内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
重量。称重传感器测出的一般为较弱的电压信号0～30mV，因此，控制系统还需要一个变送器来放大该电压信号，使之转换成标准的电压信号，以供输入PLC使用。
有了光电码盘测出的电机转动频率和称重传感器测得压力信号，系统可运算出皮带送传输的物料流量。将物料流量给定值与此流量值进行比较，就可得到PID控制所需要的偏差值，然后就可以进行PID控制。
PID控制信号输入变频器，变频器根据该信号的大小来控制电机的频率，从而达到了对皮带电机的转速控制。
最后一点就是流量值的给定输入，流量值的给定可以通过上位机实现，也可以通过键盘输入给定。在这里我们采用常见的前者实现给定的输入。这样整个系统的控制思想已经基本构成。
3.3具体系统设计方案
3.3.1 测速环节
测速环节主要由光电码盘来完成速度扫描，通过PLC中的高速计数器来实现计数功能。由式（3.1）可算出电机转动速度。
fn=512式中：n——电机转速； ｒ——圆盘电机的半径；
′2prTS （3.1）
TS——高速计数器HSC0的扫描时间。
光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电码盘是目前应用较多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动
30
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90?的两路脉冲信号。
本设计用到电机正转PID控制，反转检修点动控制不需要测速，所以将光电码盘的A相接入PLC的输入接口，通过PLC内部的高速计数器来读出电机转动的频率。再根据式（3.1）算出电机的转速。 3.3.2称重系统
称重系统由称重传感器构成。其工作原理：如图3.2所示，该配料系统采用闭环控制，用称重传感器在线自动测量给料机的给料量，并输出0～30mV电压信号，然后由计算机或控制仪表对信号进行处理，按照一定的控制算法对给料机进行反馈控制。
图3.2 称重传感器
称重控制主要由PLC通过调节电机转速的方式来简介实现。 3.3.3电机的PID调速
PID调速在电机经过启动时间后才开始的。PLC执行PID控制程序，发出相应的PID控制信号对变频器进行控制。
31
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
3.3.4变频器控制环节
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，主要是由主电路、控制电路组成。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分; 控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
变频器根据PLC所输入的PID信号来控制。整个闭环调速系统根据称重传感器和速度传感器所检测到的信号进行的流量运算值进行变频器调速控制，进而控制电机调速。在整个系统中，变频器环节主要是一个执行器的作用。变频器的功能主要包括电机的起动、停机、PID调速、手自动转换及故障复位功能。
3.4输入输出量统计
根据设计要求以及实现的功能，表3.1、3.2对系统的输入输出量进行了整理。
表3.1 输入量统计
序采样信号名性质 来源 占用硬件资源 号 称 1 2 3 4 5 6 总启动信号 停止信号 自动运行 检修运行 复位信号 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 按钮 按钮 按钮 按钮 变频器输出 变频器输出 PLC输入点1 PLC输入点2 PLC输入点3 PLC输入点4 PLC输入点5 PLC输入点6 变频器正常开关量 32
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
运行 7 8 变频器故障 开关量 变频器输出 PLC输入点7 PLC输入点8 光电编码器A直接相连 编码器输出 相脉冲 9 称重信号 直接相连 称重运放输出 直接相连 PLC输出 直接相连 上位机输出 PLC模块输入点9 PLC模块输入点10 PLC模块输入点11 变频器输入点12 10 给定信号 11 上位机信号 12 变频器模拟直接相连 PLC输出 给定
表3.2 输出量统计
序采样信号名称 号 1 系统就绪 2 正转运行 3 反转运行 4 复位信号 5 就绪信号灯 6 检修信号灯 7 手动信号灯 8 报警信号 9 故障信号灯 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 开关量 线圈 线圈 线圈 线圈 指示灯 指示灯 指示灯 喇叭 指示灯 性质 来源 占用硬件资源 PLC输出点1 PLC输出点2 PLC输出点3 PLC输出点4 PLC输出点5 PLC输出点6 PLC输出点7 PLC输出点8 PLC输出电9 以上输入，输出量的统计将为下一章的控制系统输入输出地址分配提供依据，具体的分配在下一章再作的介绍。
33
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
第四章 硬件选择、硬件接线图及其软件编程
4.1硬件选择
4.1.1电动机的选择
本设计采用上海双企泵阀制造有限公司生产的功率为2.2KW的Y90L-2型电机。其它参数如下：
额定转速为：2840r/min；额定电流：4.8A；功率因数：80.5%；堵转电流/额定电流：7；堵转转矩/额定转矩：2.2。 4.1.2皮带秤的选择
皮带秤是自动衡器，它完成物料在输送过程中连续自动地完成称重的任务。输送机输送物料时，皮带秤仪表连续测量皮带上每单位长度的载荷值q(kg/m)，并与皮带在同一时刻的速度v(m/s)相乘，测得结果为物料的瞬时流量，q*v(kg/s)。
因物料输送的不均匀性和皮带速度随时间变化，所以在T时间间隔的累积流量可以用以下积分式(4.1)表示:
T W=ò0q(t)*v(t) dt（4.1）
W——T时间间隔的物料累积量kg或t ； T——物料通过秤的时间S或h ；
q(t)——皮带单位长度上的物料重量kg/m ； v(t)——物料在皮带上的运行速度m/s 。
配料皮带秤传感器选型时应着重考虑称重传感器的量程、灵敏度、结构材质等方面 l)量程的选择
皮带秤称重传感器的受力包括杠杆结构秤体的自重、物料流量作用力以及称量段内输送皮带的自重，因此量程选择要考虑这几项内容。物料流量作用力Fi的计算方法见式
34