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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书毕业论文题 目： 皮带配料自动称重控制系统学生姓名： sipoyi学 号： 19890215专 业： 自动化班 级： 3级2班指导教师： *皮带配料自动称重控制系统摘 要皮带配料自动称重系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。本设计以烧结机配料系统为工业背景，针对配料的自动控制问题，提出了一种基于PLC的皮带配料称重自动配料系统的控制方案。利用PLC实现对模拟信号的采集、流量的计算、PID调节和对变频器、电机等设备的控制任务。皮带配料自动称重系统的恒流量控制采用PID调节，流量计量控制是计量偏差与变频调速的结合。
2、依据系统工艺流程本设计介绍了配料系统的流量控制方式和系统控制过程，详细讲述了PLC的选型及PLC配料系统变频控制中的硬件设置、参数设定和软件设计过程。关键词：S7-200PLC；变频调速； PID控制；恒流量控制The belt ingredients automatic weighing control systemAbstractBelt ingredients automatic weighing system is a very important process in fine chemical production process, the quality of ingredien
3、ts process is an important quality of the product as a whole. This design, the sintering machine batching systems for industrial weighing Automatic batching system based on PLC belt ingredients control program for the automatic control of the ingredients. The use of PLCs acquisition of analog signal
4、s, traffic calculation, PID regulation and control tasks on the drive, motor and other equipment.The belt ingredients automatic weighing system, the constant flow control using PID control, flow measurement control is a combination of measurement bias and frequency control. Batching system flow cont
5、rol method and system control process in accordance with the system process design, detailed account of the hardware settings in the selection of the PLC and PLC batching system inverter control, parameter setting and software design process.Key words: S7-200PLC; Frequency Control; PID control; Cons
6、tant flow control目 录摘 要I第一章 绪论1概述1设计背景1工艺流程3第二章 皮带配料自动称重系统6设计总体介绍6上位机介绍82.2.1 概述82.2.2 工作原理8恒流量控制介绍92.3.1 概述92.3.2 PID调节原理92.4 西门子S7200简介112.4.1 概述112.4.2 一般特性122.4.3 扩展模块132.5 变频器简介152.5.1 概述152.5.2 变频器的根本结构152.5.3 变频器的分类162.5.4 变频器中常用的控制方式162.6 皮带电机简介162.6.1 概述16直流调速与交流调速的优劣比较172.6.3 异步电动机的变频调速原理1
7、82.7 电子皮带秤简介212.7.1 概述21根本组成局部22原理23特点23光电编码器简介242.8.1 概述24工作原理24编码器分类及特点25第三章 控制方案确实定及其实现方法28设计的总体任务及实现的功能28自动称重配料系统控制要求28设计任务28控制思想确实定29具体系统设计方案303.3.1 测速环节30称重系统31电机的PID调速31变频器控制环节32输入输出量统计32第四章 硬件选择、硬件接线图及其软件编程34硬件选择34电动机的选择34皮带秤的选择34称重信号的处理374.1.4测速传感器的选择38变频器的选择384.1.6 PLC的选择42硬件接线图444.2.1 PLC
8、接线图444.2.2 变频器接线图474.3 软件编程见附录48第五章 总结50 第一章 绪论概述近年来，国内新建烧结机的配料方法均采用皮带配料自动称重控制，其实就是按原料的重量来配料，采用电子皮带秤对物料进行连续计量,通过调节圆盘给料机或皮带的速度来实现定量给料，重量配料易实现自动配料,配料精度较高。随着水泥、冶金、陶瓷等工业生产对该项技术的迫切需求，具有配料精确，快速产品的皮带配料自动称重控制系统开展越来越走向成熟。皮带配料自动称重控制系统是指运用各种自动控制技术完成多种原料的称重、配比、混合、运送等相应工艺要求的控制系统。稳定性、准确性是系统必备的要素。该系统在工业生产中常以单片机或者可
9、编程控制器PLC来完成控制功能。然而，以单片机实现的控制系统在平安、控制准确度、管理功能、可靠及抗干扰的性能上要稍逊色于PLC。而PLC的性能比较稳定，它的抗干扰能力突出，可以用在环境比较恶劣的工作环境中。为此，在工业生产中大力开发使用PLC完成控制功能的调速配料系统是非常必要的。本设计主要以烧结机的自动称重配料系统为研究对象进行设计，完成以PLC为控制器的调速配料系统的硬件设计。设计背景随着计算机技术和微电子技术的开展，配料控制系统的开展经历了人工手动控制、机械电气控制、单片机控制、工业控制计算机集中控制等几个阶段。在第一阶段，配料设备庞大，各设备之间互不联系，或联系甚少，由现场的操作人员决
10、定是否要调整控制器。一个操作人员只能监视和操作一个至两个计量秤，并且手工记录配料的相关数据，在很大程度上产品的质量取决于操作员的熟练程度。在第二阶段，随着电子管、晶体管技术的飞速开展，逐渐出现了各种小型化的配料电动组合仪表。但电动组合仪表也存在着两大问题:一是电噪声的问题比较严重，为克服噪声，不得不采用极为复杂的电子线路;另一个问题是由于配料系统所控对象、所处环境常常都很恶劣，电子元器件的老化严重，抗干扰的能力和可靠性不高。单片机配料系统是在大规模集成芯片技术成熟的根底上应运而生的。单片机配料系统较之前两种配料系统设计电路复杂程度降低，可靠性大大的提高。而且满足了用户实用性的要求。所以迄今为止
11、，单片机配料系统仍然在一定程度上占据了中小型企业配料生产的主控地位。同时随着我国经济的开展，工业生产规模的扩大，计算机技术的迅猛开展，基于STD总线或PC总线的工业控制计算机应用提上了日程，并且迅速的在中国形成热潮，主要是因为工业控制计算机可靠性高，小巧结构，组成系统功能灵活，组态方便，具有小型化、模块化、组合化、标准化的特点。随着工业控制计算机的广泛应用，基于工控机的配料系统也出现在工业场合。这种配料系统大多采用集中控制方式，计算机除具有工艺流程控制、工况实时显示、提供数据存储、报表打印等功能外，还要完成对各对象的直接控制和数据采集任务。比较单片机配料系统和工控机集中式配料系统，工控机配料系
12、统较单片机配料系统整体结构简单，人机界面更加美观，交互功能更加强大，设计和调试难度相对降低。但是由于配料生产现场往往距控制室较远，强、弱模拟信号混杂，必须采取较完善的屏蔽抗干扰措施才能保证系统的稳定运行。集中控制对主机及其测控电路要求较高。应用工业控制机实现物料的自动称量与配比，不仅提高了生产效率、平安可靠、精度高、配方可调，而且，配料过程不需要人工操作，从而消除了人为因素的影响。同时计算机能对生产过程中各种数据进行统计与分析，自动生成包括班次、操作员、日期、配方、各种物料配出量的日、月报表等，将有利于产品本钱核算及质量分析等现代化管理。并配有串、并行通信口为生产规模扩大、组成小型集散控制系统
13、和实现远程监视与控制提供可开展空间。九十年代以来，随着计算机技术的迅猛开展，国外引进或国内设计的大中型水泥生产线绝大多数使用了计算机控制系统。如琉璃河、邯郸等水泥厂采用BAILEY公司的N-90系统;北京、葛洲坝等水泥厂采用了ABB公司的MASTER系统;合肥水泥设计研究院牵头完成的国家“八五攻关工程在江西水泥厂2000t/d生产线上采用了HONEYWELL公司的M工CRO TDC-3000系统;铁道部巢湖水泥厂采用了美国L-N公司的MAX1000系统。九十年代是我国水泥行业计算机控制系统应用走向成熟的阶段。近些年来，随着电工电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速开展，电气传动技术面临着一场
14、历史革命，即采用交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术己成为开展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有开展前途的调速方式。正是在以上各阶段配料技术的根底上，皮带配料自动称重技术才一步一步得以开展，日益趋向成熟，它是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重，最后演化成为现代工业开展不可或缺的一局部。工艺流程自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生
15、产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节。系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个计算机控制网络,通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC、变频器等智能程度较高、处理速度快的设备。在自动配料生产工艺过程中，将主料与辅料按一定比例配合，由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。PLC主要承当对输送设备、秤量过程进行实时控制，并完成对系统故障检测、显示及报警，同时向变频器输出信号调节皮带机转速的作用 。烧结机的配料采用电子皮带秤定量给料，为提高皮带配料秤的计量精度和配料系统给料精度，给料机的皮带配料秤采用变频调速的方式进行控制。正如以下图所示，该自动称重配料控制由以下五大局部：电子皮带称、称重控制PLC、变频控制柜、监控计算机及现场操作箱局部。a皮带秤自动配料机b皮带秤自动配料系统现场示意图 图1.1 自动称重配料系统的构成电子皮带秤自动配料系统可以按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而到达控制各种产品的质量和产量的目的，是实现生产过程自动化和智能化
