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1、 基于PLC的农产品加工机械性能检测系统的软件设计摘 要随着计算机控制技术的发展，可编程控制器凭借其自身所具有的抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高、编程简单、维护量小等一系列特点，在现代控制领域占有越来越重要的地位。目前我国农产品加工设备品种繁多、规格复杂，产品鉴定采用传统方法检测周期长、工作量大、效率低，为了使农产品加工机械在大批量生产和投放市场之前达到国家规定的性能指标和要求，本文根据系统技术指标，采用PLC控制技术研究了农产品加工机械性能检测系统的软件设计。基于农产品加工机械性能检测系统的软件设计,主要包括两部分：一是PLC控制系统的程序设计及PLC与台达VFD-M变频器之间通过MODBU
2、S协议的实现，二是采用组态王软件进行的人机界面设计。其中PLC控制系统的程序主要实现检测现场提升电动机、被测电动机等机器的启动/停止，以及通过RS485串口通信控制变频器的输出频率从而控制电动机的原料流量。利用组态王6.5设计的人机界面使操作人员操作简单直观明了,并通过组态王与EXCEL的链接对现场数据进行实时采集和监控。关键词: PLC，MODBUS，VFD，组态王ABSTRACTAlong with computer control technology development, the PLC relies on the anti-jamming ability which its ow
3、n has strongly, the stability good, the reliability high, the programming simple, the maintenance quantity small and so on a series of characteristics, holds the more and more important status in the modern control domain. At present our country agricultural products processing equipment variety man
4、y, the specification is complex, the product appraisal uses the traditional method examination cycle long, the work load big, the efficiency is low. In order to cause the agricultural products processing machinery produces and puts in front of the market in the mass achieved the national stipulation
5、 the performance index and the request, this article according to the system technical specification, used the PLC control engineering research agricultural products processing mechanical property examination system the software design.Based on the agricultural products processing mechanical propert
6、y examination system software design, mainly includes two parts: first, PLC control system programming and PLC and frequency changer through MODBUS agreement realization; second ,uses the man-machine contact surface design which the configuration king software carries on. PLC control system procedur
7、e main realization examines the scene promotion electric motor, was measured thus machine and so on electric motor start/stops, as well as controls the frequency changer through the RS485 serial port correspondence the output frequency the control motor raw material current capacity. Using the confi
8、guration king 6.5 design man-machine contact surfaces to operate the simple direct-viewing perspicuity, and carries on real-time gathering and the monitoring through the configuration king and the EXCEL link to the field data.KEY WORDS: PLC，MODBUS，VFD，Configuration king 目 录前 言1第一章 检测系统总体方案21.1 检测系统的
9、组成及工作原理21.2 检测系统的总体设计要求3第二章 PLC控制系统的程序设计52.1 PLC控制系统的原理52.2 控制系统的数学模型52.3 编程软件WPL2.0762.4 控制系统流程图7第三章 PLC与变频器之间通信的实现93.1 MODBUS 通信协议93.2 ASC模式的通信数据格式103.3 PLC与变频器之间的数据通信123.4 PLC控制变频器的流程图13第四章 人机界面的设计174.1 组态王的功能概述174.2 组态王与外围设备之间的通信184.2.1 数据采集卡设备的配置184.2.2 串口类设备的配置194.2.3 DDE设备的配置214.3 变量定义224.4 动
10、画连接254.5 人机界面运行系统流程图264.6 测试动态画面的设计26结 论29参考文献30致 谢32附 录33前 言目前，我国农产品加工设备品种繁多、规格复杂,产品鉴定采用传统方法检测周期长、工作量大、效率低的现状,为了使农产品加工机械在大批量生产和投放市场之前达到国家规定的性能指标和要求,本文根据现场要求和系统技术指标,采用数据采集技术和PLC控制技术研究和设计了农产品加工机械性能检测系统。本次的农产品加工机械性能检测系统的现场运行及测试结果表明该系统运行稳定,系统的各项控制功能均能可靠实现。检测试验结果证明该系统方案切实可行。在检测过程中用自动化控制和通信的技术来测定被测机械的相关性
11、能参数，然后再把这些测得的性能参数和国家标准进行比较，进而判断该被测机械的性能好坏。该检测系统的运用使农产品加工机械在大批量生产之前先确定其性能好坏，从而避免性能不合格的农产品加工机械流入市场，扰乱农产品加工市场。本课题通过对数据采集和PLC工业控制系统的基本理论研究和实践，掌握数据采集和PLC工业控制系统的基本结构和控制方法。通过个人计算机与PLC控制系统的通信，实现对PLC工业控制系统的数据读写和基本管理、质量管理等，以及工艺过程动态图像监控和工艺参数模拟运行，提高工艺参数的准确性和可靠性，从而直观地实现对整个PLC工业控制系统控制过程的图像化管理。基于PLC的农产品加工机械性能检测系统的
12、软件设计：一是PLC控制系统的程序设计及PLC与变频器之间通信的实现，其中PLC控制系统的软件设计包括PLC程序设计中所用的数学模型、所用的编程软件WPL2.07、控制系统程序流程图，PLC控制程序部分重点是PLC与变频器之间通信的实现，PLC与变频器之间的通信是通过MODBUS协议中ASCII模式的通信数据格式来实现的，在此基础上给出了PLC控制变频器的程序设计流程图以及PLC在通信过程中所用的各种特殊辅助继电器之间的相互关系。主要实现检测现场提升电动机、被测电动机等机器的启动/停止，以及通过RS485串口通信控制变频器的输出频率从而控制电动机的原料流量；二是采用组态王软件进行的人机界面设计
13、，概述了组态王6.5的功能、组态王与外围设备之间的通信，组态王与外围设备之间的通信主要包括在组态王中数据采集卡设备、串口类设备、DDE设备的配置；其次是运行界面的流程图设计。 第一章 检测系统总体方案1.1 检测系统的组成及工作原理PLC是一种通用型的工业控制设备，PLC控制系统的规模、模块划分、功能的设置都是面向各种各样的应用。在市场上PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。PLC的选择应包括机型的选择、容量的选择、1/O 模块的选择、电源模块的选择等几个方面考虑。
14、在本控制系统中，综合控制系统对PLC的功能要求、使用的1/O点数以及现场环境等因素，选择了台达公司生产的整体式小型PLC，型号为DVP20EX00R。在本控制系统中，工控机是数据采集系统中的处理机，PLC是PLC控制系统中的处理机，数据采集系统与PLC控制系统之间的数据通信通过工控机和PLC这两个处理机的RS-232C串口实现串行通信。因此把工控机称作上位机，把PLC称作下位机。农产品加工机械的性能检测系统由数据采集系统和PLC控制系统两大部分组成。其中数据采集系统由传感器、变送器、数据采集卡、研华工控机等设备组成，其系统组成框图如图1-1所示。PLC控制系统由台达DVP系列的PLC、变频器等
15、设备组成。数据采集系统采集各个实验阶段的有关参数并在研华工控机的人机界面上实时显示;PLC控制系统主要完成在实验过程中对现场机械的启停、被测机械的轴承温度、拨板给料电动机的原料流量等的控制。数据采集系统中的传感器(变送器)把现场需要测量的信号从非电量信号转化成电量信号:称重传感器测量原料质量和成品质量;非接触红外线温度传感器测量轴承温度;温度变送器测量成品温度;温、湿度变送器测量环境温度、环境湿度;压力变送器测量大气压力;电功率变送器测量被测电动机的电功率;电压变送器测量电源电压;电流变送器测量电源电流等等。以上传感器、变送器测量所得的电信号传送到数据采集卡，数据采集卡将采集到的模拟量信号转换成数字量信号传送到上位工控机。PLC控制系统中的核心器件PLC作为下位机，上位工控机与下位机PLC之间通过RS-232串口进行串行通信，PLC控制检测系统电机的启停以及原料的流量控制。光电偶合隔离传感器测量被测电机的主轴转速，主轴转速经光电偶合隔离传感器转换成电脉冲信号并传送到PLC的高速计数端X2, X3，由PLC内部的高速计数器CR237, CR238统计光电偶合隔离传感器传来的脉冲数，从而采集被测机的主轴转速和主轴转速 。PLC与变频器之间通过RS-485串口进行串行通信，变频器改变拨板给料电动机(异步交流电动机)的转速以实现对原料的流量控制。
