氣調(diào)儲糧氣體自動檢測系統(tǒng)主機(jī)位設(shè)計,氣調(diào)儲糧,氣體,自動檢測,系統(tǒng),主機(jī),設(shè)計 東 北 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 設(shè)計題目: 氣調(diào)儲糧氣體自動檢測系統(tǒng)主機(jī)位設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 機(jī)制 指導(dǎo)教師： 2011年 5 月 25日 目 錄 1本次設(shè)計的概述 1 1.1本次設(shè)計的任務(wù) 1 1.2國內(nèi)外糧食儲藏氣調(diào)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.1國際糧食科技現(xiàn)狀 1 1.2.2發(fā)達(dá)國家糧食科技發(fā)展趨勢 2 1.3本次設(shè)計的目的和意見 2 2儲糧氣調(diào)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 3 2.1系統(tǒng)整體設(shè)計 3 2.2系統(tǒng)的工作原理 3 3 PLC原理接線圖設(shè)計 4 3.1PLC的選型 4 3.2擴(kuò)展模塊的選擇 5 3.3環(huán)路開關(guān)的設(shè)計 6 3.4變頻器的選擇 7 3.4.1變頻器不同種類的比較 7 3.4.2變頻器參數(shù)設(shè)計 8 3.5電動機(jī)的選擇 11 3.6人機(jī)界面的選擇 12 3.7 PLC原理接線圖 13 4 PLC軟件程序設(shè)計 14 4.1 內(nèi)部地址的分配 14 4.2主程序流程圖設(shè)計 16 4.3子程序流程圖設(shè)計 17 5自動控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 14 5.1內(nèi)部地址的分配 15 5.2 PLC程序設(shè)計 16 5.3人機(jī)界面設(shè)計 17 6設(shè)計總結(jié) 29 7致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 1 本次設(shè)計的概述 1.1本次設(shè)計的任務(wù) 本課題通過設(shè)計的裝置讀取對高大平房倉或圓筒倉內(nèi)小麥氣調(diào)儲糧過程中二氧化碳、氧氣、氮氣及環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)數(shù)據(jù)（參數(shù)的檢測由其他的檢測機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，本設(shè)計不涉及），分析糧堆儲藏環(huán)境的特征特點，在提供倉房整體查詢、單點查詢的同時，能夠自動控制通風(fēng)裝置、氣源裝置動作，完成小麥的自動氣調(diào)儲糧過程，形成自己的產(chǎn)品設(shè)計成果。 本次設(shè)計是依據(jù)畢業(yè)設(shè)計要求來完成，這次設(shè)計涉及到了PLC編程、變頻電機(jī)工作原理及人機(jī)界面搭接等有關(guān)方面的內(nèi)容，綜合全面地鍛煉了自己的實際設(shè)計能力。 1.2國外國內(nèi)糧食儲藏氣調(diào)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀 ?1.2.1國際糧食科技現(xiàn)狀 ??進(jìn)入新世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化更加明顯。隨著生物技術(shù)、信息技術(shù)，特別是細(xì)胞工程、基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白工程技術(shù)的發(fā)展，世界農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正處在重大歷史轉(zhuǎn)折和高速發(fā)展時期。農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，同樣促進(jìn)了糧食資源利用技術(shù)的發(fā)展，糧食資源的合理利用和資源的深度開發(fā)已成為發(fā)達(dá)國家最主要的特征。主要表現(xiàn)在以下方面。 ? (1)糧食儲存廣泛采用綠色生態(tài)儲糧技術(shù) ??由于發(fā)達(dá)國家糧食資源豐富，可以滿足需求，糧食儲存時間短、數(shù)量少，糧食儲存不僅注重數(shù)量，更關(guān)注儲糧的內(nèi)在品質(zhì)和營養(yǎng)變化，長期進(jìn)行儲量基礎(chǔ)研究，注重儲糧應(yīng)用技術(shù)的環(huán)保提升。因此，以低溫、氣調(diào)、生物、物理和綜合防治相結(jié)合的綠色儲糧技術(shù)已成為其主要特色。以澳大利亞為典型代表的綠色儲糧技術(shù)發(fā)展到較高的水平。目前，一些歐洲國家已經(jīng)禁用溴甲烷作為熏蒸劑使用。經(jīng)濟(jì)效益最大化成為發(fā)達(dá)國家儲糧倉型選擇的主要標(biāo)準(zhǔn)。儲糧設(shè)施主流倉型以系列淺圓倉為主，單倉倉容越來越大。在歐美發(fā)達(dá)國家，主流倉型的單倉倉容已發(fā)展為0.7萬～1.2萬t。糧食倉儲機(jī)械化程度高，產(chǎn)后損失少。 ? (2)信息化技術(shù)在糧食儲藏領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 ?美國、加拿大、澳大利亞等國，糧食市場化程度高，信息化技術(shù)在糧食儲藏領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。有專門的機(jī)構(gòu)利用高新技術(shù)，如利用衛(wèi)星遙感技術(shù)裝備，預(yù)測世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，通過網(wǎng)絡(luò)信息和電子商務(wù)平臺，分析國內(nèi)和國際期貨和現(xiàn)貨市場信息，預(yù)測全球糧食的需求形勢，及時調(diào)整糧價和貿(mào)易策略。糧食倉儲及流通過程，通過研究糧食品質(zhì)測定方法，運用信息處理技術(shù)，開發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，把糧食流通中品質(zhì)測定各個環(huán)節(jié)通過信息系統(tǒng)結(jié)合起來，進(jìn)行糧食品質(zhì)跟蹤管理，從農(nóng)場收購糧食、糧食流通到最終消費的全過程實施質(zhì)量品質(zhì)跟蹤和安全控制，基本上達(dá)到信息化管理。 1.2.2發(fā)達(dá)國家糧食科技發(fā)展趨勢 ?進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球農(nóng)業(yè)技術(shù)變化集中地體現(xiàn)在基因技術(shù)及專用種植技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)集成、學(xué)科滲透。發(fā)達(dá)國家把糧食流通產(chǎn)品經(jīng)營的生產(chǎn)技術(shù)的高新化、生產(chǎn)規(guī)模的大型化、資源利用的精深化、企業(yè)管理的信息網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化作為戰(zhàn)略重點，增強(qiáng)國際競爭力，發(fā)展態(tài)勢十分迅猛。主要表現(xiàn)在： (1)技術(shù)裝備的智能控制技術(shù)和降低能耗技術(shù) 糧食加工、儲運等技術(shù)裝備向機(jī)電一體控制、微機(jī)智能控制等現(xiàn)代化方向發(fā)展，使生產(chǎn)工藝和技術(shù)的穩(wěn)定性提高。同時，生產(chǎn)規(guī)模的大型化和機(jī)械裝備的現(xiàn)代化，使生產(chǎn)過程的能耗大大降低，資源、能源得以充分利用，生產(chǎn)效率和效益大大提高。 ?(2)以低溫儲糧為代表的“綠色”儲糧技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展 ?以低溫、氣調(diào)殺蟲和符合綠色環(huán)保的殺蟲劑為代表的“綠色”儲糧技術(shù)和有害生物綜合防治技術(shù)是未來的發(fā)展方向，影響糧油食品安全和環(huán)境保護(hù)的支撐害蟲綜合防治的非化學(xué)防治技術(shù)將得到進(jìn)一步的重視。倉房結(jié)構(gòu)和倉儲設(shè)備向大型化、專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。最終糧食食用品質(zhì)的優(yōu)劣和儲糧經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及生態(tài)效益將是評判儲糧技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。 ?(3)重視糧食流通的信息化建設(shè)和應(yīng)用 ?鑒于信息化在發(fā)達(dá)國家社會生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用，重視信息化整體的規(guī)劃和建設(shè)被視為國家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的一個重要方面。信息化將貫穿到糧食的生產(chǎn)、收獲、儲藏、加工、管理的全過程，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，以實現(xiàn)糧食生產(chǎn)和流通的全過程質(zhì)量安全控制是國外糧食質(zhì)量安全科技發(fā)展的趨勢。 ?? (4)以人為本，糧食流通的清潔和環(huán)境生產(chǎn)正在日益受到重視??? 隨著工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得水、土等資源緊張，并對生態(tài)環(huán)境造成影響；隨著物資的豐富和生活質(zhì)量的提高，人們對生活和工作環(huán)境的要求越來越高。以人為本，對環(huán)境的保護(hù)，糧食流通環(huán)節(jié)的清潔生產(chǎn)和保持環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)，特別是節(jié)能、節(jié)水工藝技術(shù)，防粉塵、防噪聲、防污染技術(shù)和智能控制技術(shù)將成為糧食流通科技發(fā)展的突出需求。 1.3本次設(shè)計的目的和意義 糧食是食品工業(yè)的源頭，正是由于綠色食品的大力發(fā)展，糧食儲藏技術(shù)也正在發(fā)生深刻的變化。低溫儲糧已經(jīng)被廣泛采用，僅德國阿克西瑪制冷設(shè)備公司(原來的蘇爾壽愛雪維斯公司)，生產(chǎn)的谷物冷卻機(jī)就有1萬多臺在世界上60多個國家使用，全世界采用低溫儲糧的糧食已經(jīng)超過了1億t；氣調(diào)儲糧是另一個被廣泛采用的綠色儲糧技術(shù)，已經(jīng)在澳大利亞、美國、俄羅斯、中國等國得到有效應(yīng)用。在歐洲，對于綠色儲糧技術(shù)的應(yīng)用，政府在政策上給予了大力支持。所以今后破綠色儲量技術(shù)將會有很大的發(fā)展。 在“中國儲糧生態(tài)系統(tǒng)理論體系”的指導(dǎo)下，我國糧食儲藏理念正發(fā)生著深刻的變化，糧食儲藏技術(shù)正在由傳統(tǒng)儲糧技術(shù)向綠色儲糧技術(shù)發(fā)展，由粗放型倉儲管理向精細(xì)化倉儲管理發(fā)展。尤其是最近幾年，用自然低溫的控溫技術(shù)、氣調(diào)技術(shù)、替代甲基溴等許多新技術(shù)在糧食儲藏中的應(yīng)用，大大提升了我國糧食儲藏的技術(shù)水平，同時也為節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)作出了積極的貢獻(xiàn)，得到了國際社會的廣泛認(rèn)同。隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量不斷提高,且農(nóng)產(chǎn)品的需求量也不斷增加，大量的糧食囤積，需要進(jìn)行很好的儲存。然而傳統(tǒng)的低溫，密封，磷化氫等方法存儲不能有效的防潮防蟲害。迄今國內(nèi)外已確認(rèn)氣調(diào)儲藏對糧食生理、生物學(xué)、品質(zhì)保持以及控蟲、防霉等方面均較之空氣常規(guī)儲藏更具明顯的優(yōu)越性和儲藏效應(yīng)。本課題研究的目的就是設(shè)計控制氣調(diào)系統(tǒng)，主要是對影響儲糧的氮氣、氧氣、二氧化碳?xì)怏w、濕度、溫度等因素的測量，來達(dá)到自動控制。 2.儲糧氣調(diào)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 2.1系統(tǒng)整體設(shè)計 總體的設(shè)計是要完成對儲糧氣調(diào)的全自動控制，在這個要求之下，我們需要選擇經(jīng)濟(jì)適用的PLC系統(tǒng)，并編寫控制程序，通過人機(jī)界面即觸摸屏，以適應(yīng)全自動控制的需要。主要的控制流程方案：是通過有線I/O接口模塊主動接收下機(jī)位傳遞的數(shù)據(jù)信息，運用換位開關(guān)，編碼輸入選取糧倉內(nèi)位點參數(shù)，經(jīng)過PLC程序計算、分析、執(zhí)行程序處理轉(zhuǎn)化的控制信號來控制電磁閥的開啟和變頻風(fēng)機(jī)的的動作，來達(dá)到自動檢測糧倉溫度、濕度、氧氣、二氧化碳、氮氣等參量。 2.2系統(tǒng)的工作原理 人機(jī)界面 P L C 變頻器1、2、3、4 風(fēng)機(jī)1、2、3、4 電機(jī)1、2、3、4 電磁閥1、2、3、4 各個氮氣泵 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 下機(jī)位1 、 、 、 各種（濕度、溫度、氧氣、二氧化碳、氮氣）傳感器 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 下機(jī)位96 換位開關(guān) 并口線 各種（濕度、溫度、氧氣、二氧化碳、氮氣）傳感器 圖1.系統(tǒng)的工作原理示意圖 該系統(tǒng)裝置的工作原理過程：通過各個傳感器讀?。〝?shù)據(jù)接收采用有線IO接收模塊，接收方式主動式）對高大平房倉或圓筒倉內(nèi)小麥氣調(diào)儲糧過程中二氧化碳、氧氣、氮氣及環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)數(shù)據(jù)，選取合適的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，把參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成合適的電信號，經(jīng)過換位開關(guān)選取測定組的電信號，通過并口線傳到PLC中。通過PLC程序編程能夠自動控制通風(fēng)裝置（變頻風(fēng)機(jī)）、氣源裝置動作(電磁閥的開閉)，并把PLC同人機(jī)界面相連接，完成對小麥的自動氣調(diào)儲糧過程。 3.PLC原理接線圖設(shè)計 3.1 PLC選型 分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收和輸出需要幾個I/O口：通過方案系統(tǒng)整體設(shè)計知，需要10輸入插盤和下機(jī)位相連，每個采樣數(shù)據(jù)通過8字節(jié)輸入，PLC共需要8個輸入口，下機(jī)位另兩根線是與上機(jī)的對話線，一個是輸入口，一個是輸出口。再者選擇四個風(fēng)機(jī)共輸出四個數(shù)字量，四個變頻器控制的風(fēng)機(jī)共輸出四個模擬量。還需要七個輸出口，來對96組數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。綜上可知，要想滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，PLC需要有16個輸出量和9個輸入量。 此次畢業(yè)設(shè)計所需要的PLC的I/O點數(shù)較少，PLC的輸入為：氮氣傳感器輸入、氧氣傳感器輸入、二氧化碳傳感器輸入、濕度傳感器輸入、溫度傳感器輸入。PLC的輸出為風(fēng)機(jī)電機(jī)、電磁閥。因為所需要的PLC的點數(shù)較少，所以可以選擇小型的PLC,滿足以上條件的PLC有西門子的，歐姆龍的，還有三菱的。 這三種PLC,其I/O點數(shù)在256點以下時，三種PLC都是有一定優(yōu)勢的，歐姆龍和西門子的PLC的性價比較高，三種PLC的容量也是能滿足要求的，因為平常學(xué)習(xí)的是西門子的PLC,所以選擇西門子的小型PLC,西門子小型PLC,是S7-200系列的PLC,S7-200的PLC根據(jù)CPU結(jié)構(gòu)配置不同又分為五種，分別為CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM。 CPU221 它有6輸入4輸出，I/O共計10點，但是沒有擴(kuò)展能力，CPU222 有8輸入6輸出，I/O共計14點，可以擴(kuò)展2個擴(kuò)展模塊，CPU224 有14輸入10輸出，I/O共計24點，可以擴(kuò)展7個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，CPU226 有24輸入16輸出，它比CPU224具有更強(qiáng)的擴(kuò)展能力，CPU226XM 這是西門子公司后來推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)，它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。 通過以上分析可知選擇西門子CPU224，即能滿足設(shè)計要求又經(jīng)濟(jì)適用，最后選擇用。 3.2 擴(kuò)展模塊的選擇 選擇了S7-224有I/O口14/10，可知還有需要15個輸出口，這里面有四個輸出模擬量，十一個輸出數(shù)字量。接下來分析各種擴(kuò)展模塊： S7-200PLC硬件的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定量的輸入/輸出，同時還可以有一定數(shù)量的輸出模塊，以及功能模塊，CPU22*系列的每種主機(jī)所提供的本機(jī)I/O點的I/O地址是固定的，進(jìn)行擴(kuò)展時，可以在CPU右邊連接多個擴(kuò)展模塊，每個擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中的位置。編址方法是同種類型輸入或輸出點的模塊在鏈中按與主機(jī)的位置而遞增，其他類型模塊的有無以及所處的位置不影響本類型模塊的編號。 現(xiàn)在還需要擴(kuò)展4路模擬輸出量和4路數(shù)字輸出量，選擇兩個EM232和一個EM222，就可實現(xiàn)4路模擬輸出量和4路數(shù)字輸出量。模塊的連接示意圖如圖2所示： EM222四端數(shù)字輸出 主機(jī)CPU224 EM232兩端模擬數(shù)出 EM232兩端模擬輸出 圖二：各模塊與主機(jī)的鏈接示意圖 3.3 環(huán)路開關(guān)的選擇 在本設(shè)計過程中共有（4*6）*4及96組數(shù)據(jù)，怎樣循環(huán)掃描96組數(shù)據(jù)，并依次通過輸出路線存入寄存器中，等待上機(jī)位讀??？現(xiàn)通過設(shè)計換路開關(guān)選擇傳出哪一組數(shù)據(jù)，再進(jìn)行程序執(zhí)行，以致把96組數(shù)據(jù)都讀取，進(jìn)而實現(xiàn)自動檢測控制。 選擇下機(jī)位組點的工作過程：可以設(shè)置96個線圈來作為96組數(shù)據(jù)的開關(guān)，當(dāng)觸電得電時，觸電閉合，傳出這一組的數(shù)據(jù)，經(jīng)過譯碼器傳出信號與PLC相連，來響應(yīng)傳入哪一組的數(shù)據(jù)。 圖三：96組數(shù)據(jù)通信表示圖 經(jīng)過分析可選擇38譯碼器和416譯碼器，來對所選數(shù)據(jù)譯碼輸出。開始時各端清零，觸電失電，無信號輸出。如A0高電平輸入，A1.A2低點平輸入，B0高電平輸入，B1、B2、B3低電平輸入，繼電器觸電只有一位得點閉合，輸出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)單點輸入。依次譯碼輸出96組數(shù)據(jù)。 3.4變頻器的選擇 變頻器的調(diào)速原理:變頻器是通過對電力半導(dǎo)體器件的通斷控制將電壓和頻率固定不變的交流電電源變換為電壓或頻率可變的交流電的電能控制裝置。對于交-直-交型變頻器來說，為產(chǎn)生可變的電壓和頻率，首先要把工頻交流電源變換成直流電，再轉(zhuǎn)化成各種頻率的交流電，最終實現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速運行。 3.4.1變頻器不同種類的比較 根據(jù)負(fù)載機(jī)械的工作特點，結(jié)合對調(diào)速范圍、調(diào)速精度和經(jīng)濟(jì)性的要求，用戶可以選擇不同種類的變頻器來控制調(diào)速運行。 （1）通用型變頻器 一般采用v／f控制方式，適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載場合。其節(jié)能效果顯著，調(diào)速范圍和調(diào)速精度較低，因此成本較低。 （2)多功能通用變頻器 多功能變頻器主要適應(yīng)工業(yè)自動化，自動倉庫、升降機(jī)、搬運系統(tǒng)、小型CNC機(jī)床、擠壓成型機(jī)、紡織及包裝機(jī)械等高速、高效需求。 因為控制的是控制風(fēng)機(jī)的電機(jī)，因為要求不高所以選擇通用型的變頻器就可以滿足設(shè)計要求。 風(fēng)機(jī)動力系統(tǒng)中的電機(jī)所用的是380V,所以低壓變頻器是可以滿足要求的低壓變頻器指輸入電源電壓為單相220V和三相380V的變頻器，用量最大、應(yīng)用最為廣泛的變頻器系列。低壓變頻器的選型首先要考慮用途，選擇通用型還是專用型，要盡量使系統(tǒng)的各種功能通過變頻器來實現(xiàn)。其次比較各廠家同類變頻器的功能差別、性能價格比、售后服務(wù)，確定廠家及變頻器型號。 選擇的是西門子的PLC,為了發(fā)揮控制系統(tǒng)最佳的控制性能，所以選擇西門子的變頻器，西門子的MM440和MM430,都是通用型的變頻器，能夠滿足所需要的性能，因為MM430的變頻器有詳細(xì)的說明書，能幫助初學(xué)者更好的去應(yīng)用。通過變頻器的說明書可以確定變頻器和PLC的接線，在控制系統(tǒng)中變頻器和PLC的連接是通過數(shù)字輸出口和模擬模塊，變頻器的速度調(diào)節(jié)是通過數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊來進(jìn)行設(shè)定的，下面是MM430變頻器主電路圖和控制系統(tǒng)圖，從下圖4中可以看出變頻器的接線端子。 圖4：MM430的主電路及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.4.2變頻器參數(shù)的設(shè)定 變頻器在應(yīng)用時，需要對其參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)定，參數(shù)設(shè)定服務(wù)于快速調(diào)試，其中訪問級和Cstat是默認(rèn)值，其設(shè)定值是根據(jù)電機(jī)和調(diào)試情況來設(shè)定的，變頻器1和變頻器2的參數(shù)設(shè)定見表2。 表1：變頻器參數(shù)設(shè)定 參數(shù)號 參數(shù)名稱 訪問級 Cstat 設(shè) 定 值 變頻器1 變頻器2 P0003 用戶訪問級 1：標(biāo)準(zhǔn)級 2：擴(kuò)展級 1 根據(jù)調(diào)試的具體情況而定 根據(jù)調(diào)試的具體情況而定 P0010 開始快速調(diào)試 0：準(zhǔn)備運行 1：快速調(diào)試 1 1 1 P0100 歐洲/ 北美 0:功率單位為KW;f的缺省值50HZ 1：功率單位為hp;f的缺省值60HZ 1 C 0 0 P0205 變頻器的應(yīng)用對象 0：恒轉(zhuǎn)矩 1：變轉(zhuǎn)矩 3 1 1 P0300 選擇電動機(jī)的類型 1：異步電動機(jī) 2：同步電動機(jī) 2 C 1 1 P0304 電動機(jī)的額定電壓 設(shè)定值的范圍：10-2000V 1 C 380 380 P0305 電動機(jī)的額定電流 1 C 151 6 P0307 電動機(jī)的額定功率 1 C 75 2.2 P0308 電動機(jī)額定功率因數(shù) 2 C 0.81 0.71 P0309 電動機(jī)額定效率 2 C 92.5 80.5 P0310 電動機(jī)額定頻率 1 C 50 50 P0311 電動機(jī)額定速度 設(shè)定值范圍:0-40000r/min 1 C 740 710 P0320 電動機(jī)磁化電流 3 CT - - P0335 電動機(jī)的冷卻 0：自冷 1：強(qiáng)制冷卻 2：自冷和內(nèi)置風(fēng)機(jī)冷卻 2 CT 0 0 P0640 電動機(jī)的過載倍數(shù)（%） 2 CUT 100 100 P0700 選擇命令源 0：工廠設(shè)置值 1：基本操作面板 2：端子輸入 1 CT 2 2 P705 選擇數(shù)字5的輸入功能 0：禁止數(shù)字輸入 1：ON/OFF1接通正轉(zhuǎn)/停車命令 CT 15 1 1 P706 選擇數(shù)字6的功能 0：禁止數(shù)字輸入 1：ON/OFF1接通正轉(zhuǎn)/停車命令 2：Onreverse/OFF1接通反轉(zhuǎn)/停車命令 CT 15 2 2 P1000 選擇頻率設(shè)定值 1：電動電位計設(shè)定值 2：模擬設(shè)定值1 3：固定頻率設(shè)定值 4：模擬設(shè)定值2 1 CT 2 4 P1080 電動機(jī)最小速度（r/min） 1 CT 0 0 P1082 電動機(jī)最大速度（r/min） 1 CT P1300 控制方式 0:線性u/f控制 1：帶FCC的u/f控制 2:拋物線u/f控制 2 CT 0或2 0或2 P1910 選擇電動機(jī)數(shù)據(jù)自動檢測 0：禁止自動檢測 1：所有參數(shù)都帶參數(shù)修改的自動檢測 2 CT 1 1 P3900 快速調(diào)試結(jié)束 0：結(jié)束快速，不進(jìn)行電動機(jī)計算或復(fù)位為工廠缺省設(shè)置 1：結(jié)束快速，進(jìn)行電動機(jī)計算和復(fù)位為工廠缺省設(shè)置值 1 C 1 1 3.5 人機(jī)界面的選擇 可編程終端（Programmable Terminal,PT）又稱人機(jī)界面(HMI)。PT是PLC的一種外部設(shè)備，PT與PLC聯(lián)機(jī)通信后，通過輕觸鍵盤或屏幕上的觸摸鍵，可向PLC輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)或圖形，對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。 在普通PC上使用廠家提供的PT支持軟件，通過調(diào)用各種控件，如各種按鈕、數(shù)值輸入、指示燈、數(shù)值顯示、文字/數(shù)值顯示、信息顯示、條狀圖柱狀圖、曲線圖、趨勢圖、XY圖、儀表圖、動態(tài)圖、圖形元素、靜態(tài)文字、靜態(tài)圖形及其他通用控件，可以制作數(shù)百幅生動、豐富的監(jiān)控畫面，完成編譯后，通過PC的USB端口和PT的USB端口的通信電纜或RS-232C的通信線纜，將監(jiān)控畫面由PC下載到PT，此后，PT就可以脫離PC而協(xié)同PLC一起工作。 PT的RS-485C端口與PLC的RS-485端口通過通信電纜相連接，此后，就可以使用PT對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行操作并顯示各種信息。下面有機(jī)種輸入設(shè)備的比較，通過比較選擇合適的 HITECH各種人機(jī)界面的比較 HITECH人機(jī)界面一貫的高品質(zhì),型號齊全功能強(qiáng)大,以極高的穩(wěn)定性,極低的故障率滿足客戶的要求，HITECH人機(jī)界面能與所選的西門子S7-200的PLC通信，二者具有兼容性，以下是幾種 HITECH的人機(jī)界面的比較，分別是從顯示器種類、顯示器尺寸、分辨率、顏色、CPU來進(jìn)行比較的，幾種人機(jī)界面的比較如表1所示。 表2：幾種人機(jī)界面的比較 型號 顯示器種類 顯示尺寸 分辨率 顏色 CPU PWS5600S-S Mono STN LCD 5.7”(對角線) 320*240 16灰階（天藍(lán)色） 32位RISC PWS5600T-S Color STN LCD 5.7”(對角線) 320*240 16灰階（天藍(lán)色） 32位RISC PWS6300S Mono STN LCD 3.0”(對角線) 160*80 黑/白，16灰階 32位RISC PWS6500S-S Mono STN LCD 4.7”(對角線) 240*180 16灰階 天藍(lán)色 32位RISC PWS6600C-P Color STN LCD 5.7”(對角線) 320*240 全彩256色 32位RISC PWS6600S-P Mono STN LCD 5.7”(對角線) 320*240 16階灰色 32位RISC PWS6800C-S Color STN LCD 7.5”（對角線） 640*480 全彩256色 32位RISC 上面介紹的幾種人機(jī)界面的硬件圖如下面圖5所示 圖5:人機(jī)界面硬件圖 在本次設(shè)計中要涉及到料位的顯示，數(shù)據(jù)的顯示，報警指示燈的顯示，還有按鈕，所以最好選擇彩色的的觸摸屏，觸摸屏的分辨率也是有一定的要求的。 最后從經(jīng)濟(jì)效益和性能考慮,選擇PWS6800C-S觸摸屏,一來這種人機(jī)界面的顯示尺寸比較大易于觀察，而且分辨率很高,達(dá)到了640*480，能夠從上面清晰看出相關(guān)的信息,能方便操作. 二來彩色畫面，在色彩的設(shè)計上具有更大的自主性，所以畫面也更加好看，當(dāng)然更重要的是處理器都一樣，價位沒有太大差別，為了更好的實現(xiàn)功能，選擇PWS6800C-S觸摸屏。 3.6電動機(jī)的選擇 根據(jù)實用性和經(jīng)濟(jì)方便行原則，通過PLC控制電機(jī)原理分析，以及考據(jù)風(fēng)機(jī)的性能，先選擇90BYG550B的步進(jìn)電機(jī)，其各項參數(shù)如下表： 表3：90BYG550B的步進(jìn)電機(jī)有關(guān)參數(shù)表 產(chǎn)品型號 最大靜轉(zhuǎn)矩 (Nm) 相電流（A） 相數(shù) 步距角 空載啟動頻率(HZ) 運行頻率(HZ) 凈重（kg） 外形尺寸長×寬×高 90BYG3502 5 3 3 0.06 1600 20 4.5 130×90 該電機(jī)有配套的驅(qū)動電源，型號為MSA-3H090M,有關(guān)參數(shù)表如表4 表4 ：MSa-3H090M步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源有關(guān)參數(shù)表 產(chǎn)品型號 工作電壓 相電流 （A） 相數(shù) 配套電機(jī) 外形尺寸 長×寬×高 Msa-3H090M AC60～110V 3 3 90BYG 130×8568 3.7 PLC原理連線圖 通過以上選擇的器件,分析系統(tǒng)動作過程,連接電路如圖6所示: 圖6:PLC原理連線圖 4 PLC程序設(shè)計 4.1內(nèi)部地址的分配 （1）PLC的I/O地址分配如表5 表5： I/O分配表 輸入口 對應(yīng)外部設(shè)備 輸出口 對應(yīng)外部設(shè)備 I0.0 接參數(shù)采集模塊P0.0口 AO 單點選擇信號 I0.1 接參數(shù)采集模塊P0.1口 A1 單點選擇信號 I0.2 接參數(shù)采集模塊P0.2口 A2 單點選擇信號 I0.3 接參數(shù)采集模塊P0.3口 A3 單點選擇信號 I0.4 接參數(shù)采集模塊P0.4口 B0 單點選擇信號 I0.5 接參數(shù)采集模塊P0.5口 B1 單點選擇信號 I0.6 接參數(shù)采集模塊P0.6口 B2 單點選擇信號 I0.7 接參數(shù)采集模塊P0.7口 Q0.7 接參數(shù)采集模塊 EN口 AQW0 變頻器1速度控制 AQW8 控制閥1開關(guān)控制 AQW2 變頻器2速度控制 AQW10 控制閥2開關(guān)控制 AQW4 變頻器3速度控制 AQW12 控制閥3開關(guān)控制 AQW6 變頻器4速度控制 AQW14 控制閥4開關(guān)控制 (2)與觸摸屏對應(yīng)的PLC內(nèi)部地址 表6：內(nèi)部地址表 變量 地址 變量 地址 設(shè)置溫度 VB0 風(fēng)機(jī)速度增/減量 VW100 設(shè)置濕度 VB1 風(fēng)機(jī)1當(dāng)前速度 VW104 設(shè)置O2濃度 VB2 風(fēng)機(jī)2當(dāng)前速度 VW108 設(shè)置CO2濃度 VB3 風(fēng)機(jī)3當(dāng)前速度 VW112 設(shè)置N2濃度 VB4 風(fēng)機(jī)4當(dāng)前速度 VW116 當(dāng)前溫度 VB5 風(fēng)機(jī)最大速度 VW120 當(dāng)前濕度 VB6 控制閥1當(dāng)前狀態(tài) MB0.0 當(dāng)前O2濃度 VB7 控制閥2當(dāng)前狀態(tài) MB0.1 當(dāng)前CO2濃度 VB8 控制閥3當(dāng)前狀態(tài) MB0.2 當(dāng)前N2濃度 VB9 控制閥4當(dāng)前狀態(tài) MB0.3 控制閥最大開度 VW140 4.2主程序流程圖設(shè)計 主程序圖： 是 是否大于設(shè)置值？ 比較平均值和設(shè)定值 讀樣點數(shù)據(jù)，求氮氣平均值 關(guān)閥、 風(fēng)機(jī) 開 始 否 開閥、啟動風(fēng)機(jī) 待機(jī)等待 圖7:主程序流程圖 4.3子程序流程圖設(shè)計 初始化：SBR=0 QBR=0 子程序一： QBO=0 Q0.7=1 I1.0=1? Q0.7=0 I1.0=0? N Y N Y N Y I1.0=1? IO輸入數(shù)存到一號位VB0 I1.0=0? N Y I1.0=1? N 共循環(huán)十次 QBO=FF? N 圖8:子程序一流程圖 子程序二： 取96組各組氮氣值 計得數(shù)據(jù) 求平均值存儲在VW?單元 圖9:子程序二流程圖 子程序三VW?≥VB位（設(shè)定值） Y 關(guān)閥、關(guān)風(fēng)機(jī) N 開 閥 讀風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速值VW?（設(shè)定值） VW? AQW0 AQW2 AQW4 AQW6 圖10：子程序三程序流程圖 （程序見附錄2） 5 人機(jī)界面設(shè)計 在人機(jī)界面設(shè)計時，需要用到軟件。ADP6軟件是PWS6800系列配套的PC或工作站的二次開發(fā)軟件，規(guī)劃開發(fā)畫面操作顯示元素和編程組態(tài)可在觸摸屏內(nèi)執(zhí)行的腳本語言，然后執(zhí)行編譯過程，編譯無誤后通過USB端口或串口下載到觸摸屏中，觸摸屏與PLC相連，觸摸屏啟動運行后不再需要ADP6軟件，但是需要修改畫面、配方或組態(tài)方式時仍然需要使用ADP6軟件。 外部輸入設(shè)備觸摸屏，設(shè)計有三個畫面，要進(jìn)行畫面設(shè)計時，首先是要對軟件進(jìn)行安裝，當(dāng)軟件安裝好以后，是建立新的應(yīng)用參數(shù)，新應(yīng)用參數(shù)建立如圖11所示。 圖11：新應(yīng)用建立對話框 人機(jī)界面四個頁面分別為：第一個頁面是個人基本信息，第二個頁面是自動控制系統(tǒng)環(huán)境參設(shè)置畫面，第三個頁面是自動控制系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和控制閥狀態(tài)頁面，和各參數(shù)顯示畫面。 （1）第一個界面是個人基本信息 圖12：個人信息頁面 此頁面主要涉及靜態(tài)文字和換頁面按鈕的制作，靜態(tài)文字的制作方法為：單擊主菜單中的“繪圖”，單擊其下拉菜單的“靜態(tài)文字”，在下拉菜單中勾選“由左到右”，即文字由左向右橫排。用鼠標(biāo)在畫面上拉出大小適當(dāng)?shù)木匦?，雙擊該矩形，彈出如圖所示的對話框。 圖13：靜態(tài)文字對話框 靜態(tài)文字的標(biāo)號“T00001”文字選擇“語言一”，字形為“24*24”；顏色選擇藍(lán)色；方向勾選“由左到右”，水平對其選“中”，垂直對齊選“中”。 第一個畫面還有換頁面按鈕，換頁面按鈕的設(shè)計步驟為：單擊主菜單中的元件，單擊其下拉菜單中的“按鈕”，會出來“按鈕”菜單，再單擊“換頁面”，用鼠標(biāo)在畫面上設(shè)置一個方塊，再雙擊，會出現(xiàn)如圖所示的對話框，可以在里面設(shè)置按鈕的一些特性。 圖14：畫面按鈕對話框 以上是第一個畫面的主要圖標(biāo)的制作。 （2）第二個頁面是自動控制系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)設(shè)置顯示。狀態(tài)顯示區(qū)在離線模擬時所顯示的信息如下圖所示。 圖15：系統(tǒng)設(shè)置頁面 第二個頁面主要是參數(shù)設(shè)置區(qū)域和選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)速區(qū)域，有三個數(shù)值輸入按鈕，三個風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇顯示按鈕，當(dāng)然也有換頁面按鈕，不過換頁面按鈕在這里不再贅述了。 設(shè)置值按鈕用于輸入設(shè)置的N2濃度值；測量值顯示按鈕用于顯示96個點N2濃度的平均值；另一個數(shù)值輸入按鈕用于輸入要查詢的數(shù)據(jù)點的地址；下拉式菜單顯示的是選擇的數(shù)據(jù)點的參數(shù)內(nèi)容。 首先是數(shù)值顯示的制作，在元件下拉菜單中選擇數(shù)值顯示，單擊，在畫面二的適當(dāng)位置畫一個矩形，雙擊，會出現(xiàn)如下圖所示的對話框，通過上面的指示可以對數(shù)值輸入模塊進(jìn)行編輯，數(shù)值顯示一般是讀取相應(yīng)的地址。 圖16：數(shù)值顯示對話框 可以根據(jù)不同的需求對該模塊進(jìn)行設(shè)定，只要是給它一個讀取地址，它就能讀去相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便實現(xiàn)相應(yīng)的功能。 數(shù)字輸入按鈕的設(shè)計方法為:在元件下拉菜單中找到數(shù)值輸入，單擊，在畫面四上拉出一個合適的矩形，直接出來的是數(shù)值輸入的原始形狀，通過雙擊我們可以改變其外形并且可以設(shè)計其將來要將數(shù)值寫到的地點。通過下面的圖，更能一目了然的看到該模塊的制作。 圖17：數(shù)值輸入對話框 下拉菜單顯示框的設(shè)計方法為:在元件下拉菜單中找到下拉菜單，單擊，在畫面四上拉出一個合適的矩形，直接出來的是下拉菜單的原始形狀，通過雙擊我們可以改變其外形并且可以設(shè)計其將來要將數(shù)值寫到的地點。通過下面的圖，更能一目了然的看到該模塊的制作。 圖18：下拉式菜單對話框 （3）第三個頁面是各組系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)，操作也面上就是指示燈和畫面切換按鈕，另有一些用于仿真的按鈕，其相關(guān)信息如下圖所示： 圖19：系統(tǒng)顯示頁面 該頁面上主要是指示燈指示燈的制作與前面的換頁面按鈕，以及數(shù)值顯示、顯示的制作都是類似。這里主要介紹，指示燈的制作，指示燈的作用是可以通過它的狀態(tài)改變得知對應(yīng)實際器件的運行狀態(tài)，在畫面上畫矩形，雙擊就可以彈出下面的對話框，可以設(shè)置需要設(shè)置的參數(shù)，將指示燈的各狀態(tài)根據(jù)需要設(shè)置成不同的顏色。 圖20：狀態(tài)指示燈對話框 每一個畫面上的按鈕制作完以后，可以對整體進(jìn)行保存，保存好以后需要進(jìn)行編譯，如果編譯沒有錯誤就可以進(jìn)行離線模擬，上面說介紹的畫面都是離線模擬時所顯示出來的畫面，離線模擬如果不出錯的話，就可以通過RS232下載到觸摸屏上了，觸摸屏與PLC連接，這樣就可以控制PLC的運行了。 6 設(shè)計總結(jié) 糧儲氣調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，使現(xiàn)有的糧食儲藏變得更加的簡單，讓半自動化的機(jī)器變成了全自動化的。整個系統(tǒng)的控制流程是這樣的，PLC采集下級位傳感器中的信息，根據(jù)下機(jī)位傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，來使風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對糧倉自動補氮控制，通過對自動控制系統(tǒng)程序的設(shè)計可以使三者協(xié)調(diào)起來，完成氣調(diào)儲糧的自動控制操作。 此次設(shè)計要完成的是設(shè)計的裝置讀取對高大平房倉或圓筒倉內(nèi)小麥氣調(diào)儲糧過程中二氧化碳、氧氣、氮氣、環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)數(shù)據(jù)（參數(shù)的檢測由其他的檢測機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，本設(shè)計不涉及），分析糧堆儲藏環(huán)境的特征特點，在提供倉房整體查詢、單點查詢的同時，能夠自動控制通風(fēng)裝置、氣源裝置動作，完成小麥的自動氣調(diào)儲糧過程，形成自己的產(chǎn)品設(shè)計成果。 具體設(shè)計內(nèi)容如下： 1. 系統(tǒng)采用PLC+人機(jī)界面進(jìn)行控制； 2. 數(shù)據(jù)接收采用有線IO接收模塊，接收方式主動式； 3. 控制信號發(fā)送采用模擬信號模式，完成對風(fēng)機(jī)、控制閥的控制； 4. 編寫PLC程序，完成對數(shù)據(jù)的讀取及驅(qū)動信號的自動控制；驅(qū)動信號靈敏度應(yīng)<60min； 5. 人機(jī)界面應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和基本的操作控制； 6. 軟件應(yīng)能實現(xiàn)(4×6)×4組檢測點的數(shù)據(jù)讀??； 7. 每組數(shù)據(jù)讀取采用循環(huán)掃描的方式進(jìn)行。 以上就是此系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。 設(shè)計的氣調(diào)儲糧裝置，實現(xiàn)了綠色儲藏糧食，并且達(dá)到了自動控制。使儲藏方式更方便快捷，經(jīng)濟(jì)適用。這樣一來能夠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，所以說此設(shè)計在其設(shè)計，制造以及應(yīng)用成本等各方面都是可行的。 7致謝 將近三個月的畢業(yè)設(shè)計，我收獲了很多，不僅是在專業(yè)知識上，更在處事的態(tài)度上，畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)學(xué)習(xí)的一次檢查，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗，是我們走上工作崗位前的一次演練。在畢業(yè)設(shè)的過程中我更加深刻的體會到，要以嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度對待任何一件事。在做設(shè)計的過程中導(dǎo)師和同學(xué)們都給了我很大的幫助。 首先要感謝我的指導(dǎo)老師邱老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)、工作中的榜樣；他的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他能深入淺出地解答我的問題，每一次他給我講完，我都有一種豁然開朗的感覺。他開朗的性格和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的團(tuán)體。設(shè)計中每個設(shè)計細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開他的細(xì)心指導(dǎo)。 在設(shè)計中最受益的就是人機(jī)界面的的制作和PLC程序的開發(fā),在老師的精心指導(dǎo)下，我受到了很大的啟發(fā),尤為重要的是培養(yǎng)了我的動手能力和解決問題的能力.在程序的設(shè)計過程中遇到了很大的困難,最終在邱老師的耐心指導(dǎo)下，克服了種種困難,問題得到了解決。 在畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到設(shè)計的順利完成，得到了許多可敬的師長、同學(xué)、朋友的幫助。在這里，特別感謝我的指導(dǎo)老師邱超老師，感謝給過我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)和朋友，謝謝你們！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 郭禎祥.小麥加工技術(shù)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [2] 張文濤.西門子S7200PLC應(yīng)用技術(shù)[M]，北京:北京航空航天大學(xué)出版社 [3] 顧堯臣.糧食加工設(shè)備工作原理與設(shè)計和應(yīng)用[M]，武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1998 [4] 吳麒.自動控制原理[M]，北京：清華大學(xué)出版社，2006 [5] 楊叔子.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（第五版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版,2005 [6] 曾光奇.工程測試技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2002 [7] 程憲平.機(jī)電傳動與控制（第二版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2007 [8] 王茁,張穎卓,張波.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [9] 楊公源，張牧.PLC應(yīng)用實例與程序解說[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.6 [10] 陳浩.案例解說PLC、觸摸屏及變頻器綜合運用[M].北京：中國電力出版社，2007 [11] 武文斌,蔣春輝.輥式磨粉機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計及進(jìn)步[J].北京：糧油加工與食品機(jī)械出版社[J]，2005 [12] 張寶夫，變頻調(diào)速在大型氣冷羅茨真空泵JZJQH2500-224抽氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].真空，2000 [13] 王永華等.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出 版社，2003.9 33