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基于plc的自动配料系统

摘要：随着自动化的发展，人工的弊端逐渐显现出来，在工业生产中人工成本大，在饲料的生产中，人工不能把我配方，使得产品质量没有保证，在这种情况下自动配料系统应用而生，不光节省了人力成本还提高了产品质量。相对与单片机式的控制系统，噪音大、设备维修困难等不良因素，需要一种能代替单片机的系统，在这种情况下plc系统被研发出来，并加以利用。plc在工业生产中有良好的通讯性能，能实时监控设备的运行情况，让操作工人知道设备的运行和设备的性能。自动配料系统有自动配比各种原料的功能，并加以运送，避免了人工配料的不准确性，提高了产品的质量，提高了产品竞争力，还还节约了成本，在未来工业生产中自动化程度越来越高的情况下，自动配料也有良好的发展，在未来自动配料系统曲于简单化发现。

关键词:通信，传送，配比，plc

绪论

自动配料系统是一种自动化系统，自动化程度高，工人负担低、工作效率高。在饲料生产过程中工人工作强度大，而高强度的工作过程中工人易出错，效率还低，在这种情况下自动配料系统就应用而生啦。

plc是一种可编程性控制器，是一种数字数字运算的电子操作系统，具有定时、运算、计数和顺序运行等功能。plc还具有通讯功能，plc与外部设备之间的通讯：plc可与外部计算机通讯，也可与区域网络进行通讯。plc与内部设备进行通讯：plc可与输入输出端口进行通讯，也可与内部plc进行通讯。自动配料系统中使用plc具有可编程性，而plc还比较稳定，能适应的工作环境较多，方便维修。自动配料系统可对原料进行称重配比，再传送到指定的位置对原料加工，最后进行包装。

1课题来源与现实意义

1.1课题来源与应用中的意义

课题来源

在工业生产过程中，一些行业需要投放一些有毒的原料，或要从事一些一些具有高强度的体力劳动进行投料时，或有一定危险是时，用自动化设备可以有效的避免。在自动化生产线中自动配料系统具有运算配比、运输传送的功能。在化肥、食品、饲料、石油化工、煤炭化工、金属冶炼、制药、塑料化工、轮胎等行业具有广泛的运用。

现实应用中的意义

在饲料生产过程中人工投料劳动强度大、给料不准确还易出错，使得生产的饲料质量不稳定，工人成本还高。用自动配料系统则解决了这些问题。在投放一些对人有毒害作用的化学品时，全线采用全自动配料，可以消除这些毒害作用。

使用plc控制的配料系统，可同过互联网来实现各个区域物料的集合控制，操作简单，出错率低，能很好的控制产品质量，自动配料系统在现实的工业生产中有重要意义。

1.2控制要求与设计要求

控制要求

1设计两种原材料的自动配料、运送的控制。

2用plc来实现启停、下料控制、原料运输。

3设计的组态软件操作页面能显示设备的运行情况，有系统报警装置，并能实现对配料系统的控制。

设计要求

1用西门子可编程控制器（plc）。

2使用Wincc组态软件。

3设计主电路，列出I/O地址分配表

4设计程序框图，并按程序框图设计梯形图。

5利用组态软件进行上机调试

2plc的起源发展

起源：1968年，由于发现继电器、接触器修改难、体积大噪音大、维护修理困难、以及可靠性差等，美国通用汽车提出取代继电器的要求，应这个要求1969美国数字化设备公司研制了第一台数字化可编程控制器，并在汽车生产线上使用成功。由继电器一根线不正常需要技术人员按原理图检查数小时，plc采用“梯形逻辑”来编程程序。经过多年发展，从梯形逻辑发展到编程语言，如今plc有多种语言。

plc的发展：随着计算机、通讯与半导体材料的发展plc朝着网络化、开放性、小型化、简易化发展。

2.1plc的硬件构成

Plc由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出单元、通信接口、智能接口模块编程、装置、电源7部分组成。Plc又分为三类：小型plc、中型plc和大型plc。

2.2plc的软件构成

在可编程控制器plc中软件分为两大部分：系统监控管理程序和用户程序。

2.3plc系统的辅助设备

1编程设备

2人机界面

3输入输出设备

4plc的通信联网

2.4工作环境

温度：plc使用时温度应控制在0～55摄氏度之间，如有必要可增加恒温控制系统，使用时最好远离热源，避免在阳光下暴晒。

湿度：空气中的湿度不应高于85%，不能有水珠凝结，以保证plc的绝缘性。

振动：plc应远离震源，不能有强力的振动，防止10到55Hz的频繁连续的振动对plc的稳定性进行干扰。如果环境振动不可避免，可增加防震措施。

空气中避免有腐蚀性气体和可燃性气体及微尘，如果空气中有这些，可把控制器放在密闭的控制柜中，再增加空气净化装置。

plc本身对电流的抗干扰能力交强，如果系统对plc的稳定要求较高可以增加隔离电压器。

3自动化系统和软件的发展历史及定义

自动控制是指在无人工干预的情况下按指定程序进行控制的系统。

自动控制从古典控制到现代控制再到智能控制的发展，未来自动控制朝着向智能化、网络化和全线及集成化控制三个方向发展。

自动化软件从上世纪80年代诞生，到如今有近40年的发展。基于全球化和互联网云计算的发展，为满足客户需求，自动化软件正朝着开放性、整体化、收客户技术、大规模、全球化、把客户当向导的方向发展。

3.1自动配料称重系统组成

由控制器plc+通讯+显示器组成，在plc程序进行编程，在显示屏上显示自动配料控制画面内容。

3.2称重方式的选择

在自动配料系统中主要有两种称量方式：进料式称量、卸料式称量。

进料式称量又分为两种：第一种是零位法，系统进料达到指定数值后料卸料，卸完料电子秤重新重新置零，再进行下一种物料的称量。另一种称量方式为增加法，称完一种料不卸料，只是将电子秤重新置零再进行下一种物料的称量。相对于增加法零位法精准度更高。

卸料式称量：卸料式称量是料仓中卸料达到指定重量时停止出料。在工业生产中精度较高，但在大规模生产中原料用量较多的情况下不能满足工业不停的生产需求。这种配料方式在养殖行业中应用较多，能够很好的反应饲料的消耗情况。

在本次设计中我主要采用进料式称量中的零位法，相对来说他比较精准，又能满足工业不停的生产需求。

3.3给料方式选择

在自动配料系统中一般有两种给料方式：电磁振动给料机给料和螺旋给料机给料。

电磁给料机的特点：无转动部件、体积小、重量轻、耗电少、运行成本低，其缺点是安装后调试比较复杂，调试不好会产生噪音且运行不好。

螺旋给料机相比电磁给料机，给料均匀，受外界条件干扰小，机械震动小，运行平稳，对称量部分的干扰较小，但螺旋给料机重量较大效率较低。而在液体物料中一般采用阀门控制给料。

4控制系统设

4.1plc选型与特征

本次课程设计中选用采用西门子公司的生产的plc，型号为S7-200的可编程控制器plc。Plc通用性强、稳定性高、适用范围广、较高的抗干扰性、可编程并且编程简单。在未来的工业发展中有着不可替代的作用。

s7-200的特征：体积小适用机器环境广；使用简便，使用编程软件能在个人计算机