃配料工艺分析 玻璃配料就是根据要生产的玻璃工艺性能指标将砂石、白云石、长石、纯碱、芒硝等各种原料按一定得比例通过称量系统精确称量后，通过集料皮带传送到混合机中进行干混，然后加适量的水进行湿混，然后经过原熔皮带将混合料送到玻璃熔窑窑头熔炼的过程【13】。图 2.1 玻璃配料工艺图工艺流程：依次启动窑头皮带、窑头料仓、提升皮带、原熔皮带、混合机、传输皮带，启动完成，然后各称量系统对砂石、

21、白云石、长石、纯碱、芒硝按预先设定好的称量方式各称加料，称量结束，系统检验是否满足排料条件，满足条件则按设定好的方式进行定时和顺序排料，传输皮带将混合料送入混合机混合。排料结束经过延时后，系统进行下一周期的加料。混合机先将混合料进行定时干混，然后加水进行湿混，定时时间到，排料门打开，将混合料排到原熔皮带，经原熔皮带送到玻璃熔窑窑头熔炼。完成一次配料周期。当混合机排料结束后进入下一配料周期。系统设置排废装置，精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业如果配料过程出现错误造成废料，则将其通过排废装置排出。2.2 玻璃配料系统的组成设计玻璃配料系统的组成设计完整的配料控制系统一般由给料系统、称量系统

22、、混合系统、碎玻璃控制系统、输送系统组成【14】。2.2.1 给料系统给料系统目前常用的给料系统有电磁振动给料系统、螺旋给料系统、料门给料系统、电磁阀给料系统等。电磁振动给料机采用卧式安装，多弹簧板结构，工作更加稳定、噪音低、放料平稳，给料速率调节方便，造价低，可以用于磨蚀性大的固体物料，适应的物料力度范围广。通过可控硅的半波整流，驱动给料机的电磁线圈按照工频振动产生向前的输送力。给料机的振动头为电磁线圈，送电后，线圈将以 50 Hz 的频率吸引、释放带动输料溜槽的衔铁，衔铁的振动使给料机对物料产生向前的推动力。通过调节可控硅的导通角来实现输送能力的大小，采用电位器或电压可连续的调整。螺旋给料

23、机，常用于物料流性较差或流动性强的物料。该给料系统给料平稳，适合超细粉物料。采用螺旋输送方式，它的入口段设计为变节距或变直径或两者都变化，以确保物料能从物料仓出口处均匀卸出，对于长宽比例大的物料仓出口更为合适，它的中部输送段是等节距或变节距的，使物料在螺旋输送槽中的充填率降低到 15%-40%，这样就能减小螺旋给料机的过送量，它的出口处或者出口段也可以根据物料的不同流动性能而有各种变化。比如说可以将最后一节螺旋做成双头以减小过送量的波动幅度，对于有显著黏着性的物料，可以将螺旋末端伸到出料口部分或在出口端前部的输送槽上做些直立刮板弄碎物料块。或者根据工艺需要，可以将螺旋给料机做成两个出口，也可以

24、让螺旋给料机中间进料、两端出料；有些物料的流动性能不好，使物料仓的不结拱临界出口宽度相当大，但是工艺上又不大要求喂料量大，这是可以采用双螺旋给料机甚至三螺旋给料机。所以说可以根据所需物料的具体流动性能和工艺要求，设计出功能良好的螺旋给料机。因此，螺旋给料机在玻璃配料中的使用进来日益普及。 料门给料系统适合物料流动性好，配料速度要求快，精度要求相对较低的场合。该系统通常使用双气缸实现料门两种开口大小或一大一小两料门，实现了既提高配料速度又提高精度的要求。在粗加料时，将料门全部打开或两个料门打开，达到一定量精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业时，将料门关闭一部分或将大料门关闭，进行细加料，达

25、到预定量时将料门全部关闭。对于一些液体原料可采用电磁阀给料系统。这种方式控制相对简单，也可采用双管路双电磁阀控制，以提高配料速度和精度。2.2.2 称重计量控制系统称重计量控制系统在配料之前，首先要对称量控制系统输入数据，包括要求供料的窑炉。料方序号或各组分的设定值、称量快慢切换值、悬浮量等。根据称量和排料的顺序，原料的称量方式可分为增量法和减量法以及累计称量，增量法称量是通过给料设备向称斗内加入规定数量的物料，然后由排料装置将称量斗中物料排空；减量法称量则是通过给料装置向称斗内加入大于规定数量的物料，然后由称量斗下的排料机将规定内的物料排出。增量法与减量发一般应用于排库形式，累计称量多应用于

26、塔库形式。目前，大部分玻璃生产线采用的是增量法和减量法相结合称量方式。增量称量法及其控制原理 增量称量法称量过程中，以进入到称量斗的物料量为最终配方值的称量方式称之为增量法。这种称量方式通过上料设备把原料从物料仓加到称量斗中，当达到设定值时停止加料，料斗下有一闸门，开启闸门放出所有已称好的原料，然后输送到混合机。这种称量方式要求原料不能粘附在称量斗壁上，否则最终放出的原料量不等于称量值，降低称量精度。并且如果称量斗下部闸门如果控制不好，容易发生漏料将严重影响到配合料的化学组分均匀性。使用增量称量方法时，控制系统启动后，首先要检查物料仓中是否有料，如果料仓空则发出往料仓内送料的命令，直至能满足称

27、量反馈信号送回为止。若有料，则往下检查配料秤的零点，同时检查称量斗卸料门是否关好，如满足条件，则启动物料仓的振动器和给料机向称斗加速给料；倘若称斗门开着，控制系统将会发出信号使它关闭，经过再次检查如果称量斗卸料门还没关闭或配料称中有料，则系统进入保持状态直到操作人员到现场处理好为止。当给料机快速向称斗加料后，配料秤的重量测量值也随着增加，称量控制系统判断称量值是否达到 90%的快加量。若达到，则给料机由快速加料切换为慢速加料，并随时判断称量值测量值是否达到应加的重量值。如果达到，则给料机停止慢加料，并显示出设定值、实际称量和误差，否则继续进行慢加料。当每台称的给料机都完成加料工作后，配料生产线

28、的控制系统对各个配料秤校验，核对各个成分的称量值是否在精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业允许误差之内。校验满足精度要求后，且传输皮带开、混合机开、混合机空、混合机关门等条件满足，便发出允许排料信号。如果某台称的称量值有不足或过量的情况，则按下述方式处理。称量值不足时，如稍大于允许误差值，则给料机以慢速缓慢加料，直到达到允许误差范围之内，若是慢速缓慢加料仍然未能达到允许误差，则报警，称量系统进入状态，由操作人员到现场处理，排除故障后，系统才继续运行。如果超过量小于某一规定值，则其他各称在接到相应的信号后自动增加配料量，以保证配方正确，然后才允许排料。如果超过量是在 3%-10%之间时，则

29、发出信号询问是否废弃本次称量的原料，如果不同意废弃，则按小过量方式处理。如果同意废弃，则按废料处理。如果超过量为 10%以上，控制系统自动将本次称量的原料作废料处理，一次称量法要求排料时称量斗必排空，才能保证称量精度，为避免粘料，配料秤斗壁上一般都装有舱壁振动器。若排料后的称量控制系统检测发现称量斗壁上有粘料现象，则发出信号使舱壁振动器工作几秒钟后再进行检测。当振动若干次仍无效果，则报警，由操作人员到现场处理。增量称量法的优点是投资较少，控制比较简单，一旦发生超差，可以及时补救。增量称量法对于湿度小，不易黏结且用量不大的物料较为适用。但是称量斗，对于一些粘性强，湿度大的物料存料比较严重。尽管有

30、时称量是准确的，但排料时可能一部分物料沾到称量斗上而未进入混合机。因此参加混合的物料有可能超出误差范围，造成配合料质量的下降。残量卸料称量法及控制原理 这是一种增量法的改良方法。因增量法称量原料多采用卸空法排料，简单说也就是将物料加到规定称量值以后，称量系统控制停止加料，开始卸料到卸完物料，完成一个称量周期。但含有一定水分的原料和粘性强的原料不宜采用。在生产中，一些厂家针对增量法的弊端将其进行了改良。把原来的排料方式由卸空法改为残量卸料法的称量工艺。称量系统部分物料易于残留在称料斗内，所以在称量时索性多加上一定量的物料，把多出的物料留于称量斗内。其称量过程是：首先在应配料的基础上加上一定量的物

31、料残留量作为满载的首次剂量值，当物料卸至此计算值时，系统控制停止卸料，完成一个配料周期。因为这种称量方式对每种物料进行两次称量，所以延长了称量的周期，但这种方式很大程度的提高了配料系统的称量精度。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业减量称量法及其控制原理 在称量过程中，由称量斗排出的物料量为最终配方值，这种称量方式称为减量称量法。假定要称量 X kg 的原料，先通过给料机向称斗加料到 A kg，然后由称量斗出料口处的给料机往外排料，知道称量斗中还残留 B kg 料时停止排料，使 X=A-B。称量斗中残留的数量一般为额定称量值的 1/4-1/5。减量法称量可以使粘附在称量斗壁上和称量斗中的

32、残留物料量不会影响称量精度，这种称量方式比一次称量方式多用了一台给料机，但却能保证达到，很高的称量精度。现代玻璃生产中减量称量法已被普遍采用。减量法称量是在系统启动之后，首先检查物料仓和配料称中的残留料量。若正常，就启动物料仓振动器及给料机向称量斗中快速加料，因为减量法的称量精度由称量斗加料后的称量值和排料后的称量值的差决定的，所以这里不用在临近设定值时切换到慢加料，控制好排出的量就可以了，关键是设定好卸料值。为了获得一定的配料精度，减量法的排料应该有快、慢排料切换，即得到允许的排料命令时先快速排料，配料秤的重量随之减少，当称量控制系统判别排料值已经达到应排值的 90%，则排料机即由快排料改为

33、慢排料，当排料值达到设定排料值时，排料机停止工作，并将出口处的快速断流闸板关闭。减量称量法的优点：由于排料为称量过程，消除了称斗中粘料误差，提高了动态精度。其次排料时使用输送设备，可以使物料平稳落下，并可控制排料顺序和速度，使物料形成夹层状，起到预混的作用。这样使系统的精度大大提高。但是由于排料是最终排料量，所以一旦出现误差很难补救。因此，减量称量法时对其设备的要求是很高的，其造价高于增量称量法。2.2.3 混合控制系统混合控制系统混合过程是混合和分料的过程。达到最佳混合均匀度的混合时间为 3-5min。适当的混合时间可以保证各种原料颗粒的均匀分布，过短的混合时间无法达到这一要求，过长的混合时

34、间不利于提高混合质量。因此过短或过长的混合时间都会导致配合料均匀性变差。加水量计算按照配合料中的含水量要求，计算机自动调整配合料的加水量，保证配合料中的含水率不变。定时加水通长作为定量加水的后备方式，确定即使加水系统出现故障还能够加水。为了保证加水量的准确性一般多选择定量加水方式。2.2.4 碎玻璃控制系统碎玻璃控制系统碎玻璃通常在窑头加入。经碎玻璃称称量后，配料输送过程中将称量好的碎玻璃精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业均匀加入，和配合料一起加入到窑头仓中进行熔炼。一般在配合料的输送皮带上加接触式传感器，当配料和传感器接触时向碎玻璃料斗发出卸料信号，排出的碎玻璃均匀的撒在配料上。2.

35、2.5 输送控制系统输送控制系统输送系统是将配合料经混合机排出后，通过原熔皮带、提升皮带装置将原料最终送入到玻璃熔窑的过程。1、传送带常见故障打滑 为防止皮带打滑常常采用防滑套将传送带与皮带之间的打滑现象减到最低限度，常采取的措施有：检查装置的调节机构是否需要加以紧固；绷紧上下传送带；磨粗或更换现有防滑套表面；检查驱动齿轮的磨损情况等。传送带与纸板之间打滑 挂面纸板与热板之间产生的摩擦过大是传送带与纸板之间打滑的主要原因。2、传送带跑偏 传送带边缘开线 如果使用帆布传送带时出现边缘开线问题，表明可能有跑偏的问题。这时应调整压力辊，以及调整驱动轮等对机器做一些较小的调整。传送带边缘弯曲 用一支铅

36、笔在带边内约 6 英寸 15cm 处划线，然后测量该线横向移动量来检查传送带边缘是否弯曲。任何情况下传送带的横向移动量应在1/4 英寸（0.6cm）之内。传送带斜行 机器一般都会有一定的对角线偏斜，可能会影响纸板的运行轨迹，导致进纸时偏心，以至出纸时正对准中心。这可以通过调整压力辊来补偿。3、启动 对于刚启动的机器，传送带可能会有不规则的偏轨，可能是因为蒸汽的热度不均匀，也可能是停机过程中因传送带的张力减少而变松弛，并直接暴露给热源，这种情况经最初的几小时后会逐渐消失，因此需要经常保持传送带的张力。4、经过紧带机构时跑偏 这是由于传送带在经过紧带机构时各轴内在的扭曲引起的，可以在活塞机构的另一

37、端安装一个松紧扣来解决这个问题，调整消除轴的扭曲。2.2.6 排料系统排料系统排料可以是称重设备或排放设备，通常由排空阀门、电磁振动给料机、螺旋给料机、电动阀门等组成。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.2.7 中心控制系统中心控制系统配料中心控制系统由称量仪表、上位工控机、可编程控制器及其他控制器件组成。在分布式控制方式中，由可编程控制器组成系统下位机，每台控制器直接控制一台秤，实现一条物料线的定量给料。系统的上位机一般采用工业控制计算机，一台上位机连接多台下位机，用于生产线的集中管理。在玻璃配料控制系统中，西门子的可编程序控制器在现场进行数据的采集、处理和控制，同时和上位机进行通

38、讯以交换系统运行中产生的数据。在上位机中，监控软件的首要任务是实现与系统管理者之间良好的人机接口，以文字和图形实时地反映整个系统的现状，此外要及时地向下级 PLC 传递系统的设定和操作命令，在需要的时候自动执行关键性的操作。因此，上位机除了接收可编程序控制器传送过来的数据并进行显示外，还能对现场数据进行保存、查询并进行诸如称重管理和配方设定等。此外，还要求对整个系统进行模拟显示并实现报警功能。综上所述，上位机实现的主要功能如下：(1)接收操作人员设定的生产参数，并对控制参数、系统标定进行在线与储存，能实现监控系统自动/半自动/手动操作模式间的切换。(2)具有报表生成功能，时有适时报警功能，系统

39、输出的报表可按时间、配方号、工程名称、施工单位等可选择的输出报表。(3)能进行数据库存储与访问，其数据库在每次系统运行时的自动创建并按秒级记录，现场数据的存储。(4)实现不同级别的系统管理权限，系统操作员可对配方进行输入和修改，具有权限的工程师可根据实际情况对控制软件和下位机软件进行修改。2.3 变频器变频器2.3.1 通用变频器通用变频器MM440 变频器应用高性能的矢量控制技术，采用微处理器控制，并且采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件，所以，MM440变频器具有很高的运行可靠性和功能多样性。由于脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机的运行噪声

40、。全面且完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MM440 变频器适用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列，功率范围涵盖 120kW 至 200kW恒转矩方式或 250kW变转矩方式的多种型号可供用户选用。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业当 MM440 变频器使用默认的工厂设置参数时，可方便地用于传动控制系统。由于MM440 具有全面完善的控制功能，在设置相关参数以后，也适用于需要多种功能的电动机控制系统。MM440 变频器既用于单机驱动系统也可集成到自动化系统中。主要技术规格有一下几种：1、电源电压和功率范围单相，交流， （220-240）10%，恒转矩：0.12kW

41、-3.0kW。三相，交流， （220-240）10%，恒转矩：0.12kW-4.5kW；变转矩：5.50kW-45.0kW。三相，交流， （380-480）10%，恒转矩：0.37kW-200kW；变转矩：7.50kW-250kW。2、输入频率：47-63Hz3、输出频率：0-650 Hz4、功率因数：0.985、保护特征：过电压/欠电压保护。变频器过热保护。接地故障保护。短路保护。电动机过热保护。电动机失步保护。2.3.2 MM440 特点特点1易于安装、调试和设置参数。2.牢固的电磁兼容性设计。3.可以通过中性点不接地电源供电。4.对控制信号的响应是快速并且是可重复的。5.参数设置的范围很

42、广。6.具有多个继电器输出。7.具有多个模拟量输出 0-20mA。8.脉宽调制的频率高，因而电动机运行的噪声低。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业9内置的 RS485 串行通信接口。102 路模拟输入 IN1：0-10V,0-20mA 和-10-+10V。 IN2：0-10V,0-20MA。11.详尽的变频器状态信息和全面的信息功能。12.变频器参数设置：变频器的参数只能用基本操作面板（BOP、高级操作面板（AOP）或者通过串行通讯接口进行修改。用 BOP 可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最小和最大频率等。选择的参数号和设定的参数值在五位数字的LCD（可

43、选件）上显示。【r - 表示一个用于显示的只读参数，P -是一个设定参数。 P0010 起动“快速调试”。【如果 P0010 被访问以后没有设定为 0，变频器将不运行。如果 P39000，这一功能是自动完成的。【P0004 的作用是过滤参数，据此可以按照功能去访问不同的参数。【如果试图修改一个参数，而在当前状态下此参数不能修改，例如，不能在运行时修改该参数或者该参数只能在快速调试时才能修改，那么将显示。快速调试参数设置 P0003=1(标准级) P0010=1（快速调试） P0100=0（kW，50HZ） P0300=1(1：异步电机；2：同步电机)P0304=（电动机额定电压）P0305=(

44、电动机额定电流)P0307=（电动机额定功率）P0310=（电动机额定频率） P0311=（电动机额定速度） P0700=1（基本操作面板方式 BOP）P1000=3(固定频率设定值)P1080=（电动机最小频率） 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业P1082=（电动机最高频率） P1300=0（线性 V/f 控制；根据控制对象运动特性选择）P1910=0（自动检测禁止） P3900=1（方式 1，2，3）第三章第三章 设备选型设备选型3.1 称重传感器称重传感器3.1.1 称重传感器技术称重传感器技术称重传感器是通过把被测量的质量转换成另一种被测量来测量质量的传感器【15】。称重传感

45、器是电子秤的重要组成部分，它把被称物体的重量转换成电信号，经过处理后指示出来。所以称重传感器的好坏很大程度的决定了电子秤的精确度。近年来，由静态称重向低速动态称重、动态称重和快速称重的发展是电子称重技术和电子衡器产品的一个重要发展方向，且应用领域逐渐扩大。对称重传感器不仅要求准确度高，稳定性好，工作寿命长，而且还有很多新的要求，如耐压、防爆、防腐蚀、耐高温、动态响应快、稳定时间短等【16】。根据当今国内外称重传感器技术与工艺的发展动向，结合电子称重技术和电子衡器产品的新需求，总结出称重传感器技术动向如下：(1)小型化 小型化是指称重传感器的体积小、高度低、重量轻。不同结构的电子衡器有不同的需求

46、。便携式静动态轮重秤要求高度为 20 mm 左右的低外形蝶式称重传感器；天车秤、抓斗秤要求薄形、超薄形板式称重传感器。一些大型电子衡器为使其重心低稳定性好也要求称重传感器体积小、高度低，变形小容量大。(2)集成化 集成化包含两种：一种是结构集成化，即将称重传感器弹性体与秤体、承力、传力、支承等一体化，形成一个整体结构的称重传感器。另一种是功能集成化，即将重量信息摄取、放大、变换、传输、信息处理和显示都集于一体或将称重传感器、秤体和称重显示控制器合三为一。 (3)多功能化 多功能化也包含两种：一种是称重传感器除了具有检测重量信息的功能外，还要有能检测其它信息的功能，比如说电子吊秤用称重传感器不仅

47、能检测重量信息还能检测加速度信息；另一种是称重传感器本身除了具有检测功能外还应具有精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业信号处理等其它功能。 (4)智能化 智能化传感器能够完成信号探测和处理、逻辑判断、双向通讯、自检、自校、自补偿、自诊断和计算等全部或部分功能。智能传感器主要是数字式传感器。随着时代数字信息的发展，在工业过程检测和称重计量与控制系统中，数字化电子衡器和数字称重系统的日益增多，所以这就要求数字式智能称重传感器的相关技术与配套仪表要尽快发展。3.1.2 称重传感器选型称重传感器选型称重传感器能够实现对物料的快速、准确的称量，影响着配料的精度，目前最常用的是电阻应变式称重传感器。

48、电阻应变式称重传感器的工作原理【17】： 图 3.1 电阻应变式传感器工作原理图图中 R1-R4 为电桥测量电阻应变片，RD 为初始不平衡补偿阻，RT 为零点温度补偿电阻，RE 为输出灵敏度温度补偿电阻。四片电阻应变片分别粘在传感器梁的上下平面，即连成惠斯登电桥。当被测物的重量通过传感器作用在粘有电阻应变片的弹性梁时，使其弯曲变形，弹性梁变形大小和外加载荷成正比，此时，电阻应变片产生电阻应变，且与梁变形成正比。则粘贴在梁平面的 R1，R2 电阻应变片阻值增加，R3，R4电阻应变片阻值减小，电桥失衡，对角端有不平衡电压输出，其输出的不平衡电压值正比于被测物重量。(2) 型号的确定选择 METTL

49、ER-TOLEDO 公司的 TSC 系列称重模块。计量精度在动态时(连续进精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业料、放料)时可到 2/1000，在静态(进料、放料再进料)时可达到 1/2000 或更高。3.2 给料设备选型给料设备选型本设计的玻璃配料系统喂料和排料机构是采用 GZ 系列的电磁振动给料机，其内部结构如图 3.2 所示。该电磁振动给料机由铁芯、线圈、衔铁和复位弹簧构成，线圈中电流变化和磁场变化引起衔铁的振动，从而使料斗跟着振动，加料量随其振幅大小相应变化。 图 3.2 GZ 系列电磁振动给料机原理图GZ 系列电磁振动给料机与其它给料设备相比，具有以下特点：(1) 体积小、重量轻

50、、结构简单、安装方便、无转动部件不需润滑、维修方便、运行费用低。(2) 电磁振动给料机由于运用了机械振动学的共振原理，双质体在低临界近共振状态下工作，因而消耗电能少。(3) 由于可以瞬时地改变和启闭料流，所以给料量有较高的精度。(4) 本系列电磁振动机的控制设备采用了可控硅半波整流线路，因此在使用过程中可以通过调节可控硅导通角的办法方便地调节给料量，并可以实现生产流程的集中控制和自动控制。(5)由于给料槽中的物料在给料过程中连续地被抛起，并按抛物线的轨迹向前进行跳跃运动，因此给料槽的磨损较小。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.3 各元器件选型各元器件选型3.3.1 低压断路器低压断

51、路器低压断路器又称自动刀开关，起接通和分断负载电路的作用，也能用来控制不频繁启动的电机。低压断路器有过载保护、短路保护、欠电压保护等，低压断路器分断能力强、动作值可调、操作方便。所以根据玻璃配料生产的要求选用 HR3-100 型号的熔断式刀开关【18】。 表 3.1 熔断式刀开关3.3.2 熔断器熔断器熔断器在电路中可以起到短路保护的作用，是一种简单有效的保护电器。熔断器是由熔体组和包熔体的绝缘管组成的。熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体瞬间被熔断分断电路，起到保护作用。所以根据玻璃配料生产的要求选用 RM-15 型号的熔断器。表 3.2 熔断器3.3.3 中间继电器中间继电

52、器中间继电器实质上是一个电压线圈继电器，在控制回路中期信号传递、放大、翻转和分路等中继作用。主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。她具有触点多、触点容量大、动作灵敏等特点。中间继电器选用时要注意线圈的电流种类和电压等级应与型号约定发热电流（A）额定熔断短路电流(kA)接通能力（A）断开能力（A）HR3-10010050/25100100HR3-20020050/2515-25015-250型号额定电压（V）额定电流(A)额定电流等级（A）极限分断能（kA）RM-15220156,10，151.2RM-603806015，20，25，30，40，50，603.5精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注

53、-专业控制电路一致。另外，要根据控制电路的需求来确定触点的形式和数量。中间继电器没有主、辅之分，额定电流约为 5A。 所以本次设计选用 JZ7-44 型号中间继电器。 表 4.1 JZ7 系列中间继电器的技术数据触点对数型号触点额定电压/V触点额定电流/A常开常闭吸引线圈电压/V额定操作频率JZ7-4444JZ7-6262JZ7-8050058012、36、220、3801200（次/h）3.3.4 接触器接触器接触器是一种能自动接通或者断开大电流的电器。不仅可以频繁的接通、分断交直流电路，还可以实现远距离控制，它的主要控制对象是电机。接触器的过载能力强、控制容量大、设备简单、寿命长，是电力拖

54、动自动控制线路中广泛使用的电器元件。所以根据玻璃配料生产的要求选用 CJ20-16 型号的接触器。 表 3.3 接触器型号额定电压（V）额定电流(A)可控制电动机最大功率（kW）CJ20-632203806.36.31.73CJ20-1022038010102.244CJ20-1622038016164.57.53.3.5 热继电器热继电器热继电器主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。实际运行中，电动机经常会遇到过载情况，只要过载时间短、情况不严重、绕组不超过允许的升温都是允许的，但如果过载时间长、情况严重、就会加速电机绝缘的老化，缩短使用寿命，甚精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专

55、业至烧毁，所以必须要接热继电器对电动机进行过载保护。根据玻璃配料生产的要求选用 J16 型号的热继电器。 表 3.4 热继电器热元件型号额定电压（V）额定电流（A）最小规格（A)最大规格（A）档数200.25-0.3514-22126014-2240-634JR1638015040-63100-1604第四章第四章 配料系统控制软件配料系统控制软件4.1 可编程控制器可编程控制器可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心，集现代控制技术、通信技术为一体的先进工业自动控制装置。可编程控制器抗干扰能力强、编程简单、使用灵活、控制系易于设计、通用性好、联网功能强。因此，在各行业中得到了广泛的应用，成

56、为工业自动化应用技术支柱之一【19】。4.1.1 可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生早期的顺序控制器主要由继电器组成，系统复杂程度不高，自动化水平有限，构成的控制系统按设定好的时间和条件顺序工作，满足不了工业生产自动化水平不断提高的要求。电子技术和计算机技术的发展有可能满足这种需求。1968 年美国通用汽车公司为了适应生产工艺不断更新的需要，从用户角度提出了新一代控制器应该具备的十大条件，即：编程方便，并可在现场修改程序；维修方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制盘；成本可与继电器控制柜竞争；具有通讯功能，可将数据直接送入管理计算机；可以使用 115V 交流输

57、入电压；输出采用115V 交流电压，能直接驱动接触器；通用性好，易于扩展；用户程序存储器至少能扩展到 4KB。1969 年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台可编程序控制器，并在生产中得到应用【23【。PLC 自问世以来得到了迅速的发展。1971 年，日本开始生产可编程控制器。1973年，欧洲开始生产可编程控制器。我国于 1974 年研制开始 PLC，1977 年开始工业上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业的应用，现在可编程控制器已经成为现代电控装置的主导，作为单独的工业设备被列入生成中。 可编程控制器的发展大致分为三个阶段【21】：1、早期的 PLC（20 世纪 60 年代末-20

58、 世纪 70 年代中期）早期的 PLC 称为可编程控制器，主要作用是代替继电器控制装置执行顺序控制、定时控制等任务。与继电器控制装置相比，它简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示、能重复使用。在硬件上，早期的 PLC 主要采用分立元件、中小型规模集成电路以及磁芯存储器。为满足工业控制现场的要求，它在 I/O 接口电路上进行了改进，同时也采取了一系列抗干扰措施；在软件上，采用了梯形图这一为广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路方式的编程语言，一直沿用至今。2、中期的 PLC（20 世纪 70 年代中期-20 世纪 80 年代中后期）从 20 世纪 70 年代中后期至 20 世纪 80

59、 年代中后期，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。PLC 产品使用 16 位、32 位的高性能微处理器，实现了多处理器的多通道处理，使 PLC 的功能大大增强。在硬件方面，除了保持原有的开关模块外，还增加了远程 I/O 模块、虚拟模块、各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，不仅使各种逻辑线圈的数量增加，而且还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 的应用范围得以扩大。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算数运算、数据处理和传送、通信、自诊断等功能。3、近期的 PLC（20 世纪 80 年代中后期至今）20 世纪 80 年代中后期，由于超大规模集成电路技

60、术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高，PLC 技术已经非常成熟。为了进一步提高 PLC 的处理速度，制造厂商还开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC 软、硬件功能都得到进一步的提高。在 1987 年国际电工委员会颁布的可编程控制器标准草案中对 PLC 做了如下的定义：“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，它采用可编程控制器的存储器，用来在其内部储存程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算数等面向用户的指令，并通过数字和模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备