大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展，自動控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，其重要作用也越來越顯著。而生產(chǎn)過程自動控制是自動控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過程的具體應(yīng)用，是自動化技術(shù)的重要組成部分。PLC于20世紀(jì)60年代末期在美國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控

2、制系統(tǒng)。1976年正式命名，并給予定義：PLC（Programmable logic Controller）是一種數(shù)字控制專用電子計算機(jī)，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。</p><p>　　隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置

3、在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。本次設(shè)計的大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是以PLC為核心控制器，并結(jié)合昆侖組態(tài)軟件MCGS，輔以光電傳感器，繼電器等實現(xiàn)的可遠(yuǎn)程控制的集成系統(tǒng)。它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。</p><p>　　1.1 本課題研究的目的、意義</p><p>

4、　　現(xiàn)代自動控制越來越朝著智能化發(fā)展，在很多自動控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個很大的特點，那就是很高的運行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲器。但隨之而來的是巨額的成本。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%，而對于這些小型的系統(tǒng)來說，配置一個如此高速的處理機(jī)沒有任何必要，因為這些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用可編程序邏輯控制器（PLC）[1]控制小型

5、的，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運算的系統(tǒng)中是非常適合的。</p><p>　　本論文是對現(xiàn)在大量使用的大米生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化設(shè)計改造。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)很大部分是采用老式的繼電器觸點控制，系統(tǒng)故障率高，工人勞動強(qiáng)度大，系統(tǒng)設(shè)備升級困難。大米生產(chǎn)過程中，如果系統(tǒng)控制不當(dāng)，則會出現(xiàn)雜質(zhì)、碎米率大、加工精度不易控制等問題。為了提高系統(tǒng)的自動化水平，解決大米生產(chǎn)中產(chǎn)生的這些問題，利用現(xiàn)代化的PLC與MCGS組態(tài)結(jié)合

6、的集中控制技術(shù)，在一定程度上能夠提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，克服人為的不穩(wěn)定因素，為現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的物質(zhì)條件，以達(dá)到系統(tǒng)自動化控制和系統(tǒng)升級的目的。</p><p>　　1.2 PLC的簡介</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller ）簡稱PLC, 是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺工業(yè)控制

7、專用計算機(jī)[2]。PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家自動控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。</p><p>　　1.2.1 PLC的特點及應(yīng)用</p><p>　　可編程序控制器（PLC）得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電接觸器控制裝置和通用計算

8、機(jī)以及其他控制系統(tǒng)所不具備的特點：</p><p>　　1．運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　2．設(shè)計、使用和維護(hù)方便</p><p>　　3．編程語言直觀易學(xué)</p><p>　　4．與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合 </p><p>　　5．體積小、質(zhì)量輕、能耗低[3]</p><p>

9、;　　可編程控制器所具有的功能，使它既可用于開關(guān)量控制，又可用于模擬量控制；既可用于單機(jī)控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。它的應(yīng)用可大致歸納為如下幾類：邏輯控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、多級控制。</p><p>　　1.3 論文主要研究內(nèi)容</p><p>　　本篇論文主要論述了如何用三菱FX-2N系列PLC設(shè)計大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)。從而實現(xiàn)

10、系統(tǒng)所需要的各項功能，滿足設(shè)計要求。本文研究內(nèi)容主要是以PLC控制整個生產(chǎn)過程，其內(nèi)容有以下幾個方面：</p><p>　　1．接通電源開關(guān)后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置；</p><p>　　2．按下啟動按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過稱重傳感器實現(xiàn)自動稱量控制；</p><

11、;p>　　3．原料由稱量漏斗進(jìn)入礱谷缸，當(dāng)原料達(dá)到礱谷缸設(shè)定的位置時，關(guān)閉進(jìn)料閥門開始礱谷，礱谷后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，分離時，糙米預(yù)存缸的進(jìn)料閥門打開；</p><p>　　4．谷糙分離完畢后，糙米預(yù)存缸內(nèi)開始進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后，起動振動電機(jī)篩選碾好的大米，利用鼓風(fēng)機(jī)與高壓空氣推出大米，通過高壓輸管送入料籠。</p><p><b>　　1.4 論文組成</

12、b></p><p>　　對大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計論文主要從機(jī)械和電氣兩方面進(jìn)行設(shè)計和說明。</p><p>　　第一章講述的是課題研究意義和目的以及簡單地介紹了以下PLC的有關(guān)內(nèi)容如：PLC特點、PLC的應(yīng)用和發(fā)展趨勢、PLC的結(jié)構(gòu)、PLC的工作方式等等。</p><p>　　第二章講述系統(tǒng)概述及控制方案設(shè)計，包括制系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，大

13、米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證。</p><p>　　第三章是本次論文設(shè)計的核心部分之一：控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。它包括了控制系統(tǒng)分析及元件選擇， PLC控制系統(tǒng)I/O點數(shù)的估算，PLC及主要模塊的選型</p><p>　　控制系統(tǒng)的I/O地址分配，控制系統(tǒng)電路設(shè)計。</p><p>　　第四章講述的是軟件設(shè)計。包括PLC控制系統(tǒng)梯形圖，PLC控制系統(tǒng)程序的編制方

14、法選擇，主要模塊程序設(shè)計和模擬量輸入的算法設(shè)計。</p><p>　　第五章講述的是監(jiān)控界面的設(shè)計。包括系統(tǒng)操作界面，系統(tǒng)參數(shù)界面，報表界面，也是本設(shè)計的核心控制部分。</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷提高，對大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的自動化程度也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大米加工生產(chǎn)線多采用繼電器[8

15、]控制電路實現(xiàn)控制要求，機(jī)械觸點多，可靠性差，控制設(shè)備體積大。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械和電氣化程度的提高，新技術(shù)產(chǎn)品PLC由于其特有的優(yōu)點，已廣泛地用于糧食加工行業(yè)。</p><p>　　2.1 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　2.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　根據(jù)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)設(shè)計的要

16、求，要求達(dá)到以下目標(biāo):</p><p>　　1．設(shè)備具有全自動模式。</p><p>　　2．可遠(yuǎn)程監(jiān)控大米加工情況，并對加工量進(jìn)行歷史記錄。</p><p>　　3．保證出糙率和大米加工精度。</p><p>　　根據(jù)課題要求，該控制系統(tǒng)的設(shè)計主要有以下內(nèi)容：</p><p>　　1．真空吸料：用一臺真空泵將待發(fā)原料

17、吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；</p><p>　　2．稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工需要量，通過稱重傳感器實現(xiàn)自動稱量控制；</p><p>　　3．礱谷控制：檢測壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時實現(xiàn)自動礱谷控制； </p><p>　　4．大米接收：礱谷完畢，啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動打開缸門，利用鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將

18、經(jīng)過篩選的大米送入料倉。2.1.2 控制系統(tǒng)的主要工藝流程 </p><p>　　如圖2.1所示大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的工藝流程圖，可知該集中控制系統(tǒng)的工作過程大概如下：</p><p>　　原料先置于缸內(nèi)或傳送袋內(nèi)，通過真空泵吸入吸料漏斗，由吸料漏斗再自動落入預(yù)量漏斗，由于吸料漏斗為真空，預(yù)量漏斗在此起緩沖作用。原料由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗，待光電開關(guān)檢測到原料達(dá)到設(shè)定位置時

19、，關(guān)閉放料閥門，進(jìn)行稱量，取得數(shù)據(jù)后，再打開放料閥門，讓稱好的稻谷進(jìn)入礱谷缸進(jìn)行礱谷，礱谷完畢后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，讓糙米和谷殼經(jīng)過振動電機(jī)進(jìn)行谷糙分離，糙米進(jìn)入碾米缸進(jìn)行碾米，碾米結(jié)束后起動振動篩，讓合格的大米顆粒進(jìn)入填料器，鼓風(fēng)機(jī)和高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉。</p><p>　　2.2 大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)方案選擇論證</p><p>　　由基于PLC的大米加工生產(chǎn)線集中控制

20、系統(tǒng)的工藝過程可知，整條生產(chǎn)線三個單元功能相對獨立且分散，但又需要相互連鎖協(xié)調(diào)。這需要一個控制系統(tǒng)進(jìn)行指揮控制。這些都給控制系統(tǒng)提出了較高要求，需要采用先進(jìn)的控制技術(shù)和控制方法，以提高工程質(zhì)量并簡化控制線路的復(fù)雜性，兼顧降低項目成本。故本課題控制系統(tǒng)選型的基本原則如下：</p><p>　　1.采用先進(jìn)、可靠、成熟的控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性；</p><p>　　2.采用模塊化設(shè)計，提高通

21、用性及設(shè)備效率，易于維護(hù)；</p><p>　　3.適應(yīng)今后的技術(shù)發(fā)展、要求，系統(tǒng)有較高的可擴(kuò)展性[7]。</p><p>　　控制系統(tǒng)一般采用PLC控制或繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。PLC的控制與繼電器的控制差別有以下幾個方面。</p><p><b>　　控制邏輯</b></p><p>　　繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯

22、，利用繼電器觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜，體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數(shù)目有限，每只只有4～8對觸電，因此靈活性和擴(kuò)充性很差。而PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存內(nèi)，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故成為“軟接線”。其接線少，體積小，因此靈活性和擴(kuò)展性都很好。PLC中大規(guī)模集成電路組成，功耗小。</p>

23、<p><b>　　2.工作方式</b></p><p>　　電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同時都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都應(yīng)受到某種條件限制不能吸合，它屬于并聯(lián)工作方式。而PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描中，屬于串聯(lián)工作方式。</p><p>　　3.可靠性和可維護(hù)性</p><p>　　

24、繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點，連線也多。觸點開閉會受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路完成，體積小，壽命長，可靠性高。PLC還配有自檢和監(jiān)控功能。能檢查出自身的故障。并隨時顯示給操作人員。還能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況。為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。</p><p><b>　　4.控制速度</b>&l

25、t;/p><p>　　繼電器控制邏輯依靠觸點的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點的開閉動作一般在幾十ms數(shù)量級。另外，機(jī)械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制。屬于無觸點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在μm數(shù)量級，而不會出現(xiàn)抖動。</p><p><b>　　5.定時控制</b></p><p>　　繼電器

26、邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時間控制。一般來說，時間繼電器存在定時精確度的不高，定時范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時間困難等問題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高。且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍一般從0.001s到若干天或更長。用戶可以根據(jù)需要在程序中設(shè)置定時值，然后由軟件來控制定時時間[8]。</p><p>　　從以上幾個方面的比較可知，PLC在性能上比控制邏

27、輯優(yōu)異，特別是可靠性高，設(shè)計施工周期短，調(diào)試修改方便，而且體積小，功耗低，使用維護(hù)方便，但在很小的系統(tǒng)中使用時，價格要高于繼電器控制系統(tǒng)。</p><p>　　可編程序邏輯控制器（PLC）采用微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，內(nèi)含存儲器、運算器、控制器，根據(jù)工業(yè)控制過程的特點，進(jìn)行專門的電路設(shè)計，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計算機(jī)。PLC的輸入、輸出模塊與主模塊組裝在一起，不需要另外的接口，可以直接與行程開關(guān)等傳感器及驅(qū)

28、動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁線圈連接在一起，使控制系統(tǒng)比較簡單。PLC根據(jù)類似于繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計，簡單明了。與繼電器控制相比較，PLC性能好價格低，功率價格適中[9]。</p><p>　　根據(jù)上述分析，PLC是現(xiàn)階段基于PLC的泡沫發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)最理想的控制機(jī)。所以本設(shè)計選用PLC作為系統(tǒng)控制機(jī)。下面是對選定方案的分析：</p><p><b>　　1.可行性分析<

29、/b></p><p>　　A.功能可行性分析：由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開關(guān)量信號，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。</p><p>　　B.系統(tǒng)可靠性分析：系統(tǒng)設(shè)置了光電檢測開關(guān)，對整條生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控，使系統(tǒng)可靠性得到了進(jìn)一步的保證。</p><p>　　C.系統(tǒng)擴(kuò)展性分析：系統(tǒng)采用PLC作為控制器，其本身就具

30、有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性，加之PLC產(chǎn)品的完整性，使得系統(tǒng)功能擴(kuò)展極其方便。</p><p>　　D.系統(tǒng)可維護(hù)性分析：系統(tǒng)采用先進(jìn)控制方式，大大降低了工程成本，并由于系統(tǒng)組態(tài)及結(jié)構(gòu)簡單，這使得可維護(hù)性增強(qiáng)。</p><p><b>　　2.技術(shù)性能</b></p><p>　　A．吸料漏斗物位的控制；</p><p>　　B

31、．欲量漏斗物位的控制；</p><p>　　C．壟米，碾米時間限制；</p><p>　　D．閥門受阻時進(jìn)行故障報警；</p><p>　　E．整個工作流程的自動化。</p><p>　　本課題所設(shè)計的基于PLC的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)，利用可編程序控制器和傳感器，克服了人為的不穩(wěn)定因素，充分利用了現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，提高了勞動生產(chǎn)率，為現(xiàn)代化

32、的生產(chǎn)管理提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)條件。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　整個系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并對硬件的每一個部分進(jìn)行了分析。硬件設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)完成相應(yīng)的功能，并組成一個統(tǒng)一的整體。在對控制系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，對所用的元器件進(jìn)行選型，PLC地址分配，最后對系統(tǒng)硬件進(jìn)行總體設(shè)計。</p><p&g

33、t;　　3.1 控制系統(tǒng)分析及元件選擇</p><p>　　本設(shè)計的加工集中控制系統(tǒng)是可編程控制器（PLC）為主要控制其，需要進(jìn)行控制的是整個工藝流程的實現(xiàn)。通過可編程控制器（PLC）與電機(jī)（包括礱谷機(jī)、振蕩電機(jī)、碾米機(jī)、真空泵及鼓風(fēng)機(jī)）以及其他外部硬件（電磁閥，傳感器）相連實現(xiàn)了整個大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　本次設(shè)計的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3.1所示：&

34、lt;/p><p>　　其主要工作原理如下：</p><p>　　接通電源后，將設(shè)備模式旋轉(zhuǎn)到自動定量輸送物料模式，將所有閥門旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置；按下啟動按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)，等光電開關(guān)1檢測到原料到位后，關(guān)閉真空泵，打開吸料漏斗開關(guān)門電磁閥KV1吸料漏斗空氣閥KV16，使原料由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗；</p><p>　　重復(fù)該步驟直至光電開關(guān)2檢測原料到位

35、后，關(guān)閉KV1，打開預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥KV3，KV2及預(yù)量漏斗開關(guān)門電磁閥KV4，KV5，讓原料快速落入稱量漏斗內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時間后，關(guān)閉所打開的KV3，KV2及KV4，KV5，，進(jìn)行稱量，稱量結(jié)束后，把所測量的數(shù)值傳送給MCGS觸摸屏；</p><p>　　完成稱量步驟后，打開稱量漏斗高壓空氣電磁閥KV6，KV7，讓待加工的原料由稱量漏斗落入礱谷缸內(nèi)。啟動礱谷電機(jī)，進(jìn)行礱谷，待到礱谷結(jié)束后啟動鼓風(fēng)機(jī)，讓脫出的稻

36、谷殼與糙米分離開來；</p><p>　　分離后，打開礱谷缸高壓空氣電磁閥KV8，KV9，壟谷缸開關(guān)門電磁閥KV10，讓糙米快速落入碾米缸內(nèi)，達(dá)到設(shè)定時間后，關(guān)閉KV8，KV9，KV10，啟動碾米電機(jī)，碾米結(jié)束后，啟動振動電機(jī)，利用振動篩選取合格大米，最后打開空氣電磁閥KV14，碾米缸高壓空氣閥KV11，KV12，電動閥KV15，把加工好的大米送入料倉。</p><p>　　3.1.1控制

37、系統(tǒng)分析</p><p>　　根據(jù)課題設(shè)計要求及大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的特點，對系統(tǒng)的控制分析如下：</p><p>　　1．打開電源開關(guān)后，設(shè)定加工方式：自動或手動，并設(shè)定原料重量。</p><p>　　2．按下啟動按鈕，利用真空泵把原料吸進(jìn)吸料漏斗內(nèi)。由吸料漏斗落入預(yù)量漏斗，再由預(yù)量漏斗落入稱量漏斗。通過稱重傳感器實現(xiàn)自動稱量控制。</p>&

38、lt;p>　　3．原料由稱量漏斗進(jìn)入礱谷缸，通入空氣，由壓力傳感器測量缸內(nèi)壓力，光電傳感器檢測原料位置，實現(xiàn)自動礱谷控制。</p><p>　　4．礱谷完畢，啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動打開缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉。</p><p>　　3.1.2 元器件選擇及依據(jù)</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的

39、各項分析以及對元器件的要求，為滿足系統(tǒng)功能，系統(tǒng)需要的主要元器件有PLC控制器、壓力傳感器、稱重傳感器、光電傳感器、礱谷機(jī)、碾米機(jī)、電磁閥等，下面對幾個主要的器件功能進(jìn)行介紹：</p><p>　　1.三菱FX-2N PLC介紹</p><p>　　三菱FX-2N運行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。所以本設(shè)計應(yīng)用此系列的PLC。</p><p>　　

40、FX-2N基本單元由中央處理器（CPU）、電源以及數(shù)字量輸入輸出單元組成。這些都被緊湊地安裝在一個獨立的裝置中。</p><p>　　在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點的靈活輸入輸出組合。可選用16/32/48/64/80/128點的主機(jī)，可以采用最小8點的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟

41、元件應(yīng)用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運算、平方根、浮點小數(shù)運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX ASCII變換，校驗碼等。時計

42、控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。</p><p>　　2.稱重傳感器的介紹</p><p>　　智能化稱重傳感器是近些年來的開發(fā)熱點。智能傳感器的定義在各國傳感器雜志上討論多年，直到90年代初才有了比較一致的看法:把凡具有一種或多種敏感功能，能夠完成信號探測和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補(bǔ)償、自診斷和計算等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器。智能傳感器可以是集

43、成的，也可以是分離件組裝的。數(shù)字式智能稱重傳感器正是按此思路發(fā)展和應(yīng)用的，同樣有兩種結(jié)構(gòu)形式，即整體型和分離型[11]。 </p><p>　　整體型是在稱重傳感器內(nèi)部安裝有放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器芯片和溫度敏感元件等組成數(shù)字處理電路，利用微處理器已存入的軟件，實施各項數(shù)字補(bǔ)償工藝進(jìn)行各項性能調(diào)整和測試，最后采用電子束焊或激光焊進(jìn)行密封。數(shù)字式智能稱重傳感器的制造工藝完全不同于模擬式稱重傳感器，主要是兩個

44、環(huán)節(jié):其一彈性體貼片組成惠斯登電橋電路后，通過試驗測試建立數(shù)字補(bǔ)償工藝要求的各項數(shù)學(xué)模型，形成便于程序化計算的公式。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡單實用的補(bǔ)償計算軟件，存儲在微處理器芯片中進(jìn)行各項誤差修正和補(bǔ)償。軟件技術(shù)主要有數(shù)字濾波技術(shù)，標(biāo)度變換技術(shù)，數(shù)字調(diào)零技術(shù)，溫度補(bǔ)償技術(shù)和線性補(bǔ)償技術(shù)等。同時還應(yīng)解決抗射頻干擾(RFI)、電磁干擾(EMI )和閃電引起的電瞬變等過壓保護(hù)問題。分離型是將放置在稱重傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換等數(shù)字處理電路移

45、至一個外部接線盒內(nèi)，將普通的模擬式稱重傳感器接入數(shù)字接線盒后，其輸出便以數(shù)字信號傳輸給與其配套的稱重顯示控制儀表。通常把模擬式稱重傳感器加數(shù)字接線盒模式稱為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。模擬式稱重傳感器基本上是手工化生產(chǎn)，人為的因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，數(shù)字式智能稱重傳感器基本上是自動化生產(chǎn)，</p><p>　　NS-TH16系列智能（數(shù)字）稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡單、堅固、安裝方便、抗振動沖擊力強(qiáng)，采用先進(jìn)的微處理技術(shù)和數(shù)

46、字通訊技術(shù),全密封結(jié)構(gòu)，防水、防腐。被廣泛應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)中，作為稱量、測力等自動控制元件。所以本設(shè)計采用此類型的稱重傳感器。</p><p><b>　　3 礱谷機(jī)的介紹</b></p><p>　　本次設(shè)計所選用的HR10C是佐竹（蘇州）機(jī)械有限公司的最新研制的礱谷機(jī)，它具有以下特點：</p><p>　　1. 脫殼率高且保持穩(wěn)定，本機(jī)

47、采用自動控制操作，脫殼率在90%左右，能在生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定的脫殼率；</p><p>　　2. 操作調(diào)節(jié)方便，本機(jī)通過氣動控制輥間壓力，有料位器與之連接，斷料可立即松輥，來料自動延時緊輥；</p><p>　　3. 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)器主要回轉(zhuǎn)件都經(jīng)動平衡檢驗，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動?。?lt;/p><p>　　表3.1 礱谷機(jī)主要參數(shù)</p><p>

48、<b>　　4 碾米機(jī)的介紹</b></p><p>　　新型立式碾米機(jī)的設(shè)計思想是近百年來立式碾米經(jīng)驗的積累。該機(jī)匯集了許多立式碾磨的最新技術(shù)，它廣泛使用在美國、歐洲和亞洲國家的許多主要加工廠中。用于加工不同等級白米的VTA系列是現(xiàn)代大米加工工業(yè)的理想設(shè)備，其具有以下特點：</p><p>　　1.加工產(chǎn)量高、破碎低，在碾磨過程中，由于采用了新研制的最佳碾磨室，因此

49、大米產(chǎn)量提高，破碎減少，水分損失小；</p><p>　　2.操作調(diào)節(jié)方便，通過卸料門壓力調(diào)整即可容易地獲得所需的研白精度；</p><p>　　3.部件易于更換，砂輥能很容易從機(jī)器頂部抽出。篩片設(shè)計從機(jī)器旁邊取出，在不拆除機(jī)器框架情況下，篩片更換迅速、容易。全部其 它部件易于操作、易于更換；</p><p>　　4.部件使用壽命長，由于碾白室進(jìn)行了特殊的熱處理以及

50、它受到均勻一致的較小壓力，從而該磨損部件的使用壽命延長；</p><p>　　5.機(jī)器內(nèi)部的米糠殘留量最少，碾白室的下部有回轉(zhuǎn)式排出器，有助于米糠順利排出機(jī)外；</p><p>　　6.結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，特殊設(shè)計的碾白室?guī)缀跏莻鹘y(tǒng)設(shè)備碾白面積的兩倍，而且該機(jī)占地小，產(chǎn)量高；</p><p>　　表3.2 礱谷機(jī)主要參數(shù)</p><p><b

51、>　　5 觸摸屏的介紹</b></p><p>　　本次設(shè)計采用MCGS觸摸屏，MCGS 即"監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)"，英文全稱為Monitor and Control Generated System。</p><p>　　作為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計算機(jī)系統(tǒng)軟件MCGS，它的功能十分完善，不僅操作簡便、可視性好，而且具有可維護(hù)性強(qiáng)等突出特

52、點。MCGS為解決工程監(jiān)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出、曲線顯示等各環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，進(jìn)行方案設(shè)計和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。</p><p>　　在這次大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計中，觸摸屏的使用加深了自動化的程度，我們不僅可以通過PLC的在上位機(jī)的線上監(jiān)控功能查詢加

53、工情況，更能直接通過MCGS直觀圖像獲取我們大米加工所進(jìn)行的流程，大米實時加工量，及歷史加工量的記錄，也能直觀的找到報警記錄，同時我們可以直接在觸摸屏上對加工物料量進(jìn)行調(diào)整設(shè)置等，極大地便利了加工生產(chǎn)線的操作。</p><p>　　系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求表如下所示。</p><p>　　表3.3 系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求</p><p>　　3.2 控制系

54、統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　對系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計，主要包括I/O點數(shù)的估算、模塊選型、I/O地址分配和電路設(shè)計。</p><p>　　3.2.1 PLC控制系統(tǒng)I/O點數(shù)的估算</p><p>　　由大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的PLC自動控制結(jié)構(gòu)示意圖以及工藝流程圖可得：大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)需要兩個模擬量輸入通道：1個稱重傳感器檢測原料重量，1個壓力傳感器

55、用來檢測礱缸內(nèi)的壓力。系統(tǒng)還要求6臺電機(jī)運行，所以需接接觸器線圈。還應(yīng)用到大量的電磁閥及少量的開關(guān)和按鈕等器件。</p><p>　　所需各元器件功能及所占PLC輸入輸出點數(shù)見表3.2，表3.3，表3.4。</p><p>　　由表可知，本次設(shè)計的泡沫發(fā)泡機(jī)控制系統(tǒng)的輸入模擬量是2個通道，輸入開關(guān)量點數(shù)是6，輸出點數(shù)是22。</p><p>　　表3.2 模擬量輸

56、入所需各元器件功能及所占PLC通道</p><p>　　表3.3 開關(guān)量輸入所需各元器件功能及所占PLC點數(shù)</p><p>　　表3.4 開關(guān)量輸出所需各元器件功能及所占PLC點數(shù)</p><p>　　3.2.2 PLC及主要模塊的選型</p><p>　　FX-2N主機(jī)的型號規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場合。三菱公司FX-2N系

57、列產(chǎn)品有：FX-16MR、FX-32MR、FX-48MR、FX-64MR、FX-80MR、FX-128MR。FX-48MR系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。</p><p>　　根據(jù)需求本設(shè)計用FX-48MR模塊，其I/O總數(shù)為48點。FX2N-48MR-001是日本三菱公司的可編程控制器(PLC), 繼電器輸出及輸入24點,輸出24點.FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲

58、器8Kb，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個I/O點，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。</p><p>　　模擬量信號是—種連續(xù)變化的物理量，如電流、電壓、溫度、壓力、位移、速度等。工業(yè)控制中，要對這些模擬量進(jìn)行采集并送給PLC的CPU，必須先對這些模擬量進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模

59、擬量輸入模塊就是用來將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC所能接受的數(shù)字信號的。生產(chǎn)過程的模擬信號是多種多樣的，類型和參數(shù)大小也不相同，所以，一般先用現(xiàn)場信號變送器把它們變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(如4—20mA的直流電流信號、1～5V的直流電壓信號等)，然后再送入模擬量輸入模塊將模擬且信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，以便PLC的CPU進(jìn)行處理。模擬量輸入模塊一般由濾波、模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換，光耦合等部分組成。光耦合器有效地防止了電磁干擾，對多通道的模擬量輸入單元，通常

60、設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行通道的切換，且在輸出端設(shè)置信號寄存器。</p><p>　　模擬量輸入模塊設(shè)有電壓信號和電流信號輸入端。輸入信號經(jīng)濾波、放大、模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號，再經(jīng)光耦合器進(jìn)入PLC內(nèi)部電路[14]。</p><p>　　本次設(shè)計就采用FX2N-4AD的4通道模擬量特殊模塊。FX2N-4AD模擬特殊模塊有四個輸入通道。輸入通道接收并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為A/D轉(zhuǎn)換

61、。FX2N-4AD最大分辨率是12位，基于電壓或電流的輸入/輸出的選擇通過用戶配線來完成，可選用的模擬值范圍是-10V到10VDC(分辨率5mV),或者4到20mA,-20到20mA(分辨率:20μA) FX2N-4AD和FX2N主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X2N-4AD共有32個緩沖存儲器(每個16位)，F(xiàn)X2N-4AD占用FX2N擴(kuò)展總路線的8個點.這8點可以分配成輸入或輸出.FX2N-4AD消耗FX2N主單元成有源擴(kuò)展單元

62、5V電源30mA的電流。</p><p>　　3.2.3 控制系統(tǒng)的I/O地址分配</p><p>　　由上述對I/O點的估算，根據(jù)控制系統(tǒng)要求利用PLC控制的信號的分布情況，綜合考慮各輸入、輸出點的性質(zhì)，對各輸入、輸出點進(jìn)行分組分配。其對應(yīng)PLC輸入/輸出地址分配如表3.5所示。</p><p>　　表3.5 輸入/輸出信號地址分配表</p>&

63、lt;p>　　3.2.4 控制系統(tǒng)電路設(shè)計</p><p>　　為了保證大米加工集中控制系統(tǒng)的高度可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，采用了一系列控制措施。如接直流電源的輸出口并聯(lián)反向二極管續(xù)流電路，接交流電源的輸出口并聯(lián)RC構(gòu)成續(xù)流電路，用以防止斷電產(chǎn)生高壓，擊壞PLC輸出口。</p><p>　　在對PLC供電時，是通過了ARV穩(wěn)壓電源再給PLC供電的，這種高精度全自動交流穩(wěn)壓器AVR系列

64、是引進(jìn)了臺灣技術(shù)并結(jié)合我國電力實況設(shè)計而開發(fā)的一種新型高精度全自動交流穩(wěn)壓器，廣泛應(yīng)用于PCB、CNC等多種進(jìn)口機(jī)械設(shè)備中。產(chǎn)品具有容量大、精度高、無波形畸變，并具有過壓、欠壓、過載自動保護(hù)功能。使用安全可靠，維護(hù)簡便。這樣不僅可以防止人員觸電事故，也能保證整個控制系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。</p><p>　　在對各個電機(jī)供電時，是經(jīng)過斷路器、接觸器及熱繼電器后再給電機(jī)供電的，這樣對電路的過壓、過流、過載及欠壓等常見故

65、障能迅速起到自動保護(hù)作用。</p><p>　　電機(jī)接線圖見附錄A。</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　在對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)工藝流程和系統(tǒng)控制要求，對PLC進(jìn)行了軟件設(shè)計。</p><p>　　4.1 PLC控制系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　根

66、據(jù)設(shè)計的要求，PLC實現(xiàn)以下功能:</p><p>　　真空吸料：用一臺真空泵將待加工原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)；</p><p>　　稱量設(shè)定：面板人工設(shè)置一次加工稻谷需要量，通過稱重傳感器實現(xiàn)自動稱量控制；</p><p>　　壟谷控制：檢測壟谷缸內(nèi)的原料位置，到達(dá)設(shè)定值時實現(xiàn)自動礱谷控制； </p><p>　　大米接收：礱谷

67、完畢，啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行谷糙分離，分離出的糙米進(jìn)入碾米缸繼續(xù)加工，加工后，自動打開缸門，利用高壓空氣將經(jīng)過篩選的大米送入料倉。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)工藝對控制的要求，可詳細(xì)寫出控制系統(tǒng)的流程圖，系統(tǒng)的PLC流程圖如圖4.1所示：</p><p>　　4.2 PLC常用的程序設(shè)計方法</p><p>　　應(yīng)用程序設(shè)計過程中，應(yīng)正確選擇能反映生產(chǎn)過程的變化參數(shù)作為控

68、制參量進(jìn)行控制；應(yīng)正確處理各執(zhí)行電器、各編程元件之間的互相制約、互相配合的關(guān)系，即聯(lián)鎖關(guān)系。應(yīng)用程序的設(shè)計方法有多種，常用的設(shè)計方法有經(jīng)驗設(shè)計法、順序功能圖法等[16]。</p><p><b>　　1.經(jīng)驗設(shè)計法</b></p><p>　　經(jīng)驗設(shè)計法要求設(shè)計者具有較豐富的實踐經(jīng)驗，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)。根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗選擇基本環(huán)

69、節(jié)，并把它們有機(jī)地組合起來。其設(shè)計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計后，還需反復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求。</p><p>　　經(jīng)驗設(shè)計法的設(shè)計不規(guī)范，沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，對于同一被控對象，設(shè)計出的程序不是惟一的，程序設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有關(guān)。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)的設(shè)計，由于聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜，用經(jīng)驗設(shè)計法進(jìn)行設(shè)計一般難于掌握，且設(shè)計周期較長，設(shè)計

70、出的程序可讀性差，即使有經(jīng)驗的工程師閱讀它也很費時。同時，給日后產(chǎn)品的使用、維護(hù)帶來諸多不便。對于簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計，用經(jīng)驗設(shè)計法進(jìn)行設(shè)計簡單、易行，可以收到明顯的效果。對于一些舊設(shè)備的改造也可采用經(jīng)驗</p><p>　　設(shè)計法，借鑒原設(shè)備繼電器控制電路圖，并綜合考慮PLC特點，加以修改和完善，可較方便地得到符合控制要求的程序。</p><p><b>　　2.順序功能圖法&

71、lt;/b></p><p>　　順序功能圖（SFC，Sequential Function Chart）采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的語言，用于編制復(fù)雜的順控程序。利用這種先進(jìn)的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序，大大提高了工作效率，也為調(diào)試、試運行帶來許多言傳的方便。順序功能圖用以全面描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性，而不涉及系統(tǒng)所采用的具體技術(shù)沒。順序功能圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件及動作（或命令

72、）組成。 </p><p>　　順序功能圖指令可以用梯形圖表示，在順序功能圖中，將狀態(tài)（S）看作是一個控制工序，從中將輸入條件與輸出控制按順序編成。這種控制的最大特點是在工序進(jìn)行時，與前一工序不接通，以各道工序的簡單順序，即可控制設(shè)備。</p><p>　　本次的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)既可以選擇一般的梯形圖，也可選用順序功能圖，最終選擇經(jīng)典的梯形圖。</p><p&

73、gt;　　4.3 系統(tǒng)程序的編寫</p><p>　　4.3.1 主要程序模塊</p><p><b>　　1.報警系統(tǒng)</b></p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)發(fā)生事故、故障時都應(yīng)發(fā)出報警信號，一般是聲光報警信號。在整個工藝流程中必須注意做好實時報警檢測，因為在整個流程中如果中間出現(xiàn)故障又不能及時地發(fā)現(xiàn)并處理的話，對整個大米加工生產(chǎn)線控制

74、系統(tǒng)來說都是非常大的損失。</p><p><b>　　2.真空吸料</b></p><p>　　通過真空管用一臺真空泵將待發(fā)原料吸入吸料漏斗，保證原料的稱料供應(yīng)。真空泵運行的條件是吸料漏斗開關(guān)門電磁閥KV1處于關(guān)閉狀態(tài)，且吸料漏斗中原料未滿（由光電開關(guān)1測量），如果符合條件，則啟動真空泵，當(dāng)原料滿后，停止運行真空泵，等待條件符合，繼續(xù)運行。</p>&

75、lt;p>　　3.原料從吸料漏斗進(jìn)入預(yù)量漏斗</p><p>　　開KV1，原料從吸料漏斗進(jìn)入預(yù)量漏斗。開KV1的條件是吸料漏斗原料已滿（由光電開關(guān)1測量），預(yù)量漏斗原料未滿（由光電開關(guān)2測量），且電磁閥KV2處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)原料滿后，關(guān)閉電磁閥KV1。</p><p>　　4. 原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入稱量漏斗</p><p>　　開電磁閥KV2和高壓空氣閥KV3

76、、KV4，原料從預(yù)量漏斗進(jìn)入稱量漏斗。原料進(jìn)入稱量漏斗的條件是預(yù)量漏斗原料滿，稱量漏斗原料為0，且電磁閥KV7處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)原料稱好后，關(guān)閉電磁閥KV2和高壓空氣閥KV3、KV4。</p><p>　　5.原料從稱量漏斗進(jìn)入壟谷缸</p><p>　　開電磁閥KV7、KV8和高壓空氣閥KV5、KV6，原料從稱量漏斗進(jìn)入壟谷缸。原料進(jìn)入壟谷缸的條件是稱量漏斗原料已稱好，出料口門關(guān)閉到位，且

77、壟谷缸的上一個狀態(tài)為出料。當(dāng)原料放完后（稱量為0），關(guān)閉電磁閥KV7、KV8和高壓空氣閥KV5、KV6。</p><p><b>　　6.壟谷缸控制</b></p><p>　　原料進(jìn)入壟谷缸后，當(dāng)內(nèi)部壓力滿足所需要求，啟動壟谷電機(jī)。待壟谷部分結(jié)束后，關(guān)閉壟谷電機(jī)，然后打開出料門，開鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行谷糙分離，開電磁閥KV11、KV12和高壓空氣電磁閥KV9，KV10把壟好

78、的糙米送到碾米缸，到設(shè)定時間，出料完畢，關(guān)閉KV11、KV12電磁閥和高壓空氣電磁閥KV9，KV10。</p><p><b>　　7.碾米缸控制</b></p><p>　　糙米進(jìn)入碾米缸后，在保證送料結(jié)束，KV11、KV12和高壓空氣電磁閥KV9、KV10都關(guān)閉后，啟動碾米電機(jī)，達(dá)到設(shè)定時間后，碾米電機(jī)自動關(guān)閉，開振動電機(jī)，對加工的大米進(jìn)行振動篩選，選后的合格大米

79、經(jīng)過高壓空氣送入料倉。</p><p>　　4.3.2 模擬量輸入的編程</p><p>　　稱重傳感器模擬量輸入</p><p>　　稱重傳感器量程：0～500㎏,電壓輸出：0～10v，要求重量值0㎏，300㎏。</p><p>　　第一步，將0㎏，300㎏對應(yīng)的電壓值x求出來；第二步，由電壓值計算出對應(yīng)的轉(zhuǎn)換值y。</p>

80、<p>　　, </p><p>　　, </p><p>　　大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的PLC端口接線圖見附錄B。</p><p>　　第5章 遠(yuǎn)程監(jiān)控界面的設(shè)計</p><p>　　在MCGS嵌入版中可以有多個用戶窗口和多個運行策略，實時數(shù)據(jù)庫中也可以有多個數(shù)

81、據(jù)對象。MCGS嵌入版用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面，組態(tài)配置出各種不同類型和功能的對象或構(gòu)件，同時可以對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。</p><p>　　5.1 系統(tǒng)操作界面的設(shè)計</p><p>　　進(jìn)入MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境后，單擊工具條上的“新建”按鈕，或執(zhí)行“文件”菜單中的“新建工程”命令，首先會出現(xiàn)彈出一個窗口,如下圖5.1所示,包括二個方面內(nèi)容

82、:TPC類型選擇（在類型中列出所有TPC類型供選擇,并提供所選類型的TPC相關(guān)信息描述，包括TPC類型的分辨率,顯示器,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等）；工程背景選擇（新建工程時所有用戶窗口的背景顏色,用戶在組態(tài)工程過程中如果需要可以在對應(yīng)的窗口屬性中更改其背景色,不受影響）。</p><p>　　5.1.1 組態(tài)用戶窗口</p><p>　　MCGS嵌入版以窗口為單位來組建應(yīng)用系統(tǒng)的圖形界面，創(chuàng)建用戶窗口后

83、，通過放置各種類型的圖形對象，定義相應(yīng)的屬性，為用戶提供漂亮、生動、具有多種風(fēng)格和類型的動畫畫面。在組態(tài)時，只需要建立動畫構(gòu)件與實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的對應(yīng)關(guān)系，就能完成動畫構(gòu)件的連接，如對實時曲線構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運行時記錄哪個數(shù)據(jù)對象的變化曲線；對報警顯示構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運行時顯示哪個數(shù)據(jù)對象的報警信息。</p><p>　　生成圖形界面的基本操作步驟：創(chuàng)建用戶窗口；設(shè)置用戶窗口屬性；創(chuàng)建圖形對象；編輯圖

84、形對象。為實現(xiàn)這次的控制功能，主要組態(tài)了以下界面：</p><p><b>　　系統(tǒng)操作界面</b></p><p>　　用戶在該界面內(nèi)可以控制吸料漏斗和欲量漏斗進(jìn)料出料的啟停，查詢當(dāng)前輸出物料的重量，同時該界面也能直觀的記錄單次礱谷及碾米所需時間，指示各個電磁閥的工作狀態(tài)和各個大米加工階段的運行狀態(tài)。其詳細(xì)界面如下圖5.2所示：</p><p&g

85、t;<b>　　系統(tǒng)參數(shù)界面</b></p><p>　　在系統(tǒng)參數(shù)界面內(nèi)，我們可以通過繪制一個吸料漏斗與欲量漏斗輸出流量變化的曲線，觀察并分析其時間關(guān)系，從而更精確的控制每次吸料漏斗吸料量和欲量漏斗存放量，同時該界面還有報警記錄功能，能準(zhǔn)確的知道哪個數(shù)據(jù)報警，能直接在界面設(shè)置內(nèi)設(shè)置單次定量輸送重量，但是為了防止非相關(guān)人員隨意更改數(shù)據(jù)，設(shè)定操作必須輸入密碼才能執(zhí)行，界面如下圖5.3所示：&l

86、t;/p><p><b>　　創(chuàng)建報表界面</b></p><p>　　數(shù)據(jù)報表是反應(yīng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。是生產(chǎn)過程必不可少的一個部分。</p><p>　　數(shù)據(jù)報表既能反映系統(tǒng)實時的生產(chǎn)情況，也能對長期的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計、分析，使管理人員能夠?qū)崟r掌握和分析生產(chǎn)情況。</p><p>　

87、　昆侖通態(tài)MCGS提供內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，工程人員可以任意設(shè)置報表格式，對報表進(jìn)行組態(tài)。</p><p>　　MCGS為工程人員提供了豐富的報表函數(shù)，實現(xiàn)各種運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。既可以制作實時報表，也可以制作歷史報表。MCGS還支持運行狀態(tài)下單元格的輸入操作，在運行狀態(tài)下通過鼠標(biāo)拖動改變行高、列寬。另外，工程人員還可以制作各種報表模板，實現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。</p><p&

88、gt;　　根據(jù)控制要求，建立了的報表界面應(yīng)具備如下功能：時間記錄，單次輸出重量記錄，當(dāng)日輸出總重量記錄，輸出總量清零，觸摸屏數(shù)據(jù)清零，打印權(quán)限允許。其界面如下圖5.4所示：</p><p><b>　　5.2 工程下載</b></p><p>　　點擊下載按鈕下載工程，下載時，先選擇運行方式“模擬運行”或“連機(jī)運行”，點擊“工程下載”按鈕下載觸摸屏程序，下載完成后點擊

89、“啟動運行”按鈕運行觸摸屏程序，如下圖5.5所示：</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本論文設(shè)計的大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)主要采用可編程序控制器(PLC)對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。PLC是一種高可靠性的控制裝置，影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素是與PLC接口的輸入信號元件和輸出執(zhí)行元件。通過采用各種有實際意義的措施，來不斷地完善以先進(jìn)的

90、、應(yīng)用勢頭最強(qiáng)的PLC作為控制器的控制系統(tǒng)，并且利用PLC的模擬量輸入端口對模擬量進(jìn)行控制?？傊肞LC來改進(jìn)大米加工生產(chǎn)線設(shè)備是國內(nèi)外的研究和發(fā)展的一個重要趨勢。</p><p>　　本論文是應(yīng)用設(shè)計型課題，是本人結(jié)合所學(xué)知識，以可編程序控制器為基礎(chǔ)，對大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的機(jī)械和自動化控制進(jìn)行設(shè)計。在整個設(shè)計的過程中，在自我學(xué)習(xí)、向人學(xué)習(xí)的前提下，我深入地了解電氣控制系統(tǒng)各方面的知識，熟練地掌握了CA

91、D的運用和PLC控制技術(shù)各方面的理論知識及其應(yīng)用，逐漸提高了對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的實際工作能力，懂得了運用所學(xué)的理論知識與實際情況相結(jié)合。同時，通過學(xué)習(xí)各方面的知識，不斷地提升了自己；通過實際應(yīng)用，逐漸地提高了自己的動腦能力和動手能力以及處事能力。</p><p>　　由于本人的研究設(shè)計能力有限，以及研究設(shè)計時間的倉促，本論文中肯定存在很多不足之處，希望各位老師和同學(xué)多多指點，以便本人在以后的學(xué)習(xí)和工作中加以補(bǔ)

92、充和完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳宇.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999</p><p>　　[2] 王永華．現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[3] 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).機(jī)械工

93、業(yè)出版社,2004</p><p>　　[4] 胡學(xué)林.可編程序控制器應(yīng)用教程.北京：電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[5] 皮壯行，宮振鳴，李雪華等.可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用實例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[6] 求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)與工程實踐.人民郵電出版社,2005</p><p>　　[

94、7] 歐益寶，雷菊珍.機(jī)械類《機(jī)床電氣控制與PLC》教學(xué)改革.科技資訊.2006，（33）：68</p><p>　　[8] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用（第2版）.機(jī)械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[9] I.M. El-Amin *, A.R. Al-Ali, M.A. Suhail. Direct load control using a programmable l

95、ogic controller. Electric Power Systems Research.1999，12： 211～216</p><p>　　[10] 張萬忠.電器與PLC控制技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[11] 吳石增，黃鴻.傳感器及其應(yīng)用技術(shù).中國電力出版社,2003</p><p>　　[12] 郁有文,常鍵,程繼紅．傳

96、感器原理及工程應(yīng)用(第二版)．西安：西安電子科技大學(xué)出版社—工業(yè)裝備與信息工程出版中心，2002</p><p>　　[13] 吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[14] 張鳳池.現(xiàn)代工廠電氣控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[15] 劉柏生.PLC編程實用指南.機(jī)械工業(yè)出版社,20

97、07</p><p>　　[16] 何學(xué)明，王華民．提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PLC控制系統(tǒng)可靠性的研究．自動化儀表.2004，24（11）：60～62</p><p>　　[17] 梁智鋒.綜合自動化變電所PLC供電系統(tǒng)的改造.科技咨詢導(dǎo)報.2006，（18）：064</p><p>　　[18] 熊幸明.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計.自動化與儀表.2004，（4）：80～82&

98、lt;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　從選定設(shè)計課題，到查找資料，敘寫開題報告，調(diào)研報告及整個系統(tǒng)的設(shè)計我用了將近4個月的時間來完成本論文。這次能這樣順順利利的完成設(shè)計論文，多虧得到了各方面的幫助。在此，我深深地感謝那些耐心輔導(dǎo)我的老師、及熱心陪我一起查閱資料的同學(xué)、朋友和背后一直支持我的家人！</p><p>　

99、　本論文的研究設(shè)計工作是在我的指導(dǎo)老師黃建春老師的悉心輔導(dǎo)下完成的。從論文的調(diào)研、開題到結(jié)構(gòu)和過程的設(shè)計、論文的整理及最后的定稿，都傾注了他大量的心血。在此，我對我的導(dǎo)師黃老師致以深深的感謝！他所做的對我的畢業(yè)設(shè)計來說，無疑是個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。黃老師豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗、淵博的專業(yè)知識、不辭勞苦的奉獻(xiàn)精神和高尚的師德情操，是我今后不斷學(xué)習(xí)的榜樣。為此，我再次深深地感謝他對我的關(guān)心和幫助，同時他為我以后的工作態(tài)度樹立了一個好的榜樣！另外，我