内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
图1.1 自动称重配料系统的构成
电子皮带秤自动配料系统可以按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而达到控制各种产品的质量和产量的目的，是实现生产过程自动化和智能化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段。
皮带传输机的作用主要就是把落在皮带上的物料快速传输到其目的地。
称重传感器位于皮带下方，其作用主要是检测出皮带上物料的重量，并将它转化标准成标准的电流信号4～20mA或者0～10V电压信号反馈给控制系统。
测速传感器位于圆盘电机上，其作用是检测电机转速，以脉冲信号的方式将速度信号反馈给控制系统。
变频器的作用是主要是调节皮带电机的转速。
该系统采用PLC实现控制功能，主要体现在实现自动控制及PID运算。
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第二章 皮带配料自动称重系统
2.1设计总体介绍
一个完整的皮带配料自动称重系统主要由配料电子皮带秤、仪表控制柜、动力控制柜、低压开关柜、变频器柜、现场操作盘、工业控制微型计算机、及监控管理软件几部分组成，如下图所示。
上位机PID变频器皮带电机PLC流量运算速度传感器重量传感器皮带秤 图2.1 控制系统结构图
1)配料电子皮带秤
配料电子皮带秤对经过皮带的散装物料进行自动地连续称量和累计，具有运输和计量两种功能。称重部分采用电阻应变式工作原理，多托辊杠杆式结构，实际工作时，皮带秤用恒速计量方式，通过调节上级给料速度来改变物料流量，本类型皮带秤多用于企业内部生产的工艺控制。
2)仪表控制柜
仪表控制柜主要包括皮带秤仪表。皮带秤仪表接受来自称重传感器的重量毫伏信号和来自测速传感器的带速脉冲信号，计算出流量和累计量，并将流量信号以0～10伏模拟电压的形式送给工控机，工控机将流量信号与机内设定值比较后，根据一定的控制规则输出0～10伏调节信号，控制现场给料电机的转速，从而构成单机闭环系统，达到控制某种物料流量的目的。
皮带秤仪表通过RS-485通讯接口与工控机进行通讯。
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3)动力控制柜
动力控制柜是动力部分的中央控制部件，安装有电流表、控制按钮、指示灯、可编程控制器(以下称PLC)及电机保护电路，用于监控现场皮带机电流、对现场皮带机和给料设备的启、停进行控制、指示电机运行状态、联锁控制及打滑跑偏报警。
PLC通过扩展EM277通讯模块，用PROFIBUS_DP的通讯接口与工控机进行通讯。 4)低压开关柜
低压开关柜配置有刀开关、断路器、电压表、电流表、电流互感器、隔离变压器等器件为各控制柜和配煤系统动力部分提供电源，同时检测动力电源部分的相间电压和线电流。
5)变频器柜
柜中的变频器，接受来自动力控制柜的开关信号控制上级给料电机的启停，同时亦接受来自工控机的0～10伏电压调节信号，来改变输出动力电源的频率，从而控制现场给料机的转速。如果变频器功率较大，则必须在柜体中配置散热风扇，以保证变频器能正常工作。
6)现场操作盘
配煤系统电机的现场控制部件，装有控制按钮、指示灯，可在机旁对现场皮带机和给料设备的启停进行控制、指示PLC对电机的命令状态。
7)工业控制微型计算机及软件
工控机作为上位机，通过PROFIBUS双向通讯接口与动力控制柜中的PLC联机，控制PLC 的运行方式，输出开关量量控制信号控制主皮带电机的启停，从而构成完整的配料系统。工控机另留有一个RS485双向通讯接口，以备与全厂的上位工控机通讯。监控软件的主要功能有:根据生产配方和产量目标对称重过程进行自动控制，对称重数据进行统计管理并实现打印，包括对变频器进行调节控制的运算。系统软件有多种现场监
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控方式和配方输入方式，以适应不同的工程要求，用户可设定报警打印时间等参数。界面采用菜单方式，使用方便，用户可通过鼠标或键盘进行操作，对整个配料系统进行控制和管理。
2.2上位机介绍
2.2.1 概述
上位机是指人可以直接发出操作命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。
在概念上 控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机；也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。 2.2.2 工作原理
两机如何通讯，一般取决于下位机。通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议， 可以有RS232的串口通讯，或者采用RS485串行通讯，当用计算机和PLC通讯的时候不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯，采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯。当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。
通常工控机，工作站，触摸屏作为上位机，通信控制PLC，单片机等下位机，从而控制相关设备元件和驱动装置。
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2.3恒流量控制介绍
2.3.1 概述
采用PID调节方法实现流量的恒定调节，并且可以保证流量控制响应快，无超调。在知道瞬时流量，并且读取了流量设定值的情况下，要实现流量的恒定，因采用在实际控制中工业控制中应用最为广泛的PID算法，即比例、微分、积分法。在过程控制中，按偏差的比例、积分、微分进行控制，简称为PID控制。它是模拟调节系统中技术最成熟、应用最广泛的一种调节方式。 2.3.2 PID调节原理
PID控制就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的， PID控制结构图如图2.2所示。
比例给定量+-E(t)积分微分反馈信号U(t)被控对象传感器
图2.2 PID调节系统框图
控制器输入和输出(误差)之间的关系在时域中可用给定公式（2.1）表示如下：
u(t)=Kp[e(t)+1Tiòte(t)d(t)+0Tdde(t)dt] （2.1）
公式中E(t)表示误差、u(t)表示控制器的输出，Kp为比例系数，Td微分时间常数，Ti积分时间常数。
1.比例(P)控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。之所以这样是因为只有当偏差信号e不为零
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