PLC的小麦种子与防虫农药搅拌设计
引言 2
引言
可编程序逻辑控制器（PLC）自被人类发明以来，得到了社会人的广泛认可与应用，其主要集中应用于：汽车工业、石油开采、矿石产业等大型的多方面领域。同时也应用于家居制造、IT制造等与人们生活息息相关的产业，是现代工业技术中不可或缺的重要的技术之一。由于其安全性、可靠性与经济性能的优良而被广泛应用。而它的广泛应用也使得人民的生活物质有了保障。
经济发展的飞速一直是我国的骄傲，但8亿农民户口的现状一时间难以快速改变。而“民以食为天”的传统思想牢牢的禁锢着国民的思想，所以为了解决14亿人口的粮食问题。我们必须从源头做起，我国拥有世界上最早的植物农药研究所，集聚了丰富而又成熟的经验，深深挖掘植物农药这一巨大的宝藏拥有着及其深远的意义。而种粮的安全问题则可以通过包装农药来解决，即：小麦种粮防虫措施。
本设计基于国家耕地不断减少，农业虫害不断加剧的现状，以解决农民播种安全稳产为目的，进而良好解决粮食稳增产的现状。采用PLC控制的可靠性与自动化的优点，完成种子与农药的良好均匀的搅拌。从而减少人工的费用与安全性问题。
通过组态仿真可以以动画的方式直观地显示在监控画面上，还可以显示实时趋势曲线和报警信息并且提供查询历史的数据的功能，可以极大的增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力与效率，提高产品的质量，减少成本及原材料的消耗。一、小麦防虫农药搅拌站系统概述
（一）防虫农药搅拌站组成
一个全套的小麦防虫农药搅拌装置需要许多台主机和辅助设备构成的，主要有：料斗设备，运输设备，称重设备和一些辅助设备，见图1-1。
图1-1防虫农药搅拌站
1.运输装置
运输装置即：小麦种子运输。其设备有：装载机，皮带机、拉铲和抓斗等。其中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
皮带机是运输装置中极为常见且实用的装置。防虫农药的运输设备由斗式提升机和螺旋输送机构成。
2.料斗装置
料斗装置由贮料斗、卸料装置（闸门、给料机等等）以及一些辅助装置组成。斗料装置在工业生产中起到一个仓库的作用，用来平衡生产，在小麦与防虫农药的搅拌过程中，运用斗料装置结合自动称（即压力传感器）来进行比例配料。所以它是工艺装置的重要组成部分，而并不仅仅是一个材料的贮存空间。根据贮料斗的材质不同，通常有木贮斗、钢贮斗等，而从其外形来分，则又有：方形，圆形与三角锥形。而本装置里选用的就是圆形的贮料斗。
闸门和给料机是贮料斗的重要组成部分，即：卸料装置。闸门控制斗料的开关通常都是由气动控制的，因为其具有：构造简单、卸料能力强大等优点。一般情况下，只有斗料处于完完全全的松散状态下，卸料机才能均匀的控制料的流动速度，而采用给料机来卸料时，可以很简单的控制卸料的均匀程度，而一般的给料机都是电动的，易于操作。然而闸门的样式又有很多，比如：扇形闸门、弧形闸门、反弧形闸门等。而此装置我们采用的是扇形闸门，小麦种子都是采用闸门给料的。
3.称重装置
对小麦种子的称重是此次搅拌过程中极为重要的环节，它控制着小麦种子与农药的比例配拌，从而保证搅拌的质量。称重传感器的精确度直接影响着小麦种子与农药间的比例关系。所以高质量、高效率的搅拌结果是由良好称重传感器的性能作保障的。称重传感器和电子称一样采用的是三点悬挂，在每个悬挂设备的中部各装一个传感器。
4.搅拌装置
采用一般普通标准搅拌机，我国的这方面技术已经极其成熟。正常国内都会采用立式搅拌机，此搅拌机搅拌能力极强，搅拌效率高、均匀度高，对于这一类的搅拌均能达到预期的优良效果。
（二）电气控制系统的构成
电气控制系统由PLC、压力传感器、中间继电器和一些执行元件构成。见图1-2。
图1-2 电气控制系统构成
PLC采用的是FX2N系列产品，其拥有高速度、高性能且可靠的优良特点。下面是我设计的小麦种子与防虫农药的搅拌机的PLC外部控制电路，如图1-3所示。
图1-3 PLC外部控制电路
1.传感器主要包括压力传感器与行程开关。
2.执行元件包括：小麦种子放料电磁阀、防虫农药阀门、输送料电机以及搅拌电机。
（三）称重传感器的构成
本系统采用的是压力传感器，其工作原理同电子称。在整个称重过程中起到控制重量与报警的功能。
压力传感器选择要考虑的必要因素
（1）压力传感器的称重范围
（2）压力传感器的防护等级
（3）压力传感器的精确度
考虑了这些因素后，还应考虑结构的简易程度，维修的难易程度以及重量与体积等问题。本设计系统中选用的是HL-F（1）型方悬臂梁高精度压力传感器，见图1-4。其拥有防水、精度高、防尘以及高性能等的特点。
图1-4 HL-F(1)型方悬臂梁高精度压力传感器
二 、小麦防虫农药搅拌站控制系统设计
（一）控制系统设计的基本原则与要求
在工业与农业应用中，任何一种控制系统设计都离不开对被控对象的工艺高要求，以降低生产成本、提高生产效率和质量为目的。基于此，我们应遵循：
1.最大限度的满足生产控制需求；
2.极大限度的使控制系统简单易操作，同时又要满足维修方便、更换快捷的目的；
3.确保控制系统的安全和可靠。
（二）PLC的工作原理
1.工作方式：PLC采用的是循环扫描的工作方式，见图2-1。
图2-1 PLC的扫描工作过程
2.扫描周期
一个完整的扫描周期可由自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间相加得到，其典型值约为1~100ms。
自诊断时间：同型号的PLC的自诊断时间通常是相同的，如三菱FX2系列机自诊断时间为0.96ms。
通信时间：取决于连接的外部设备数量，若连接外部设备为零，则通信时间为0。
扫描I/O时间：等于时间扫描的I/O总点数与每点扫描速度的乘积。
扫描用户程序时间：等于基本指令扫描速度与所有基本指令步数的乘积。对于扫描功能指令的时间，也同样计算。当PLC控制系统固定后，扫描周期将随着用户程序的长短而增减。
PLC的I/O响应时间:I/O响应时间是指从PLC的输入信号变化开始到引起相关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。引起输入/输出滞后的主要原因如下：
1.为了加强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用电容滤波、光电隔离等技术。
2.由于PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像区的内容也不会改变。这样，就导致了输出信号滞后于输入信号，其响应时间至少要一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。
（三）可编程控制器的选用及编程调试软件选择
1. PLC的选择
小麦种子闸门状态：
防虫农药与小麦种子已全部放入搅拌机：
引言
可编程序逻辑控制器（PLC）自被人类发明以来，得到了社会人的广泛认可与应用，其主要集中应用于：汽车工业、石油开采、矿石产业等大型的多方面领域。同时也应用于家居制造、IT制造等与人们生活息息相关的产业，是现代工业技术中不可或缺的重要的技术之一。由于其安全性、可靠性与经济性能的优良而被广泛应用。而它的广泛应用也使得人民的生活物质有了保障。
经济发展的飞速一直是我国的骄傲，但8亿农民户口的现状一时间难以快速改变。而“民以食为天”的传统思想牢牢的禁锢着国民的思想，所以为了解决14亿人口的粮食问题。我们必须从源头做起，我国拥有世界上最早的植物农药研究所，集聚了丰富而又成熟的经验，深深挖掘植物农药这一巨大的宝藏拥有着及其深远的意义。而种粮的安全问题则可以通过包装农药来解决，即：小麦种粮防虫措施。
本设计基于国家耕地不断减少，农业虫害不断加剧的现状，以解决农民播种安全稳产为目的，进而良好解决粮食稳增产的现状。采用PLC控制的可靠性与自动化的优点，完成种子与农药的良好均匀的搅拌。从而减少人工的费用与安全性问题。
通过组态仿真可以以动画的方式直观地显示在监控画面上，还可以显示实时趋势曲线和报警信息并且提供查询历史的数据的功能，可以极大的增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力与效率，提高产品的质量，减少成本及原材料的消耗。一、小麦防虫农药搅拌站系统概述
（一）防虫农药搅拌站组成
一个全套的小麦防虫农药搅拌装置需要许多台主机和辅助设备构成的，主要有：料斗设备，运输设备，称重设备和一些辅助设备，见图1-1。
图1-1防虫农药搅拌站
1.运输装置
运输装置即：小麦种子运输。其设备有：装载机，皮带机、拉铲和抓斗等。其中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
皮带机是运输装置中极为常见且实用的装置。防虫农药的运输设备由斗式提升机和螺旋输送机构成。
2.料斗装置
料斗装置由贮料斗、卸料装置（闸门、给料机等等）以及一些辅助装置组成。斗料装置在工业生产中起到一个仓库的作用，用来平衡生产，在小麦与防虫农药的搅拌过程中，运用斗料装置结合自动称（即压力传感器）来进行比例配料。所以它是工艺装置的重要组成部分，而并不仅仅是一个材料的贮存空间。根据贮料斗的材质不同，通常有木贮斗、钢贮斗等，而从其外形来分，则又有：方形，圆形与三角锥形。而本装置里选用的就是圆形的贮料斗。
闸门和给料机是贮料斗的重要组成部分，即：卸料装置。闸门控制斗料的开关通常都是由气动控制的，因为其具有：构造简单、卸料能力强大等优点。一般情况下，只有斗料处于完完全全的松散状态下，卸料机才能均匀的控制料的流动速度，而采用给料机来卸料时，可以很简单的控制卸料的均匀程度，而一般的给料机都是电动的，易于操作。然而闸门的样式又有很多，比如：扇形闸门、弧形闸门、反弧形闸门等。而此装置我们采用的是扇形闸门，小麦种子都是采用闸门给料的。
3.称重装置
对小麦种子的称重是此次搅拌过程中极为重要的环节，它控制着小麦种子与农药的比例配拌，从而保证搅拌的质量。称重传感器的精确度直接影响着小麦种子与农药间的比例关系。所以高质量、高效率的搅拌结果是由良好称重传感器的性能作保障的。称重传感器和电子称一样采用的是三点悬挂，在每个悬挂设备的中部各装一个传感器。
4.搅拌装置
采用一般普通标准搅拌机，我国的这方面技术已经极其成熟。正常国内都会采用立式搅拌机，此搅拌机搅拌能力极强，搅拌效率高、均匀度高，对于这一类的搅拌均能达到预期的优良效果。
（二）电气控制系统的构成
电气控制系统由PLC、压力传感器、中间继电器和一些执行元件构成。见图1-2。
图1-2 电气控制系统构成
PLC采用的是FX2N系列产品，其拥有高速度、高性能且可靠的优良特点。下面是我设计的小麦种子与防虫农药的搅拌机的PLC外部控制电路，如图1-3所示。
图1-3 PLC外部控制电路
1.传感器主要包括压力传感器与行程开关。
2.执行元件包括：小麦种子放料电磁阀、防虫农药阀门、输送料电机以及搅拌电机。
（三）称重传感器的构成
本系统采用的是压力传感器，其工作原理同电子称。在整个称重过程中起到控制重量与报警的功能。
压力传感器选择要考虑的必要因素
（1）压力传感器的称重范围
（2）压力传感器的防护等级
（3）压力传感器的精确度
考虑了这些因素后，还应考虑结构的简易程度，维修的难易程度以及重量与体积等问题。本设计系统中选用的是HL-F（1）型方悬臂梁高精度压力传感器，见图1-4。其拥有防水、精度高、防尘以及高性能等的特点。
图1-4 HL-F(1)型方悬臂梁高精度压力传感器
二 、小麦防虫农药搅拌站控制系统设计
（一）控制系统设计的基本原则与要求
在工业与农业应用中，任何一种控制系统设计都离不开对被控对象的工艺高要求，以降低生产成本、提高生产效率和质量为目的。基于此，我们应遵循：
1.最大限度的满足生产控制需求；
2.极大限度的使控制系统简单易操作，同时又要满足维修方便、更换快捷的目的；
3.确保控制系统的安全和可靠。
（二）PLC的工作原理
1.工作方式：PLC采用的是循环扫描的工作方式，见图2-1。
图2-1 PLC的扫描工作过程
2.扫描周期
一个完整的扫描周期可由自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间相加得到，其典型值约为1~100ms。
自诊断时间：同型号的PLC的自诊断时间通常是相同的，如三菱FX2系列机自诊断时间为0.96ms。
通信时间：取决于连接的外部设备数量，若连接外部设备为零，则通信时间为0。
扫描I/O时间：等于时间扫描的I/O总点数与每点扫描速度的乘积。
扫描用户程序时间：等于基本指令扫描速度与所有基本指令步数的乘积。对于扫描功能指令的时间，也同样计算。当PLC控制系统固定后，扫描周期将随着用户程序的长短而增减。
PLC的I/O响应时间:I/O响应时间是指从PLC的输入信号变化开始到引起相关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。引起输入/输出滞后的主要原因如下：
1.为了加强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用电容滤波、光电隔离等技术。
2.由于PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像区的内容也不会改变。这样，就导致了输出信号滞后于输入信号，其响应时间至少要一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。
（三）可编程控制器的选用及编程调试软件选择
1. PLC的选择
小麦种子闸门状态：
防虫农药与小麦种子已全部放入搅拌机：
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