基于PLC的自动配料控制系统设计,PLC自动控制论文(本科自动化专业论文)

基于PLC的自动配料控制系统设计,PLC自动控制专业论文

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The Design of Automatic Batching Control System
Based on PLC
系（院）名称： ________________________
专业班级： __________________________
学生姓名：________________________
学 号： ____________________
指导教师姓名： __________________
指导教师职称：__________________

****年 ***月

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得*******及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明
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目  录
摘要
引言.
第一章  绪论
1.1 课题来源..
1.2 饲料自动配料系统简介
1.3 本文的主要任务
第二章  系统设计
2.1 系统设计思路
2.2 设计方案比较
2.2.1 系统设计方案一
2.2.2 系统设计方案二
2.2.3 方案对比与选择
第三章  系统硬件设计
3.1 PLC选型..
3.2 PLC的I/O分配及外部接线
3.2.1 I/O分配..
3.2.2 外部接线图..
3.3 变频器及接线图
3.3.1 变频器的工作原理
3.3.2 三菱FR-A740系列变频器..
3.4 电子皮带秤..
3.4.1 电子皮带秤的称重原理
3.4.2 称重传感器的工作原理
3.5 电动机..
3.5.1 电动机的分类..
3.5.2 电动机的过载保护
3.5 FX0N-3A特殊功能模块..
第四章  软件设计
4.1 三菱PLC的编程语言和编程软件
4.2 流程图..
4.5 系统程序..
第五章  仿真测试
总  结
致  谢
参考文献.

基于PLC的自动配料控制系统设计
摘要 ：基于PLC控制的饲料自动配料系统的主要功能是可根据主料的下料量以及设定的主辅料的配比自动调整辅料下料量，以达到在无人操作的状态下保持主辅料比例基本恒定的目的。另外，还可以自动检测料斗是否有料，电动机是否出故障，系统会根据编写的程序有相应的动作。
系统硬件部分以三菱公司生产的FX2N系列PLC为核心，采用三菱公司生产的型号为FR-A740-22K-CHT的变频器。通过电磁给料机给传送带装料，用电子皮带秤检测主料和辅料传送带的下料量，将检测到的信息经特殊功能模块FX0N-3A的两个模拟量输入通道输入，经模/数转换后送给PLC，PLC运算处理后将运算结果经过FX0N-3A数/模转换后从模拟量输出通道输出给变频器，由变频器去控制辅料传送带电动机的转速，由此调整辅料的下料量，实现主、辅料配比基本恒定。

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关键词：PLC；电子皮带秤；变频器；FX0N-3A；电动机

The Design of Automatic Batching Control System Based on PLC
Abstract:The main function of feed automatic batching control system based on the PLC is automatic adjustment accessories material quantity according to the material feeding amount and the setting of the main accessories matching in order to achieve unattended operation, in the state to maintain a substantially constant ratio to the main accessories. In addition,automatically detectting whether a material hopper, whether the motor is out of order, system will be corresponding action based on program.

引言

饲料的主要成份是玉米和豆粕，玉米占饲料合成原料的60%，而豆粕占饲料合成原料的20%。精确控制原料配比有利于饲料的营养搭配和动物的快速成长，这对养殖业具有重要的意义，因此本课题研究基于PLC控制的自动配料系统来精确的控制饲料配料过程中两种主要原料的比例。

自动配料系统是一种用于工业（如混凝土配料）、农业（如饲料配料）生产中自动化的配料设备，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。自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地

第一章 绪论

1.1 课题来源

自动配料系统是一个针对各种不同的物料（固体或液体）进行输送、配比、加热、混合以及成品包装等全生产过程的自动化生产线。广泛应用于化工、冶金、建材、食品、饲料加工等行业。
在配制饲料的过程中，经常会遇到各种饲料的配比控制的情况。原始的手动控制需要人工计算出各种物料的配比，根据各物料的配比计算出各物料理想状态的下料量并对各台设备分别设定，以满足配比的要求。当生产情况发生变化，需要改变下料量时，则需要再次分别计算各物料的设定值，再次分别设定。这种人工操作方式计算操作时间长，且容易出错，给生产带来不良因素。

1.2饲料自动配料系统简介

该自动配料系统主要完成玉米和豆粕两种主要原料的配比和传送。系统由2台电子皮带秤配料线组成，编号分别为1#、2#。1#为主料皮带用于传输原料玉米，2#为辅料皮带用于传输原料豆粕，两条皮带并行排列共同完成该系统的配料功能。饲料自动配料系统流程如图1.1所示。

电磁振动给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的

电磁给料机如图1.2所示。

1.3本文的主要任务

（1）了解自动配料系统的系统组成和工作原理。
（2）设计系统控制方案。
（3）对硬件如PLC、变频器等进行选型。
（4）采用PLC编程软件“GX-Developer”对控制系统进行梯形图编程，并用仿真软件“GX-Simulator”进行仿真。

第二章 系统设计

2.1 系统设计思路

本设计FX2N系列PLC为核心，配以FX0N-3A特殊功能模块以及变频器、电磁给料机、电子皮带秤等外围器件，各部分共同组成一个自动配料系统。通过电磁给料机给传送带装料，用电子皮带秤检测主料和辅料传送带的下料量，将检测到的信息经特殊功能模块FX0N-3A的两个模拟量输入通道输入

2.2 设计方案比较

采用不同的控制系统对于自动配料系统各原料的精确配置是有一定的影响的。

2.2.1 系统设计方案一

本系统是研究饲料中玉米和豆粕两种主要原料的配比，此方案假设一定时间流过主皮带的主要原料和辅皮带的辅助原料的量是一定的，并且主料是辅料的3倍。

2.2.2 系统设计方案二

本系统是研究饲料中玉米和豆粕两种主要原料的配比，此方案假设主皮带转速一定，利用电子皮带秤秤量主皮带上料的量，采用PLC控制方式以及变频调速系统，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能，单闭环比值控制系统如图2.1所示。

第三章  系统硬件设计

3.1 PLC 选型

PLC主要承担对输送设备、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。
目前，国内外生产的PLC种类很多，在选用PLC时应考虑以下几个方面：规模要适当；功能要相当，结构要合理；输入，输出功能及负载能力的选择要正确；环境条件要适中。随着PLC的推广普及，PLC产品的种类越来越多，而且功能也日趋完善。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要的作用。三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点

三菱PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。
（1）I/O点数的选择
三菱PLC平均的I/O点的价格还比较高，因此应该合理选用三菱PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少，但必须留有一定的裕量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信

（2）三菱PLC存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与三菱PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学

三菱FX2N系列PLC的特点：

在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，

输入设备

输入端子

输出设备

输出端子

辅料电动机手动启动按钮SB0

X0

辅料电动机KM1

Y0

两台电动机手动停止按钮SB1

X1

主料电动机KM2

Y1

主料电动机手动启动按钮SB2

X2

辅料给料机KM3

Y2

辅料给料机有无料标志按钮SB3

X3

主料给料机KM4

Y3

辅料给料机手动打开按钮SB4

X4

 

 

辅料给料机手动闭合按钮SB5

X5

 

 

主料给料机有无料标志按钮SB6

X6

 

 

主料给料机手动打开按钮SB7

X7

 

 

主料给料机手动闭合按钮SB8

X10

 

 

 

3.4 电子皮带秤

电子皮带秤，由秤架、测速传感器、高精度测重传感器和电子皮带秤控制显示仪表等组成，能对固体物料进行连续动态计量。

电子皮带秤称重桥架安装于输送机架上，当物料经过时，计量托辊检测到皮带机上的物料重量通过杠杆作用于称重传感器，产生一个正比于皮带载荷的电压信号。速度传感器直接连在大直径测速滚筒上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示一个皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度。称重仪

第四章  软件设计

4.1 三菱PLC的编程语言和编程软件

PLC与微机一样，是以指令程序的形式进行工作的，各种型号的PLC一般均以梯形国语言为主，同时也兼顾一些其它形式的编程语言，如指令语句表（STL），逻辑功能图（FBD）等。
编程所用的软件为GX-Developer ，这个软件主要支持FX系列PLC编程，支持梯形图编程、指令表编程和顺序功能图编程。是三菱第二代PLC编程软件，支持窗口操作系统。

4.2 流程图

按照系统所实现的功能，依据系统中各设备的启动过程以及遇到故障时各设备所应做出的反应，编制系统的程序流程图。首先，启动

第五章 仿真测试

程序的仿真在GX-Simulator仿真环境中进行。GX-Simulator为GX-Developer编程软件的配套仿真软件，功能强大，使用方便。

总  结

毕业设计是毕业前的重要环节，也是我们毕业生对于大学所学知识的一次自我检验。因此，它要求我们从最初的选题，开题、构思、绘图、编写程序直到完成设计等过程都必须认认真真，踏踏实实地对待。毕业设计过程中查找资料，导师指导，同学交流，编写程序流程图，编写程序等，都是对自己知识库的一次补充，一次自我提升的机会。

 

本论文题目是“基于PLC的自动配料控制系统设计方案”，主要是利用PLC的控制功能实现自动配料的过程。自动配料系统加电后，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。料斗中的物料落在.........