自动加料机系统设计
【】自动加料机以PLC控制系统为核心，来实现对自动加料的控制，文中分析基于PLC控制自动加料机控制系统的结构，给出系统结构、技术要求、设计方法、硬件选型，并给出可编程控制器原理图和程序结构。本系统用一台电动机控制两条生产线，能检测到满料状态，并显示输送、排料、满料时间，与人工加料相比，自动加料机自动化程度高，能够保证加料均匀，弥补了人工加料的各种缺陷。
目录
引言 1
一、系统工作原理 2
（一）工作原理 2
（二）技术参数要求 2
二、硬件设计 3
（一）PLC选型 3
（二）物位传感器 3
（三）阻力式料位传感器 3
（四）LED显示电路 4
（五）键盘输入电路 5
（六）料位开关 6
三、控制电路设计 7
（一）控制系统原理图 7
（二）PLC地址分配 7
四、控制程序设计 11
（一）PLC控制程序 11
（二）程序验证 12
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
现如今，自动化控制技术不断充斥着我们的生活，也渐渐离我们越来越近，对它的应用也是很广泛的，一步一步在渗透到各个领域。自动化控制技术利用被控制对象始终按照固定的参数、规律进行运作来进行操纵，使其能够按部就班的运行。自动加料机的设计不仅具有节约资源、降低成本的优点，而且在提高生产效率方面也是很有成效的。更重要的是，安全系数较高，操作人员不会受到伤害，有效控制企业的综合资本。
与人工加料相比，自动加料机自动化程度高，能够保证加料均匀，弥补了人工加料的各种缺陷。自动控制系统解放了劳动力，让人用于思考，重复劳动由智能代替，自动加料机是以PLC为核心，来实现对自动加料的控制，在提高了工作的效率和经济效益的同时，也保证了产品质量可靠性，使信誉度更高。由于设备操作简单，对员工进行简单的培训就可上手操控，也方便了员工管理好设备，更使得公司的管理体系进一步完善。文中概述了PLC的自动加料机控制系统的结构，介绍了PLC的结构、技术特点、自动加料机的要求、硬件的选择、可编程控制
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器的原理图和程序结构。
一、系统工作原理
（一）工作原理
自动加料机的加料工艺流程包括真空管封闭、起动电机、低真空气流流动，物料被送入真空管中、机被停止，并将物料排入料斗，反复做这种动作。
在自动加料机控制系统中，通过换向阀，可控制两条生产线单独或者同时运行，并且两条生产线都是由一台电动机来进行带动的。如果两条加料线同时运作，其中一条输送完毕，可以判断到另一条线的排料也已完毕。在电机在不停转的情况下，可通过换向阀换向，这样就可以为另一条线送料。控制系统不仅实现了加料的自动化，而且进一步提升了电动机的工作效率。S7200型PLC和扩展电路组成了该控制系统的控制器部分，PLC控制继电器，继电器控制交流接触器，交流接触器控制电机等执行设备的运动。自动加料机控制系统中储存了两条加料线的输送、排料、满料、空料的数据，并且在一次加料工艺结束后，本次的数据会被存储在系统中。自动加料机控制流程如图11所示。
图1 自动加料机控制流程
（二）技术参数要求
本系统的主要技术参数如下：
1）用一台电动机控制两条生产线；
2）能检测到满料状态，并显示输送、排料、满料时间；
3）时间误差：0.1秒。
系统设计包括：PLC选型和程序设计、扩展电路预设、显示电路、键盘输入。
二、硬件设计
（一）PLC选型
PLC按照使用用途大致分类如下：
(1) 基于开关量的基本逻辑控制
这类应用是PLC的最基础应用，开关量的输入和输出可以方便的进行组合扩展，内部逻辑指令丰富，能完全取代传统继电器逻辑电路控制系统，既能控制单台设备，也能通过多机联控模式控制中型自动化流水线。
(2) 连续模拟量控制
使用PLC自带的模拟量通道采集和输出系统能实现对工业生产过程中的连续变化模拟量如温度、压力、速度等进行采集和控制。
(3) 工业过程控制
目前主流PLC厂家的生产的PLC都具备闭环控制的算法应用能力，使得PLC能编制各类控制算法程序，在过程控制领域，使用PLC自带的PID模块或由工程师根据实际工艺过程编制的控制算法进行工业过程控制已经逐渐成为PLC控制技术的发展主流方向。
(4) 通信及联网
随着网络技术的发展，PLC的通讯功能已经逐渐成为PLC的标配功能，PLC与其它设备的通讯组成一个整体的生产过程控制系统，使得整个控制过程受统一的“大脑”指挥，系统的集成性和协调性得到更大的提高。
（二）物位传感器
存储容器或机器里粉状固体和互不相容的液体，由于不同密度分层而成的分界面被称为物位。总共有三种分类：液位传感器、料位传感器、界位传感器。材料消耗，输出量测，保证连续生产和设备安全是材料水平的重要参数。在现代工业中，监测和控制材料的水平是非常重要的。它不仅是因为大规模、高速度，而且具有高温、高压、强腐蚀、易燃易爆等材料。
材料水平测量可用于计算材料储量。粉状物料不仅要考虑颗粒之间有空隙存在，而且还应区分密度和体积密度。像液体这种没有空隙东西的单位体积称为密度。像固体材料这种存在空隙的，每单位体积的重量，被称为体积密度。所以液体和固体的储存测量是不一样的。我们需要注意的是，粉粒状物料的体积和质量的储存是不容易的，准确地转换这种情况。
（三）阻力式料位传感器
物料对机械运动的阻力可以传达给传感器。该材料级传感器是基于粉末材料的特性，它比液体材料对移动物体的电阻较大。?
音叉法：材料对振动中的音叉存在阻力，它允许确定材料的水平达到或超过一定高度，然后切换指令，具有机械结构简单、灵敏可靠等优点。
用金属制成调节叉，具有良好的弹性，确定其频率有其自身的。共振是由于
所施加的交变频率与其频率是一致的。对于需要一个小的驱动功率的原因，可以保持一个强大的振动，是因为周围的空气振动的微弱，减少金属的能量损失的阻尼。当粉状材料接触到叉体，颗粒之间的摩擦会消耗能量，振动幅度下降并迅速调整音叉振动停止。
由逆压电效应所产生的机械力作用于叉身上，为叉供给驱动力，交变电场中的电路都是压电元件的产物。振动力转变的交变信号被施加到驱动元件通过相移，形成一个闭合的环形振荡器，其中存在机械能和电能。当材料阻尼振动时，正反馈的幅值和相位可以明显改变，从而破坏振动的状态，抑制振动。想要得到开关信号，可以在放大电路的输出端接以适当的器件。
该压电元件可通过安装在音叉身上的金属膜片来保护元件受到材料损坏和灰尘污染。要实现自动送料或自动排料，不仅可以在容器的底部装叉，而且还可以将材料水平传送到控制室的信号控制室来控制。通过控制室里的控制电路对物料水平的监控来控制设备的运转。
传感器的工作，只需较小的机械运动，并且安装起来方便，其感应的灵敏度高并且准确。因此选用音叉法阻力式料位传感器。阻力料位传感器如下图21所示。
目录
引言 1
一、系统工作原理 2
（一）工作原理 2
（二）技术参数要求 2
二、硬件设计 3
（一）PLC选型 3
（二）物位传感器 3
（三）阻力式料位传感器 3
（四）LED显示电路 4
（五）键盘输入电路 5
（六）料位开关 6
三、控制电路设计 7
（一）控制系统原理图 7
（二）PLC地址分配 7
四、控制程序设计 11
（一）PLC控制程序 11
（二）程序验证 12
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
现如今，自动化控制技术不断充斥着我们的生活，也渐渐离我们越来越近，对它的应用也是很广泛的，一步一步在渗透到各个领域。自动化控制技术利用被控制对象始终按照固定的参数、规律进行运作来进行操纵，使其能够按部就班的运行。自动加料机的设计不仅具有节约资源、降低成本的优点，而且在提高生产效率方面也是很有成效的。更重要的是，安全系数较高，操作人员不会受到伤害，有效控制企业的综合资本。
与人工加料相比，自动加料机自动化程度高，能够保证加料均匀，弥补了人工加料的各种缺陷。自动控制系统解放了劳动力，让人用于思考，重复劳动由智能代替，自动加料机是以PLC为核心，来实现对自动加料的控制，在提高了工作的效率和经济效益的同时，也保证了产品质量可靠性，使信誉度更高。由于设备操作简单，对员工进行简单的培训就可上手操控，也方便了员工管理好设备，更使得公司的管理体系进一步完善。文中概述了PLC的自动加料机控制系统的结构，介绍了PLC的结构、技术特点、自动加料机的要求、硬件的选择、可编程控制
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
器的原理图和程序结构。
一、系统工作原理
（一）工作原理
自动加料机的加料工艺流程包括真空管封闭、起动电机、低真空气流流动，物料被送入真空管中、机被停止，并将物料排入料斗，反复做这种动作。
在自动加料机控制系统中，通过换向阀，可控制两条生产线单独或者同时运行，并且两条生产线都是由一台电动机来进行带动的。如果两条加料线同时运作，其中一条输送完毕，可以判断到另一条线的排料也已完毕。在电机在不停转的情况下，可通过换向阀换向，这样就可以为另一条线送料。控制系统不仅实现了加料的自动化，而且进一步提升了电动机的工作效率。S7200型PLC和扩展电路组成了该控制系统的控制器部分，PLC控制继电器，继电器控制交流接触器，交流接触器控制电机等执行设备的运动。自动加料机控制系统中储存了两条加料线的输送、排料、满料、空料的数据，并且在一次加料工艺结束后，本次的数据会被存储在系统中。自动加料机控制流程如图11所示。
图1 自动加料机控制流程
（二）技术参数要求
本系统的主要技术参数如下：
1）用一台电动机控制两条生产线；
2）能检测到满料状态，并显示输送、排料、满料时间；
3）时间误差：0.1秒。
系统设计包括：PLC选型和程序设计、扩展电路预设、显示电路、键盘输入。
二、硬件设计
（一）PLC选型
PLC按照使用用途大致分类如下：
(1) 基于开关量的基本逻辑控制
这类应用是PLC的最基础应用，开关量的输入和输出可以方便的进行组合扩展，内部逻辑指令丰富，能完全取代传统继电器逻辑电路控制系统，既能控制单台设备，也能通过多机联控模式控制中型自动化流水线。
(2) 连续模拟量控制
使用PLC自带的模拟量通道采集和输出系统能实现对工业生产过程中的连续变化模拟量如温度、压力、速度等进行采集和控制。
(3) 工业过程控制
目前主流PLC厂家的生产的PLC都具备闭环控制的算法应用能力，使得PLC能编制各类控制算法程序，在过程控制领域，使用PLC自带的PID模块或由工程师根据实际工艺过程编制的控制算法进行工业过程控制已经逐渐成为PLC控制技术的发展主流方向。
(4) 通信及联网
随着网络技术的发展，PLC的通讯功能已经逐渐成为PLC的标配功能，PLC与其它设备的通讯组成一个整体的生产过程控制系统，使得整个控制过程受统一的“大脑”指挥，系统的集成性和协调性得到更大的提高。
（二）物位传感器
存储容器或机器里粉状固体和互不相容的液体，由于不同密度分层而成的分界面被称为物位。总共有三种分类：液位传感器、料位传感器、界位传感器。材料消耗，输出量测，保证连续生产和设备安全是材料水平的重要参数。在现代工业中，监测和控制材料的水平是非常重要的。它不仅是因为大规模、高速度，而且具有高温、高压、强腐蚀、易燃易爆等材料。
材料水平测量可用于计算材料储量。粉状物料不仅要考虑颗粒之间有空隙存在，而且还应区分密度和体积密度。像液体这种没有空隙东西的单位体积称为密度。像固体材料这种存在空隙的，每单位体积的重量，被称为体积密度。所以液体和固体的储存测量是不一样的。我们需要注意的是，粉粒状物料的体积和质量的储存是不容易的，准确地转换这种情况。
（三）阻力式料位传感器
物料对机械运动的阻力可以传达给传感器。该材料级传感器是基于粉末材料的特性，它比液体材料对移动物体的电阻较大。?
音叉法：材料对振动中的音叉存在阻力，它允许确定材料的水平达到或超过一定高度，然后切换指令，具有机械结构简单、灵敏可靠等优点。
用金属制成调节叉，具有良好的弹性，确定其频率有其自身的。共振是由于
所施加的交变频率与其频率是一致的。对于需要一个小的驱动功率的原因，可以保持一个强大的振动，是因为周围的空气振动的微弱，减少金属的能量损失的阻尼。当粉状材料接触到叉体，颗粒之间的摩擦会消耗能量，振动幅度下降并迅速调整音叉振动停止。
由逆压电效应所产生的机械力作用于叉身上，为叉供给驱动力，交变电场中的电路都是压电元件的产物。振动力转变的交变信号被施加到驱动元件通过相移，形成一个闭合的环形振荡器，其中存在机械能和电能。当材料阻尼振动时，正反馈的幅值和相位可以明显改变，从而破坏振动的状态，抑制振动。想要得到开关信号，可以在放大电路的输出端接以适当的器件。
该压电元件可通过安装在音叉身上的金属膜片来保护元件受到材料损坏和灰尘污染。要实现自动送料或自动排料，不仅可以在容器的底部装叉，而且还可以将材料水平传送到控制室的信号控制室来控制。通过控制室里的控制电路对物料水平的监控来控制设备的运转。
传感器的工作，只需较小的机械运动，并且安装起来方便，其感应的灵敏度高并且准确。因此选用音叉法阻力式料位传感器。阻力料位传感器如下图21所示。
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