大米生產(chǎn)加工控制系統(tǒng)分析及元件選擇案例綜述加工集中控制系統(tǒng)的設(shè)計以可編程序控制器（PLC）為主要控制點，需要控制的是整個過程的實現(xiàn)。通過可編程控制器（PLC）和電機（包括稻殼加工機，擺動電機，碾米機，真空泵鼓風(fēng)機）和其他外部硬件（電磁閥，傳感器），實現(xiàn)了整個稻米生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計。本次設(shè)計的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示：主要工作原理如下：接通電源后，將設(shè)備模式切換為自動定量輸送模式，然后將所有閥門轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置。按下啟動按鈕，用真空泵將原材料吸入吸入料斗。當(dāng)光電開關(guān)1檢測到原料到位時，關(guān)閉真空泵，打開吸料斗以打開和關(guān)閉電磁閥KV1吸料斗空氣閥KV16，然后原料從吸料斗掉入預(yù)期的體積漏斗；重復(fù)此步驟，直到光電開關(guān)檢測到原料到位，關(guān)閉KV1，打開預(yù)測容積漏斗，打開KV3，KV2，KV4，KV5，然后關(guān)閉電磁閥，以使原料迅速掉入稱量漏斗。當(dāng)達到設(shè)定時間時，關(guān)閉打開的KV3，稱重KV2，KV4，KV5，并在稱重完成后將測量值發(fā)送到MCGS觸摸屏；稱重步驟完成后，打開稱重漏斗，待處理的原材料從稱重漏斗掉入谷物罐。啟動電動機，啟動鼓風(fēng)機，然后分離稻殼。分離后，打開谷缸高壓空氣電磁閥KV8，KV9，讓糙米迅速落入碾米滾筒。達設(shè)置時間到時，請關(guān)閉KV8，KV9和KV10，然后啟動碾米電機。碾米結(jié)束后，啟動振動電機，從振動篩中選擇合格的碾米，最后打開碾米鼓的高壓空氣閥KV11，KV12和電動閥KV15將處理過的米送入料倉。1.1大米加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分析根據(jù)大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計要求和特點，對該系統(tǒng)的控制分析如下：1．開電源開關(guān)，設(shè)定加工方法：自動或手動擋擋位，設(shè)定原材料重量。2．按啟動按鈕將原材料吸入料斗。從吸入漏斗進入預(yù)計量漏斗，然后從預(yù)計量漏斗進入稱重漏斗。通過稱重傳感器以達到自動稱重控制操作。3．原材料從稱量漏斗輸送到谷缸，并引入空氣。氣缸內(nèi)壓力由壓力傳感器測量，光電傳感器檢測原料位置，實現(xiàn)礱谷自動控制。4．脫粒后，風(fēng)扇將谷物驅(qū)至粉碎并分離，分離出的細米進入碾米罐進行進一步處理。加工完成后，滾筒門自動打開，篩好的大米用高壓空氣送入筒倉。1.2元器件選擇及依據(jù)根據(jù)對控制系統(tǒng)及各部件的要求分析，為滿足系統(tǒng)功能要求，電腦所需的主要部件有PLC控制器，高壓感應(yīng)器，稱重感應(yīng)器，光電感應(yīng)器，脫粒機，碾米機，電磁閥等1.三菱FX一2N-PLC介紹三菱FX-2N具有運行速度快，功能強大的特點，適用于對要求較高的中小型控制系統(tǒng)。所以這設(shè)計適用于PLC的這個系列。圖3.2帶有擴充模塊的三菱FX-2NCPU模塊FX-2N基本單元由中央處理器（處理器），電源和數(shù)字輸入輸出單元組成。這些都是緊湊地裝在一個單獨的單位。，基本單元與擴展單元或擴展模塊連接，可以執(zhí)行16,256點的靈活的輸入和輸出組合?？蛇x擇16，32，48，64，80，128點主機，最小8點擴展模塊可用于擴展。根據(jù)電源輸出形式自由選擇。程序容量：內(nèi)置的存儲盒可存儲800步（您可以輸入注釋），最大可擴展到16K步。在豐富的軟件組件應(yīng)用程序指令中，有許多簡單的指令，高速處理指令，變量輸入常量，中斷輸入處理，直接輸出等。方便的命令數(shù)字開關(guān)數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)讀取，矩陣輸入讀取，7段顯示輸出和其他數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)分類，三角函數(shù)運算，平方根，浮點十進制運算等，脈沖輸出（20KHZ，DC5V，KHZ，DC12V，24V），脈寬調(diào)制，PID控制命令，與外部設(shè)備的通訊，串行數(shù)據(jù)傳輸，ASCII碼打印，hexascii轉(zhuǎn)換等。計時器控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較，加法，減法，讀取，寫入等。圖3.2帶有擴充模塊的三菱FX-2NCPU模塊2.稱重傳感器的介紹智能稱重傳感器是近年來的研究熱點。智能傳感器的定義已經(jīng)在各種傳感器雜志中討論了很多年。直到1990年代初期，人們才有了一個相對一致的觀點：他們中的全部或部分人具有信號檢測和處理，邏輯判斷，雙向通信，自檢，自校準(zhǔn)，自補償，自我診斷和計算。具有敏感功能的設(shè)備稱為智能傳感器。智能傳感器可以集成或單獨組裝。數(shù)字智能稱重傳感器就是根據(jù)這一思想而開發(fā)和應(yīng)用的。還有兩種結(jié)構(gòu)形式，即整體式和分離式。積分型是一種數(shù)字處理電路，由放大器，濾波器，A/D轉(zhuǎn)換器，微處理器芯片和安裝在稱重傳感器上的溫度敏感組件組成。利用存儲在微處理器中的軟件，實現(xiàn)了各種數(shù)字補償過程，對其性能進行了調(diào)整和測試。最后，通過電子束焊接或激光焊接將其密封。數(shù)字智能稱重傳感器的制造過程與模擬稱重傳感器的制造過程完全不同。它主要由兩個獨立的部分組成：一種是用彈性體貼片構(gòu)成電路后，通過實驗建立了數(shù)字補償過程所需的數(shù)學(xué)模型，并形成了便于程序計算的公式。另一種是簡單實用的補償基于該數(shù)學(xué)模型的計算軟件對微處理器芯片中的各種誤差進行了校正和補償。軟件技術(shù)主要包括數(shù)字濾波技術(shù)，比例轉(zhuǎn)換技術(shù)，數(shù)字零位技術(shù)，溫度補償技術(shù)和線性補償技術(shù)。同時，有必要解決過電壓保護問題，例如反射頻率干擾（RFI），電磁干擾（EMI）和雷電感應(yīng)的電氣瞬變。分體式是將放置在稱重傳感器中的數(shù)字處理電路（例如A/D轉(zhuǎn)換）移至外部接線盒，然后將普通的模擬稱重傳感器連接至數(shù)字接線盒，并將其輸出傳輸?shù)街С衷O(shè)備通過數(shù)字信號。在稱重設(shè)備上。通常，模擬稱重傳感器加數(shù)字接線盒的方式稱為模塊化系統(tǒng)。模擬稱重傳感器基本上是人工生產(chǎn)的，人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響更大，而數(shù)字智能稱重傳感器基本上是自動化的生產(chǎn)，從而消除了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。數(shù)字智能稱重傳感器具有輸出信號大，抗干擾能力強，信號傳輸距離長，易于實現(xiàn)智能控制的特點。它廣泛用于大型和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，例如電子平臺秤，電子卡車秤，電子料斗秤，集裝箱電子秤以及用于大永久載荷和小活載的特殊電子秤。NS-TH16系列智能（數(shù)字）稱重傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，強度大，安裝方便，抗震動和沖擊力強的特點。它采用先進的微處理技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)，全密封結(jié)構(gòu)，防水防腐蝕。各種各樣的自動控制系統(tǒng)，例如稱重和測力等自動控制組件。所以這設(shè)計使用這種類型的稱重感應(yīng)器。3.礱谷機的介紹選定的HR10C是Satake的“蘇州”機械集團開發(fā)的最新型去皮機。它具有以下特征：1．脫殼率又高又穩(wěn)。本機采用自控操作。脫殼率約為90％，可以在生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定的脫殼率。2．易于操作和調(diào)整。該機通過桿間的壓力與料位裝置連。當(dāng)物料用完時，可以立即松開卷筒，并且可以自動延遲進料卷筒。3．運行穩(wěn)定，已經(jīng)對機器的主要旋轉(zhuǎn)部件進行了動平衡測試，運行穩(wěn)定，振動??；

表5.1礱谷機主要參數(shù)型號HR10C加工能力長粒稻3-5t/h

短粒稻4-6t/h所需功率7.5kw-4p,52W+3.7kw-4p,0.1kw主軸轉(zhuǎn)速HU10FT1150轉(zhuǎn)/分

HA10W(2)1400轉(zhuǎn)/分橡膠輥尺寸直徑：10英寸，寬：10英寸橡膠輥硬度87°±5°凈重HU10FT410kg

HA10W(2)890kg4.碾米機介紹新型立式碾米機的設(shè)計思想是在立式碾米機中積累了近一百年的經(jīng)驗。該機器結(jié)合了許多最新的垂直磨削技術(shù)，廣泛應(yīng)用于全美，歐州和亞洲國家的許多主要工廠。VTA系列用于加工不同等級的白米。它是現(xiàn)代大米加工業(yè)的理想設(shè)備。調(diào)查結(jié)果如下：1。加工收率高，破碎率低。在碾米過程中，采用了新研制的優(yōu)化碾米室，提升了稻谷產(chǎn)量，減少了粉碎，減少了水分損失2．易于操作和調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)出料口的壓力即可輕松獲得所需的磨削精度3．零件容易更換，沙棒可以很容易地從機器頂部拔出。篩片設(shè)計為從機器側(cè)面取出。無需拆下機架，即可快速方便地更換篩片。其所有部件易于操作和更換4．零件使用壽命長。由于美白腔內(nèi)均勻的低壓和特殊的熱處理工藝，可增長易損件的使用時間5．米糠在機器中的殘留量最小，增白室下部設(shè)有旋轉(zhuǎn)噴射器，有利于米獠順利排出機器6．碾白室的結(jié)構(gòu)是緊湊的。碾白室的特殊設(shè)計幾乎是傳統(tǒng)設(shè)備面積的兩倍，機器產(chǎn)量高而且占地面積也小

表5.2礱谷機主要參數(shù)型號VTA7C糙米處理量4-6(t/h)電機37kw-6p主軸轉(zhuǎn)速700r.P.m風(fēng)量40m3/min靜壓-100--150mmAq外形尺寸1,447×850×1,989(mm)5.觸摸屏介紹本設(shè)計使用的是MCS觸屏，MCGS即監(jiān)控與控制通用系統(tǒng)。作為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)控領(lǐng)域的通用計算機系統(tǒng)軟件，MCGS具有功能齊全，操作方便，可視性好，可維護性強的特點。MCGS提供了多種解決工程檢查問題的方法。從設(shè)備驅(qū)動程序（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理，報警處理，過程控制，動畫顯示，報告輸出，曲線顯示和其他鏈接，這里有大量的功能組件和通用圖形庫可供選擇。用戶只需要根據(jù)項目運營的需求和特點進行選擇，方案設(shè)計和配置完成后，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。在大米加工生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)的設(shè)計中，觸摸屏的使用加深了自動化程度。我們不僅可以通過主機上PLC的在線監(jiān)控功能查詢加工情況，還可以通過MCGS的可視化圖像，實時的加工量和歷史加工量記錄直接獲取大米的加工過程。大米，并可以直觀地找到警報記錄。我們可以在觸摸屏上直接調(diào)整和設(shè)置加工材料的數(shù)量，極大地方便了加工生產(chǎn)線的運行。

系統(tǒng)的主要組件和功能要求如下。表5.3系統(tǒng)所需主要元器件及功能要求序號器件名稱規(guī)格數(shù)量性能1PLC控制器三菱FX-2N系