集散型可编程控制器调速秤配料系统设计.docVIP

目 录 前言…………………………………………………………………………3 一 集散型可编程序控制器调速秤配料系统概述 5 1.1调速秤的一般结构和工作原理 5 1.2 调速秤配料系统的工艺流程 6 1.3调速秤配料系统总体控制流程图 7 二 系统的总体设计方案 8 三 硬件设计及各环节分析 9 3.1 可编程控制器（PLC）的选型与设计 9 3.2 拉力传感器的选型与信号调理 13 3.3 测速传感器的设计与信号调理 16 3.4 变频器的选型与电气设计 18 四 STEP 7编程软件与梯形图设计 20 4.1 STEP 7综述 20 4.2 STEP 7的组成 21 4.3 硬件组态与参数设置 21 4.3.1 工程项目创建基本任务和步骤 21 4.3.2 硬件组态的步骤 22 4.3.3 调速秤配料系统PLC I/0端子选择 24 4.4 STEP7 PLC程序的基本结构 27 4.5 系统各模块功能简介 28 4.6 梯形图设计 29 4.6.1 PLC主循环程序OB1 29 4.6.2 A/D转换、测重信号采集和累加数据 34 4.6.3 速度信号采集和调速秤速度调节 39 4.7 PID 控制 40 4.7.1 PID控制简介 40 4.7.2 PID控制模块输入输出变量设置 40 4.8 报警、急停和停止配料 44 五 调速秤配料系统的组态 47 5.1 WinCC工程的建立 47 5.1.1工程创建 47 5.1.2变量的建立 48 5.1.3组态画面的建立 53 5.1.4变量归档： 57 六 模拟仿真 58 6.1 S7-PLCSIM的主要功能 58 6.2 S7-PLCSIM的主要组成部分 59 6.3 上位机与下位机的模拟组态步骤 59 七、结束语…………………………………………………………………60 附：参考文献………………………………………………………………60 自我评价……………………………………………………………………61 前言 配料系统是水泥钢铁,化工,医药等行业在生产过程控制方面应用起步最早的领域,早在90年代初,国家重点支持和推荐微机应用项目中的生料微机配料的开发 配料系统主要由现场生产设备、单机皮带秤(包括输送机系统、皮带秤体、称重仪表、称重传感器、测速传感器设备)、调节器、变频控制器、PLC、电器控制柜、上位机、系统软件以及料位检测装置等组成我国很多冶金行业烧结厂皮带秤配料长期处于比较原始的状态，占用太多的人力物力资源，对企业来说是个不小的负担，而恶劣的工业现场环境对操作员的健康也有很大的伤害。因此，提高烧结厂皮带秤配料的自动化程度是当务之急。本文提出的中小型集散配料控制系统的设计方案，对采用皮带秤配料的工业现场有很高的实用价值。 在调速秤自动控制配料生产工艺过程中，将不同配料按一定比例配合，由调速秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。PLC主要实现对输送设备、称量系统的过程进行实时控制，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功能。 1.1调速秤的一般结构和工作原理调速皮带秤主要由机械秤体及控制组成。机械部分主要包括：供料溜子、重量称量机构、皮带张力自动调整装置、传动及减速装置重传感器等。高精度荷重传感器，将物料的重量变化线性地转换为电信号，控制仪表则根据荷重传感器输出信号的变化自动改变皮带的速度，以保持给料量稳定。皮带秤是粒、块状物料连续计量与自动配料的理想设备。 系统具有恒流量和配比控制两种功能。当选择恒流量控制时，电子皮带秤根据皮带上物料的多少自动调节皮带速度，来达到所设定流量要求。工艺流程如图1-2所示。加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速，通过链传动辊筒使皮带进行运转。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经信号放大板放大，输出一正比于物料重量的计量电平信号，送至上位机的接口，经采样后转换成一流量信号，在上位机上显示当前流量值；同时将此流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速，调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。 图1-2调速秤工艺流程图 对于系统的被控对象来说，上位机可以采用PLC，也可以采用工控机。如图1-3所示。 图1-3调速秤配料控制系统 系统结构原理框图如下： 1.3调速秤配料系统总体控制流程图 根据实际工艺流程，做出系统总体控制流程图如下所示。 二 系统的总体设计方案 本系统中，实行一台变频器对一台电机变频调速控制。由于变频调速是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现的，故在调速过程中从高