摘 要
自动配料系统是一个针对各种不同类型的物料（固体或液体）进行输送、配比、加热、混合以及成品包装等全生产过程的自动化生产线。广泛应用于化工、冶金、建材、食品、饲料加工等行业。本文介绍了一种基于西门子PLC和新型称重配料控制器ID551的技术特性。根据西门子s7-200 PLC和称重仪表作为控制器,以完成控制过程。液体灌装配料系统主要由s7-200 PLC,称重仪表,HMI和四通道灌装设备构成。通过对称重仪表清零和标定等参数的设置，来完成相应的设置质量的精确称重。设置校准标定值为1Kg, 允许误差范围在10 g以内。系统采用慢喂阀和快喂阀两种方式添加原料，是为了达到高速、准确的目的。在设计本系统过程中考虑了可能影响系统误差诸多因素，如液体在空中停留的时间即空中飞料时间、影响水流速快慢的压力大小即蓄水池液位等。为了进一步减小误差，我们可以通过设置空中飞料时间来调整，设置空中飞料时间为1s。当称重结束时，完成称重，开始放料。当称重仪表称的桶中液体质量为零时，此时放料结束，完成一次原料称重。整个过程可以通过触摸屏设置并观测。把水、水泥、砂、碎石,分别在四个通道称重，当且仅当四个通道放料阀都处于复位状态时，搅拌电机开始工作，原料进行搅拌，完成一个工业配料的实际应用——混凝土搅拌自动控制系统。基于PLC、称重仪表、触摸屏的工业配料自动控制，可在材料精确、快速称重的生产行业进行应用。
关键词：PLC；称重仪表；人机界面；工业配料。
I
Title：Based on PLC and weighing instrument, touch screen,
industrial automatic control
Abstract
Automatic batching system is one for all the different types of materials（Solid or liquid）In transmission、Matching、heating、mingle and so on. Then form the whole production process automation production line. Be widely used in chemical industry, metallurgy industry, building materials industry, food industry, feed processing industry etc. To introduce this system, the article takes a method to solve it. Liquid filling batching system is mainly composed of S7-200 PLC, weighing instrument, HMI and liquid filling equipment of four channels. Through to the weighing instrument reset Settings, Setting the calibration value set etc. To complete the corresponding setting quality and accurately of weighing, then setting calibrating the calibration value to 1 kg, allowed error range of 10 g. Set the air time to 1s. When the dosing and at the beginning of the start switch, then give S7-200 PLC a rising edge. In the design of this system in the process of considering many factors may affect the system error, calculating the air time. And the pressure of the reservoir water level size affect water pipe water injection flow rate, etc. In order to further decrease the error, we can set up through the air to fly time value to adjust it. When four of discharging valve are reset, mixer began to stir, then complete an industrial weighing ingredients. And industrial ingredients, weighing module, touch screen based on PLC automatic control system design, available in high precision material accurate formula of raw material and production industry.
Keywords: Programmable Logic Controller; Weighing instrument; Human Machine Interface ; Industrial ingredients.
II
目 录
第一章 绪论 ............................................................ 1 1.1 课题的提出 ........................................................ 1 1.1.1 工业配料自动控制系统设计的提出 ............................... 1 1.1.2 课题设计的目的和意义 ......................................... 1 1.2 工业配料技术的前景 ................................................ 2 1.3 课题设计的主要内容 ................................................ 2 1.3.1 系统实现原理 ................................................. 2 1.3.2 硬件电路的实现 ............................................... 2 1.3.3 软件程序的编制 ............................................... 3 1.3.4 误差分析 ..................................................... 3 1.4 课题设计的基本要和技术参数 ........................................ 3 1.4.1 课题设计的基本要求 ........................................... 3 1.4.2 系统的主要技术参数 ........................................... 3 第二章 系统设计实现方案与原理 ......................................... 4 2.1 引言 .............................................................. 4 2.2 系统的设计方案及PLC选型 .......................................... 4 2.2.1 设计方案论证 ................................................. 4 2.2.2 PLC选型方案论证 .............................................. 6 2.2.3 S7-200 PLC的特征 ............................................. 9 2.2.4 S7-200的主要组成部件 ......................................... 9
2.2.5 原理分析 ..................................................... 10
2.3 本章小结 ......................................................... 11 第三章 自动配料系统硬件设计 .......................................... 12 3.1 引言 ............................................................. 12 3.2 自动配料系统简介 ................................................. 12 3.2.1 自动配料系统的特点 .......................................... 12 3.2.2 自动配料系统组成 ............................................ 12 3.3 自动配料系统的设计 ............................................... 13 3.3.1 配料系统 .................................................... 13 3.3.2 配料系统的组成 .............................................. 14 3.4 称重仪表的选择及参数的设定 ....................................... 15 3.4.1 称重仪表的介绍 .............................................. 15 3.4.2 键盘菜单 .................................................... 16
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3.4.3 预置点应用 .................................................. 20 3.5 系统硬件连接 ..................................................... 20 3.5.1 系统硬件连接总体框图 ........................................ 20 3.5.2 称重仪表端口设置 ............................................ 21 3.5.3 输入/输出接线 ............................................... 22 3.5.4 S7-200接线图 ................................................ 22 3.6 称重传感器 ....................................................... 23 3.6.1 称重传感器特点 .............................................. 23 3.6.2 称重传感器原理 .............................................. 23 3.6.3 称重传感器接线 .............................................. 23 第四章 软件设计 ...................................................... 26 4.1 引言 ............................................................. 26 4.2 顺序控制法 ....................................................... 26 4.2.1 顺序控制 .................................................... 26 4.2.2 顺控系统的结构 .............................................. 26 4.2.3 顺控功能图的结构 ............................................ 28 4.3 监控组态软件WINCC简介和应用 ..................................... 31 4.3.1 WINCC简介 ................................................... 31 4.3.2 WINCC的特点 ................................................. 31 4.3.3 WINCC的组态 ................................................. 33 4.3.4 操作界面设置 ................................................ 33 4.3.5 操作站的选配 ................................................ 35 4.4 软件流程图 ....................................................... 35 4.4.1 主程序流程图 ................................................ 35 4.4.2 整体软件流程图 .............................................. 36 4.5 PLC 控制梯形图 ................................................... 37 4.5.1 单桶配料梯形图 .............................................. 37
4.6 误差分析 ......................................................... 39
第五章 全文总结 ...................................................... 40 致 谢 ................................................................ 41 参 考 文 献 ........................................................... 42
IV
第一章 绪论
1.1 课题的提出
1.1.1 工业配料自动控制系统设计的提出
在带有自动化配料系统的工业生产中，配料工序是工业生产过程中非常重的环节，在混凝土制作过程中的纤维水泥浆由水、水泥、砂、碎石,等四种物料接一定比倒进行配制的，其配料精度直接影响着混凝土。因此，精确、高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质混凝土的保证。
国内配料厂前期投入使用的微机配料系统大部分是国外引进的，随着我国电脑工业的发展．微机配料系统已逐步国产化，我国许多科研、生产单位都投入到开发生产的行列。配料系统普遍存在的问题是：配料精度低、机电控制部分的可靠性差，缺少数据库管理生产以及对生产过程的实时动态监视。配料精度低的主要原因是电子称系统的动态性范围小，而可靠性差，主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致。本设计中的配料系统可减少人的重复操作，并且它还可以完成人无法元成的操作，从而太太地提高工业生产效率。
结合混凝土搅拌的工艺控制要求与特点，这次设计采用了德国西门子公司 S7-200 PLC系类可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，来进行控制。为了实现生产过程的动态监视，使用西门子触摸屏与PLC相连接，在彩色屏幕上显示出生产过程设备运行的状况和生产中的数据。经实际运行，该系统技术性能忧良，运行稳定可靠，操作主观方便。
改革开放30年来，我国工农业取得举足轻重地发展，各行业生产的产品随着市场的不断壮大，产品批量也逐步扩大；工业称重仪表种类很多，且应用领域广泛，对国民经济的发展有着巨大的影响；称重仪表属计量领域，计量同其它高科技一样，是国家之间竞争的重点之一。本文工业称重仪表主要应用于定量包装称重领域，是将机械、电气、电子、计算机、自动控制结合在一起的计量设备。称重仪表性能的好坏直接影响到生产企业的经济效益。本文采用的称重仪表实现了高称重精度和高称重速度，满足了工业生产的需要。
本文以西门子S7-200系列PLC 配合ID551型称重仪表实现对配料生产线自动控制设计进行详细的阐述。 1.1.2 课题设计的目的和意义
本文介绍了一种基于西门子PLC和新型称重配料控制器ID551的四通道灌装设备自动控制系统。系统实现称重仪表的称重，将信号传递给控制器即西门子S7-200 PLC，由程序控制阀门动作，达到精准快速称重的目的。可以用在四通道灌装原料的定量称重。精确度高，误差范围10g。通过触摸屏可以检测整个工业配料过程，对于高自动
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