1是確保工藝路線貫徹執(zhí)行的關(guān)鍵。備采用PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，所以將PLC技術(shù)應(yīng)用于烤蛋機本文采用S7-300PLC,其運算速度快、循環(huán)周期短，編程功能強，擴(kuò)展性能好，作為控制功能擴(kuò)展，它可以通過多點模擬量輸入/輸出模塊、溫度測量模塊，實現(xiàn)現(xiàn)場溫一、烤蛋機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(一)總體規(guī)劃{4]爐體部分采用金屬架構(gòu)爐體由型鋼構(gòu)架，金屬薄板21—爐體外罩2一排氣管3—保溫層4—上加熱元件5—噴油嘴6—光電傳感器7—螺旋桿8—雞蛋9—下加熱元件圖1-1烤蛋機結(jié)構(gòu)示意圖(二)加熱和保溫系統(tǒng)本烤蛋機采用遠(yuǎn)紅外加熱元件進(jìn)行加熱。遠(yuǎn)紅外線是一種電磁波，其波長為3~1000um,它與可見光線一樣按直線傳播，并服從透射和吸收定律，當(dāng)遠(yuǎn)紅外輻射器所產(chǎn)3.爐體保溫。爐體保溫材料選用耐火纖維其密度為100-300kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為4.元件排布3(三)傳動系統(tǒng)(四)排潮系統(tǒng)(五)噴油裝置4731-上箱體2一下箱體3一齒輪泵4-貯油槽5-油霧冷凝器6-抽氣泵7-螺旋桿8-噴油嘴9-電磁閥(一)溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)PLC的溫度測量模塊，烤爐中的三段爐溫由熱電偶電熱傳感器進(jìn)行測量，檢測到信號后送到PLC的溫度測量模塊，再由PLC進(jìn)行處理，然后由模擬量輸出模塊進(jìn)行電壓輸出，利用電壓控制溫度【6。(二)顏色檢測控制系統(tǒng)顏色檢測控制系統(tǒng)原理圖：5(三)速度測量控制系統(tǒng)在螺旋桿傳動處安裝有測速電機，用于檢測螺旋桿的轉(zhuǎn)速。等蛋品的顏色達(dá)不到要求時，PLC將降低螺旋桿的轉(zhuǎn)速，以保證蛋品的成熟，當(dāng)滿足要求時盡可能提高轉(zhuǎn)速。速度測量控制系統(tǒng)原理圖：(四)位置檢測系統(tǒng)蛋品運動到一定位置時由光電檢測開關(guān)檢測，將信號發(fā)送到PLC,再由PLC輸出信號驅(qū)動油泵電機開始噴油。(一)系統(tǒng)規(guī)劃1.系統(tǒng)描述。連續(xù)烤蛋機的主要傳動機構(gòu)為螺旋桿，蛋品在兩根螺旋桿上運動，在運動中自左向右經(jīng)歷第一、第二、第三共三個溫區(qū)，其中第一溫區(qū)為升溫溫區(qū)，此段要求升溫速度越快越好，第二溫區(qū)為保溫成熟溫區(qū)，是蛋品主要的成熟階段，第三溫區(qū)為上色溫區(qū)，此段為蛋品顏色形成的重要階段。其中每個溫區(qū)分別安排有一個電偶溫度傳感器，第二溫區(qū)和第三溫區(qū)之間安裝有光電傳感器用于測量蛋品的顏色，在第三溫區(qū)中段安裝有噴油裝置。【7連續(xù)烤蛋機的螺旋桿的轉(zhuǎn)動由三相異步電動機通過減速器帶動，螺旋桿的轉(zhuǎn)速由測速電機進(jìn)行測量，三相異步電動機采用變頻調(diào)速，其轉(zhuǎn)速根據(jù)檢測到的溫度和雞蛋的顏色來調(diào)節(jié)。其工藝流程圖如下圖所示：62.控制要求。整個烤爐由觸摸屏進(jìn)行操作與控制，系統(tǒng)啟動通過屏上的ON按鈕進(jìn)行，系統(tǒng)停止與緊急停止共用一個按鈕，系統(tǒng)啟動后通過指示燈顯示當(dāng)前狀態(tài)，為了實現(xiàn)自動控制，各項要求按需要輸出，主要有以下幾項：(1)檢測參數(shù)：烤爐中的三個溫度檢測點的檢測值，螺旋桿的轉(zhuǎn)速值，雞蛋顏色的反應(yīng)值。(2)溫控輸出：烤爐中三個遠(yuǎn)紅外加熱器的溫度控制。(3)控制輸出：烤爐中螺旋桿電機的轉(zhuǎn)速。(4)提供手動/自動兩種方式：手動時螺旋桿電機的啟動停止，三段遠(yuǎn)紅外加熱器的啟動/停止，以及各監(jiān)測控制裝置的啟動停止，通過手動按鈕實現(xiàn)控制，自動方式由PLC系統(tǒng)控制實現(xiàn)。(二)控制要求表半導(dǎo)體遠(yuǎn)紅外加熱器手動控制/自動控制3點3點1工作停止2緊急停止時未動作交流異步電機交流異步電機1點1點1工作停止(三)確定硬件配置與選擇PLC1.操作面板的選用7示流程示意圖，圖形顯示直觀，它不但有獨立的CPU與存儲器幾乎與任何型號的PLC相序號名稱作用備注1按鈕SB10按下1第一溫區(qū)加熱器啟動斷開2按鈕SB20按下1第二溫區(qū)加熱器啟動斷開3按鈕SB30按下1第三溫區(qū)加熱器啟動按下4按鈕SB401螺旋桿電機啟動5按鈕SB41紅色1螺旋桿電機停止6按鈕SB50按下1所有檢測裝置啟動斷開7按鈕SB601噴油泵啟動8按鈕SB61紅色1噴油泵停止9按鈕SB70紅色1緊急停止序號名稱作用備注1指示燈E10亮1第一溫區(qū)啟動PLC輸出滅2指示燈E20亮1第二溫區(qū)啟動滅3指示燈E30亮1第三溫區(qū)啟動滅4指示燈E401螺旋桿電機啟動5指示燈E41紅色1螺旋桿電機停止6指示燈E501油泵電機啟動7指示燈E51紅色1油泵電機停止8指示燈E60亮1滅9指示燈E70亮1滅指示燈E80亮1滅2.輸入/輸出統(tǒng)計PLC輸入點數(shù)統(tǒng)計：9點。PLC輸出點數(shù)統(tǒng)計：10點3.PLC選擇8(2)輸入模塊：4點DC24V溫度輸入模塊，型號：6ES7331-7PD22-OXA0;4點DC24V模擬量輸入/1點輸出模塊，型號：6ES7335-OHKD22-OXA0;(4)輸入/輸出混合模塊：16點輸入/8點DC24V輸入/輸出混合模塊，型號：四、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(一)硬件設(shè)計規(guī)劃液晶觸摸屏電源(二)系統(tǒng)主回路系統(tǒng)主回路圖如圖4-1所示。(三)控制回路制回路為螺旋桿電機和油泵電機的DC24V控制閥輸出，采用獨立的接觸器進(jìn)行分?jǐn)唷？刂苹芈穲D如圖4-2所示。(四)開關(guān)量輸入/輸出回路開關(guān)量開關(guān)量圖輸入/輸出回路。如圖4-3所示。M控制回路電源控制回路電源M模塊電源噴油電機模塊電源螺旋桿電機圖4-1系統(tǒng)主回路圖制動器圖4-2控制回路圖圖4圖4-3pc開關(guān)量輸入/輸出回路圖蕩88品0寸昌古昌N 司顏色測量采用光敏二極管光線傳感器監(jiān)測，光敏二極管在電路中處于反偏位置，等無光照時反向電阻很大，電路中有很小的反向飽和漏電流，即暗電流，此時相當(dāng)于光敏二極管截止；當(dāng)有光照時二極管反向電流增加，形成光電流，相當(dāng)與光敏二級管導(dǎo)通。如果入射光照度變化，通過外電流的光電流強度也隨之變化，原理圖如下圖所示。2.測量方式測量方式采用反射式當(dāng)光源發(fā)出的光投射到被測物體上，再從被測物體表面反射后投到光電元件上，物體表面的性質(zhì)可以決定反射光的通過量，如下圖所示。3.型號選擇顏色測量傳感器選用光敏二極管光線傳感器2CU1C型，其光譜響應(yīng)范圍為4000~11000um,使用溫度為-55～125℃。4.顏色測量回路圖選用模擬輸入/輸出混合模塊型4點輸入/1點輸出，6ES7335-OHKD22-OXA0型，與速度測量共用一個模塊。(六)溫度測量控制系統(tǒng)1.溫度測量原理溫度測量選用熱電偶電熱傳感器，它是將兩種不同的導(dǎo)體組成一個閉環(huán)回路，若兩接觸點溫度不同則回路中有電流，表明回路中有電勢(熱電效應(yīng))。通常用熱電勢的大小來衡量溫度的大小[10。2.溫度的控制溫度的控制信號由PLC經(jīng)模擬量輸出模塊輸出，輸出的模擬信號為電壓模擬量。由公式(1-1)可知電功率與電壓成正比，當(dāng)電阻一定時改變電壓，輻射元件的熱效3.型號選擇熱傳感器選用銅-康銅熱電偶，其溫度測量范圍長期為-200～200℃。4.溫度測量回路圖熱傳感器選用銅-康銅熱電偶，測量出模擬信號后經(jīng)溫度輸入模塊輸入，溫度輸入模塊選用6ES7331-7PD22-OXAO型。如下圖所示。圖4-6溫度測量回路圖3.電壓模擬量輸出回路圖電壓模擬量輸出模塊輸出電壓后經(jīng)升壓變壓器升壓，用電壓驅(qū)動加熱器。電壓模擬量輸出模塊選用6ES7332-OH1322-OXA0型4點輸出。如下圖所示。+圖4-7電壓模擬量輸出回路圖(七)速度測量控制系統(tǒng)1.速度測量速度測量采用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，將模擬信號送到PLC的模擬量輸入模塊，最后由2.速度控制螺旋桿的速度由異步電動機的轉(zhuǎn)速來控制，異步電動機的轉(zhuǎn)速采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)。異步電動機的同步轉(zhuǎn)速公式為：變頻調(diào)速的工作原理由式(2-1)可知，等頻率f連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速no也連續(xù)可調(diào)，又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以電動機的同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。磁極對數(shù)p取決于定子繞組結(jié)構(gòu)，一套繞組只能轉(zhuǎn)換兩種磁極對數(shù)，不能實現(xiàn)無級變速。所以采用改變電流頻率來改變轉(zhuǎn)速。電流變頻采用交-直-交電路實現(xiàn)，工作原理由圖11所示，圖中交-直部分中的六個整流管組成三相整流橋，它將三相交流電全波整流成直流電。直-交部分的逆變管可以將直流電再逆變成頻率可調(diào)的交流電，只要按照一定規(guī)律來控制六個逆變管的導(dǎo)通與截止，就可以把直流電逆變成三相交流電，逆變后的電流頻率可以通過改變控制信號的變化周期來調(diào)節(jié)。4.變頻出現(xiàn)的問題由(4-2)式可知：當(dāng)頻率fi下降時，E也隨之減小。由(4-3)式知，這必將導(dǎo)致定子電流I也增大，從而使定子繞組的磁動勢IN也增大。引起磁路飽和從而損壞電機。5.解決辦法解決辦法就是在變頻的同時也變壓，通常采用脈寬調(diào)制，即改變電壓脈沖的占空比，當(dāng)占空比減小時，平均電壓也降低。目前通常采用在脈寬調(diào)制時，使脈沖系列的占空比6.變頻調(diào)速回路圖模擬量模塊選用模擬量輸入/輸出混合模塊其有4點輸入/1點輸出，與顏色測量共AAA+A-+M24V(一)程序流程圖連續(xù)烤蛋機的控制系統(tǒng)程序流程為初始化后進(jìn)行自動和手動的選擇，手動時第一、第二、第三溫區(qū)的加熱器的啟動，溫度參數(shù)的設(shè)定均是手動操作，螺旋桿電機的啟動、停止，電機轉(zhuǎn)速的設(shè)定以及油泵電機的啟動、停止也是手動控制。自動控制時由PLC統(tǒng)一控制。無論自動還是手動控制，都要采集各溫區(qū)的溫度參數(shù)，及螺旋桿電機的轉(zhuǎn)速。然后將各參數(shù)信號送到PLC進(jìn)行處理。參數(shù)檢測正常后，由PLC對采集的溫度、速度等模擬量參數(shù)與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較處理，最后由模擬量輸出模塊對溫度、速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，整個過程采用閉環(huán)控制。其他各開關(guān)量也是由PLC開關(guān)量模塊采集信號，由PLC進(jìn)行統(tǒng)一處理控制，最后由開關(guān)量輸出模塊輸出信號，由電磁閥執(zhí)操作。[14系統(tǒng)流程如下圖所示。AA1AAA=三二A三AAAA=IIMQMQIMIQIMQ第二溫區(qū)啟動信號第二溫區(qū)檢測啟動信號第三溫區(qū)參數(shù)輸入信號本篇論文是在指導(dǎo)老師劉的悉心指導(dǎo)下完成的，論文題目是劉老師從目前現(xiàn)狀出發(fā)結(jié)合本專業(yè)慎重選擇的，論文方案的設(shè)計、論文的撰寫過程劉老師一直嚴(yán)格要求，耐心指導(dǎo)。劉老師給了許多建議使我能夠順利的完成論文。劉老師廣博的知識以及治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實事求實的作風(fēng)，使我受益匪淺，永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。特此向老師致