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基于PLC的物料定量給料系統的設計
作者：
時(shí)間：2013-05-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1.2 計最裝置電氣控制系統
計量裝置電氣控制系統由上位機系統和下位機系統兩部分構成。
1.2.1 上位機系統
觸摸屏計算機作為上位機，主要實(shí)現監督控制級和管理級的功能。及時(shí)處理用戶(hù)的輸人指令并顯示運行信息。由于觸摸屏計算機自帶了與PLC通信的功能，而不用編寫(xiě)專(zhuān)用的通信程序，只要設計良好的界面，使用十分方便。
1.2.2 下位機系統
下位機系統主要由以下幾部分組成:
① 可編程控制器。可編程控制器是下位機系統的控制中心，一方面擔負著(zhù)與上位機的通信功能;另一方面根據上位機的指令，控制各執行機構的動(dòng)作?？紤]到系統的負載情況和控制的需要，選用了三菱公司的FR -540 -5.5K-CH的變頻器。其輸出額定功率為9.1 kV，適應的電機為5.5 kW?？刂品绞綖槿嵝訮WM (V/F控制)。運行頻率的輸出控制由模擬量進(jìn)行(0一5 V)，此模擬量值由PLC的2D/A模塊給定。
② 接收調理電路。接收現場(chǎng)傳送來(lái)的差分信號并將其轉換成開(kāi)關(guān)信號后送給PLC的高速計數器計數。
③ 轉速檢測模數轉換電路。將電機運行的速度轉換成數字量送給PLC。
④ 電參數檢測功能模塊。將電機運行的電流、功率、效率等轉換成數字量并經(jīng)銘5接口送給PLC和上位機。
⑤ 數模轉換功能模塊。將經(jīng)PLC計算后的轉速控制數據轉換成模擬信號送給變頻器以控制下料電機的轉速，從而達到給料量控制的目的。
⑥ 重量檢測模塊。稱(chēng)重傳感器是傳統的電阻應變式壓力傳感器，采用的是ET一3型壓力傳感器。但其輸出范圍只有0一21.6 m V(供電電壓為直流12V ),輸出電阻為351 Sl，無(wú)法直接采樣進(jìn)行A/D變換。采用了AD623芯片將此信號放大50倍。
1.3 機械本體與機電接口
現場(chǎng) 部 分 主要是機電一體化的執行機構，主要包括機械本體、動(dòng)力部分、測量傳感部分、執行機構、驅動(dòng)部分等要素，各要素之間通過(guò)接口相聯(lián)系。
① 加料電磁閥及蝶閥。由PLC的輸出繼電器的閉、合，來(lái)控制加料電磁閥的通斷，通過(guò)該執行機構實(shí)現料斗中物料間隙自動(dòng)加人。
② 測量傳感部分。對系統運行中所需要的重量信息進(jìn)行檢測，變成電信號，經(jīng)信號調理電路處理后以差分信號發(fā)送到控制室。
③ 粉料輸送螺旋及驅動(dòng)機構。它是系統的主要執行機構，通過(guò)它的運行，實(shí)現物料的進(jìn)給。該螺旋主軸以變頻電動(dòng)機為動(dòng)力，通過(guò)一級擺線(xiàn)針輪減速器減速后拖動(dòng)主軸運行，變頻電動(dòng)機的運轉速度由變頻器控制。
④ 粉料壓實(shí)及驅動(dòng)機構。它是系統物料的主要執行機構，通過(guò)它的運行，實(shí)現物料的壓實(shí)。該機構以電動(dòng)機為動(dòng)力，通過(guò)二級擺線(xiàn)針輪減速器減速后拖動(dòng)壓料機構運行。
2 可編程控制器PID算法[5]
PID 控 制 具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、適應性強、魯棒性強等特點(diǎn)，計量裝置利用PLC的控制計算能力取代模擬調節器，直接通過(guò)數字運算，使被調量保持在給定值。系統PID算法如下: 
式中:EVn為當前偏;Dn為微分運算值;EVn-1為前一次偏差;Dn_1為上一次微分運算值;SV為設定值;KP為比例常數;PVn為當前采樣值;α為輸人濾波常數;PVnf為當前濾波輸人值;Ts為采樣時(shí)間;PVnf-2為前一次當前濾波輸人值;T1為積分時(shí)間;PVnf-2為前二次當前濾波輸人值;Td為微分時(shí)間;△MV為操作值的變化;KD為微分增益;MVn為當前輸出操作值。
當前濾波器輸入值PVnf大于設定值時(shí)，執行正作用PID算法，反之執行反作用PID算法。
PID指令的許多參數都可以由用戶(hù)根據自己的需要設置或設定，從控制開(kāi)始到PID循環(huán)達到裝置控制要求的困難是找到一個(gè)好的控制起始點(diǎn)。調節PID值時(shí)一定要保證操作的安全性，以避免對設備的損壞。對FX2 N系列PLC可以進(jìn)行預調節以便為PID控制過(guò)程快速賦初值。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是每次改變固定比例的參數值，如每次增加或減少10%。
3 結束語(yǔ)
計量裝置根據人機工程學(xué)的原理進(jìn)行計量裝置界面設計，采用彩色液晶顯示和專(zhuān)門(mén)的機柜設計，以保證操作的方便和正確;以PLC為控制中樞，以螺旋輸送等為物料的推進(jìn)器，配以相關(guān)的執行驅動(dòng)器件，使系統可自動(dòng)運行。整個(gè)系統給料量進(jìn)行閉環(huán)控制，采用面向對象的編程方法，和面向過(guò)程的編程方法相結合，進(jìn)行優(yōu)化的接口和流程設計，可以方便地進(jìn)行功熊擴展;并且具有遠程通信接口，在需要時(shí)可以組成網(wǎng)絡(luò )，以適應工廠(chǎng)現代化發(fā)展的需要，配料精度達到0.5%級。該裝置已在企業(yè)應用，運行狀況良好。
參考文獻
1 鄭志民.配料控制器在飼料工業(yè)中的應用.自動(dòng)化儀表，200 2 ,23 (2);38一40.
2 宋德玉可編程控制器原理及應用系統設計.北京:冶金工業(yè)出 版社，2001.
3 謝嶸，張芥凡，田作華.飼料生產(chǎn)中稱(chēng)重儀表的設計與實(shí)現lil .自 動(dòng) 化儀表，2003,24(12);3 6-38.
4 張立勛，孟慶鑫，張今瑜.機電一體化系統設計[M].哈爾濱:哈爾濱 工程大學(xué)出版社，1997:80-100
5 張寶芬.自動(dòng)檢測技術(shù)及儀表控制系統 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000:110-150.
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