毕业设计--基于PLC的农产品加工机械性能检测系统软件设计--答辩.ppt

基于PLC的农产品加工机械 性能检测系统软件设计 摘 要 基于PLC的农产品加工机械性能检测系统的软件设计,主要包括两部分：一是PLC控制系统的程序设计及PLC与台达VFD-M变频器之间通过MODBUS协议的实现，二是采用组态王软件进行的人机界面设计。其中PLC控制系统的程序主要实现检测现场提升电动机、被测电动机等机器的启动/停止，以及通过RS485串口通信控制变频器的输出频率从而控制电动机的原料流量。 检测系统总体概述 农产品加工机械性能检测系统由数据采集系统和PLC控制系统两大部分组成。其中数据采集系统由传感器、变送器、数据采集卡、研华工控机等设备组成，其系统组成框图如图1-1所示。PLC控制系统由台达DVP系列的PLC、变频器等设备组成。 系统组成框图 PLC控制系统中的核心器件PLC作为下位机，上位工控机与下位机PLC之间通过RS232C串口进行串行通信，PLC控制电机的启停以及原料的流量控制。光电耦合隔离传感器测量被测电机的主轴转速，主轴转速经光电耦合隔离传感器转换成电脉冲信号并传送到PLC的高速计数端X2, X3，由PLC内部的高速计数器CR237, CR238统计光电耦合隔离传感器传来的脉冲数，从而采集被测机的主轴转速Ⅰ和主轴转速Ⅱ 。PLC与变频器之间通过RS485串口进行串行通信，变频器改变拨板给料电动机(异步交流电动机)的转速来实现对原料的流量控制。 PLC控制系统 PLC控制系统的原理 首先启动提升电动机将原料提升到在半空的容器中，将原料质量加到1000Kg时，停止提升电动机加料，再启动被测电动机。对被测电动机分别进行3—5次的空载测量和负载测量，通过对一定量的原料进行加工与实时监控，根据实时测量的数据可以计算出被测机的纯工作小时生产率、吨料电耗、成品温升、轴承温升、成品率等参数值，然后将这些参数值与标准值进行比较，从而得知被测机的机械性能的好坏。 负载测量时，通过可编程控制器PLC与变频器的RS-485串口通信可以实时改变变频器的频率指令，随着变频器输出频率的变化，拨板给料电动机的频率也跟着变化，拨板给料电动机的转速随着其电源频率的变化而变化，电动机的转速与频率之间的关系表达式: 额定转速/额定频率=实际转速/工作频率 因此电动机的转速随着变频器频率的变化而变化，使得由拨板给料电动机带动的叶片旋转式阀门的转速也跟着变化，从而达到控制原料流量大小的目的。 控制系统的数学模型 本系统中软件设计的数学模型采用一元一次方程 y=k△m/△t+b 其中y代表给料电动机的工作频率，k是在现场调试中需要给定的一个常数，△m/△t是成品质量的变化率，b是给定给料电动机的初始频率，即给料电动机的工作频率和成品质量的变化率成正比。因为给料电动机的转速与工作频率成正比，故给料电动机的转速与成品质量的变化率成正比。 编程软件WPL2.07 WPL2.07提供的程序语言有梯形图模式、指令模式、SFC编辑模式，本文采用梯形图模式。梯形图编辑完成须经编译转换成指令码或SFC图，指令编辑完成须经由编译转换成梯形图或SFC图，SFC图编辑完成须由编译转换成指令码，若要转换成梯形图须再经由指令码编译转换成梯形图这三者之间的关系如图所示. 控制系统流程图 第三章 PLC与变频器之间通信的实现 §3.1 MODBUS 通信协议 MODBUS 协议的数据通讯通过主机与从机之间用命令/应答方式实现，主机发出数据请求消息，从机接受到正确消息后就可以发送数据到主机以响应请求；主机也可以直接发消息修改从机的数据，实现双向读写。本系统中PLC为主站，变频器为从站，主站主动读写从站的存储区。 §3.2 ASCⅡ模式的通信数据格式 MODBUS协议系统中有两种有效的传输模式：ASCⅡ(美国标准信息交换码)模式各RTU(远程终端装置)模式。本文中用的是ASCⅡ模式，ASCⅡ模式通信时，在消息中的每8bit字节都作为两个ASCⅡ字符发送。ASCⅡ模式的通信字符传输格式为1个起始位，7位数据位，1位偶校验位，1位停止位。 §3.3 PLC与变频器之间的数据通信 将DVP系列的PLC与台达VFD-M变频器的RS485接口连接，并对VFD-M变频器作参数设定，PLC主站以顺序查询的方式，对从站变频器进行数据查询。主站向从站读取数据时发送：起始字符+地址码（03H）+起始数据地址+数据个数（以Word计算）+LRC校验码； 从站变频器收到主站PLC的查询命令后回送：起始字符+地址码+功能