自动配料系统课程设计.doc

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1、沈阳理工大学课程设计论文自动配料系统课程设计PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是：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。它采用可编程序的存贮器，用来在其内 部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟 的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于 与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之 间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-

2、232接口，还 有一些内置有支持各自通信协议的接口。配料工人收到每天的生产作业表后，将依次对每种原料进行称重。根据配料的多少，先计 算每种成分的重量，然后在各种成分的料桶中取料，送到电子称上进行称重,最后进行包装。在 这个过程中工人工作繁重，出错率高，称重重量无监测，生产数据无纪录等不能保证企业的生产 工艺。文中以PC机编程，可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了 以PC机为上位机，以PLC作为下位机的自动配料系统。在整个生产过程中，一旦生产计划制定 完成，计算机将按照计划对每种原料进行称重，不再需要人工来干预。在这个过程中工人只是进 行取料，由计算机通过电子称发

3、来的数据校核重量，减轻了工人的工作负担，提高了工作效率。关键词：通信，传送，配料，故障1监控系统的结构与功能11. 1监控系统的结构11.2监控系统的功能12监控系统控制过程22. 1前配料监控系统的控制过程2211自动称料2212自动配料22. 3监控系统报警控制过程22.3.1报警事件22.32切换报警22.3.3配料锅满报警22.3.4急停33自动配料前后工艺43.1前配工艺43. 2后配工艺44配料系统54. 2输入输出列表54.3自动配料系统模拟实验面板图54.4.2装车控制64. 5.I/O接线图74. 6系统流程设计图94. 6.1装车过程94. 6.2故障检测105 PLC指令

4、表116 PLC控制梯形图157传送系统调试20结语21参考文献22沈阳理工大学课程设计论文1监控系统的结构与功能1. 1监控系统的结构自动配料监控系统由两台计算机作为整个系统的人机界面。其中一台为主站，完成全部系 统参数设定、过程监控、数据记录；另一台作为从站，以主站为依托，主管后配料系统的数据 设定、过程监控。主站直接同西门子S7-300 PLC系统、前配料秤自动控制仪表和后配料秤相 通信。前配料监控系统现场采用密封型接线盒，防尘、防潮，可确保信号传输可靠。前配料秤仪 表采用专用工业过程控制仪，通过RS 485总线与中控室实现通信，既可独立控制，又可实 现PLC联机控制。各阀位及卸料器位置

5、信号检测采用霍尔传感器，具有无触点、抗干扰、抗粉 尘、耐潮湿的特点。料仓仓位采用重锤式料位计，可实现连续仓位检测。后配料监控系统主秤 采用高精度配料皮带秤，附料采用减量秤（失重秤），非离子泵、香精泵、流量检测釆用间接 方式，即通过压力变送器实时检测管道压力，由压力变化判断出料口、进料口是否堵塞。1. 2监控系统的功能监控系统具有人机交互、通讯、显示及存储、打印等功能，并具有数据、图形显示，状态 监控、数据输入、信息存储等各种有关操作的功能画面。系统可实现实时过程数据监视、模拟 显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、工艺参数设定、设置运行过程事件 报警及手动与自动控制切换。监控系统

6、中现场控制仪表实时显示流量、载荷、累计值、温度等。 温度指示通过现场温度显示仪表、压力指示通过现场压力显示仪表及电机的电流经现场显示仪 表远传至中控室集中显示。变频器调节配备自动切换开关，与主控计算机通讯。2监控系统控制过程2. 1前配料监控系统的控制过程2. 1. 1自动称料自动称料控制单元主要为10台称重控制仪表，PLC作为辅助控制系统，计算机人机界面显 示配比参数（配方）及监控记录实时数据。在自动控制方式下，单击前配工艺画面中自动配料 “启动”按钮，或前配控制柜“启动”按钮，称重控制仪表就按设定好的配方打开10台秤的 称料阀。如果系统检测到某台秤配料阀未关，会发生报警并进入暂停状态。每台

7、秤根据称料快 慢设有提前量，当控制仪表检测到秤称料重量达到设定值时，会减去提前量，控制仪表则关闭 进料阀。提前量可人为修正或自动修正，使控制仪表控制配料秤每次配料精度达到设定的目标 值。2. 1. 2自动配料自动配料是将已经称好的原料按一定的顺序投放到搅拌锅中，同时开启搅拌和加热。这一 控制过程由温控仪表与PLC共同完成。温控仪表控制温度上限，加热由PLC控制完成。自动配 料有固定顺序和可编程序两种控制方式。在固定顺序方式下，各种原料的放料顺序是固定的， 不可改变。在可编程序方式下，各种原料的放料顺序可根据配方在人机界面上人为没定。2. 3监控系统报警控制过程2. 3. 1报警事件自动称料开始

8、时，如果某个放料阀未关，或系统检测不到放料阀关闭信号，系统会发出报 警声响，暂停称重仪表的称料过程，并使运行指示灯闪烁。出现报警，自动放料不会进行，待 消除故障或认为产生的报警原因不影响放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮，则继续放料。 2. 3. 2切换报警自动放料开始时，系统首先检査每种原料切换是否到位，如果切换不到位或切换不一致， 报警系统开始报警，自动放料就不能进行。通过检査，认为可以放料，按复位按钮后，再按放 料”按钮，则开始放料。2. 3. 3配料锅满报警如果配料锅中已配原料浆未放出，仍往该锅放料，产生报警信号，自动放料就不能启动。 待检査确认可以放料，按复位按钮，再按“放料”按钮

9、则开始进行自动放料。2. 3. 4急停称料过程中，由于紧急情况需要停止称料，按下自锁“称料急停”按钮，各个秤的进料阀 就全部关闭，停止称料。需要重新开始称料时，旋起“急停”按钮，再按“启动”按钮，则重 新开始称料。自动放料时，按一下“放料急停”按钮，系统会关闭所有放料阀，停止放料、搅 拌和输送。73自动配料前后工艺3.1前配工艺前配工艺流程界面中可以实时显示前配料秤的瞬时流量、配方比例、称料配料状态、料位 以及阀门关闭信号、锅的温度、电机电流等。在界面上还有其他一些操作，如自动/手动控制 按钮、自动称料的单次和连续切换按钮、物料按钮及复位按钮等。3. 2后配工艺后配工艺流程界面可以实时显示基

10、粉秤、辅料秤、失重秤的流量、累积值、重量，显示基 粉秤的载荷、预混器电流、卸料器状态、非离子瞬时流量、香精瞬时流量等。在界面上还可以 进行一些按钮控制操作，如失重秤的运行与停止、频率调节、手动与自动转换，以及几种物料 的配比设定等。4配料系统4. 1控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时, 配料系统能自动关闭。4.2输入输出列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLC10.010. 110.210.310.4Q0.0Q0. 1Q0. 2面板D4L1L2MlM2M3M4PLCQ0. 3Q0.4Q0. 5Q0.6Q0. 7Q1.0Q1. 1

11、4|CD| D3 S1.TO1 O4. 3自动配料系统模拟实验面板图自动配料/四节传送带启动序止/S82OO1占DloD20D30D40MLoM2oM3oM4o0 Ao Bo co DocPigfi-一 OI !DI Oo o m -o O O lol S6 回M4L2 OSQ2| Q |图4. 1自动配料系统模拟实验面板图4. 4工作过程4. 4.1初始状态红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口 D2关闭，若料位传感器S1 置为OFF （料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON （料斗中的物料已满）, 则停止进料（D4灭）。电动机Ml、M2、M3和M4均

12、为OFF。4. 4. 2装车控制装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON,红灯信号灯L2亮，绿灯L1 灭；同时启动电机M4,经过2S后，再启动启动M3,再经2S后启动M2,再经过2S最后启动 Ml,再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON,料斗关闭，2S后Ml停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭, 绿灯L1亮，表明汽车可以开走。4. 4. 3停机控制按下停止按钮SB2,自动配料装车的整个系统终止运行。4. 5. I/O接线图DI D2 D3 D4 LI L2 Ml M2

13、Q 0 0 0 0 0ILQO.OQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.72LQ1.0Ql.lIM10.010.110.210.310.410.510.610.72MILOIL1E E R 1E-5SB1 SB2 SI SQ1 SQ2 A B C图4. 2自动配料系统I/O接线图沈阳理工大学课程设计论文4.6系统流程设计图4.6.1装车过程9沈阳理工大学课程设计论文I4. 6. 2故障检测图4. 3自动配料系统设计故障检测流程图沈阳理工大学课程设计论文5 PLC指令表a MB Network 1 Network TitleNetwork Corrinent1ND H oL o

14、A A - ST2 0 0 0 0 2 1 I MIM MQT15 7 6 5Network 2L RTTL30Q2.0. 4T131r 20Network 3LD T131RQ2.4, 4Network 4LDMO.5=Q3.1AN12.0=Q3.0Network 5LDMOVB MOVUMOVBMOVB.1VB10 0VU101SMB8 7SMB9 4Network 6Bvv Doc L MRSM0.7 9Z SMB30VB100z 120, VU10124, VU101沈阳理工大学课程设计论文Network 6IDN10.6AIPST102ANMl. 2IPPQ0.7ANMl.lTONT

15、103, 20Network 7IDNA10.5T103IPSANMl.l00.6IPPANM1.0TONT104, 20Network 8IDT104ANM1.0=Q0.1Network 3IDMO.7A10.4010 . 5=M1.0TONT105z 20Network 10IDT105010.5=Ml . 1TONT106z 20沈阳理工大学课程设计论文Network 11IDT106010.6=Ml. 2TONT107, 20Network 12IDT107010.7=Ml. 3TONT108r 20Network 13IDT108=Ml. 4Network 14IDQ0.4=QO.O

16、Network 153 2 o o QQ6PLC控制梯形图| INTERRUPT ROUTINE COMMENTSN etwo rk 1N etwo rk T itle|配料系统程序SMO.O匚hiLDIrun1 1AIWO-INOUT-ACO匚hiDLRrKintNt.rlUACO-INOUT-ACOI往厅吐祎Network 1网络标题自动配料伎送系统M0.7Network 2Q0.4)Network 3M0.710.2Q0.3)Network 4M0.710.311.0M1.4Q0.5()T101INTON20-PT100 msQ1.1)沈阳理工大学课程设计论文Network 11T106

17、M1.210.6T107INTON20-PT100 msNetwork 12T107M1.310.7T108INTON20-PT100 ms沈阳理工大学课程设计论文7传送系统调试系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时, 配料系统能自动关闭。红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口 D2关闭，若料位传感器S1 置为00F （料斗中的物料已满），则停止进料（D4亮）。当S1置为ON （料斗中的物料已满），则 停止进料（D4灭）。电动机Ml、M2、M3和M4均为OFF。装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON,红灯信号灯L2亮，

18、绿灯L1 灭；同时启动电机M4,经过2S后，再启动启动M3,再经2S后启动M2,再经过2S最后启动 Ml,再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON, 料斗关闭，2S后Ml停止，M2在Ml停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S 后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。停机控制时按下停止按钮SB2,自动配料装车的整个系统终止运行，料斗关闭，2S后Ml 停止，M2在Ml停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。此时 整个系统完全停止。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停

19、止，料斗出 料口关闭，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如Ml故障，Ml,立即停，料斗出料 口 D2关闭，经过2秒延迟，M2停。在经过2秒，M3停止。经过2秒，M4停。当某条皮带机上 有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行2秒后停，而该皮带机以后的皮带机待 料运完后才停止。结语自动配料监控系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，釆用全汉化 操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。监控系统提供了较完善的系统运行信息和产品 信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水 平，并减轻了系统维护的工作量。本系统投入运行以来，各项指标均满足技

20、术要求，并极大 地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS 集散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中 管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，自动配料系统是一道非常重 要的工序，它由前、后配料两个子系统组成。选用西门子S7-300 PLC构成数据采集控制系 统，模块化设计，经济实用。全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属,化工，建材， 食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制 直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。

21、虽然行业各自不同的工艺 特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂 自动化FA所追求的一致目标。本实验采用FLC控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送、下料控制、故障检测等 功能。配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系 统能自动关闭。整个系统自动进行提高了配料精度和速度。参考文献1段梅，李新.PLC在混料控制系统的应用J控制系统.2003年.(4) ： 5054洪镇南，李铁，王旭东.PLC与计算机通信的实现J电气时代.2003年.(2)： 69703 熊志奇.微机自动化配料控制系统.电子技术应用.1997年.4 张本举.自动配料系统的设计.中国铝业中州分公司计控室.2000年.5 宋建成.PLC控制和应用.科学出版社.2002年.6 王永华.现代电气及可编程控制技术.北京航空航天大学出版社.第一版.2002年9月.7 赵明.工厂电气控制设备.北京.机械工业出版社.1998年.8 SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册2000年11月.