自動送料裝車控制系統(tǒng)設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 自動送料裝車控制系統(tǒng)設計1設計任務（1）硬件 設計自動送料裝車系統(tǒng)控制電路設計煤礦或沙場自動送料裝車系統(tǒng)。完成工作流程圖；主電路圖；控制器接線圖；元件選型；電機選擇，有必要的設計計算。（給簡易控制系統(tǒng)示意圖。）（2）軟件 設計自動送料裝車系統(tǒng)控制程序 控制要求：能夠控制啟動/停止；裝車完畢閃爍提示，汽車開走，進行下一輪的裝載工作 等。（3）機械 設計自動送料輸送帶機械結構。2要求（1）繪制硬件接線框圖；控制流程框圖及其它原理圖。（2）撰寫設計說明書，并附程序清單及其功能注釋。（3）調試控制程序。二、進度安排及完成時間1設計時間 三周（從2012年12月 3日至201

2、2年12月 21 日）2進度安排 第1周：布置設計任務；補充相關知識；查閱資料；撰寫緒論，確定系統(tǒng)組成方案。第2周：輸送帶傳動裝置結構設計； 繪制裝配圖、零件圖?？刂葡到y(tǒng)硬件設計，選擇電氣元件，設計系統(tǒng)框圖、外部電路接線圖。第3周：編寫主程序、功能子程序并調試。并記錄存在的問題和解決問題的方法；整理設計資料；按格式模版撰寫設計說明書；上交設計作業(yè)（打印稿及電子文檔）；并參加答辯。注：程序設計2人；硬件電路設計2人；機械結構設計23人。目 錄專心-專注-專業(yè)第1章 緒 論1.1自動送料裝車控制的發(fā)展 送料裝車設備廣泛地應用于建材、冶金、煤炭、電力、化工、輕工等工業(yè)生產部門。老式送料裝車設備因為沒

3、有計量而存在多裝、少裝的問題。特別是在運輸?shù)倪^程中，不允許車輛超載，多裝了，得卸掉，少裝了，得進行二次裝車，使得裝車工作進行非常緩慢。 隨著當今社會科學技術的發(fā)展，各類物料輸送的生產線對自動化程度的要求越來越高，原有的生產送裝料設備已經(jīng)遠遠的不能滿足當前高度自動化的需要。由于控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展和革新，使得生產線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產效率的不斷提高，送料裝車的控制經(jīng)歷了以下幾個階段： 1.手動控制：在20世紀60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產采用PLC來實現(xiàn)送料裝車的控制，但是限于當時的技術還不夠成熟，只能采用手動的控制方式來控制機器設備，而且早期送料裝車控制系統(tǒng)多為繼電器和接

4、觸器所組成的復雜控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須要有專人負責操作。 2.自動控制：在20世紀80年代，由于計算機的價格普遍下降，這時的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計算機相結合，通過機器人技術，自動化設備終于實現(xiàn)了PLC在送料裝車控制系統(tǒng)中自動控制方面的應用。 3.全自動控制：現(xiàn)階段，由于PLC技術向高性能、高速度、大容量發(fā)展，大型PLC大多數(shù)采用多CPU結構，不斷向高性能、高速度、大容量方向發(fā)展。將PLC運用到送料裝車控制系統(tǒng)中，可實現(xiàn)送料裝車的全自動控制，降低了系統(tǒng)的運行費用。PLC控制的送料裝車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單、控制速度快、精度

5、高、可靠性和可維護性好、維修和改造方便等優(yōu)點。 1.2自動送料裝車控制系統(tǒng)設計的目的和意義 送料裝車控制系統(tǒng)的工作環(huán)境通常比較惡劣, 設備周圍所處的環(huán)境一般粉塵比較大、空氣濕度相對高且操作分散,所以對送料裝車控制系統(tǒng)工作的安全性、 可靠性、 維護簡便性要求比較高。 在早期的送料裝車控制中通常都采用繼電器邏輯控制,繼電器控制系統(tǒng)中大多數(shù)采用分立的繼電器、 接觸器等電器元件作為控制元件,其控制系統(tǒng)復雜、 操作難度大, 并且安裝接線時工作量大、 修改控制策略難、 維護量大等問題，嚴重影響了正常的工業(yè)生產。 PLC所控制的系統(tǒng)可以方便地通過改變用戶程序，以實現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控

6、制電路難以改變的問題。同時，PLC控制的系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)邏輯運算，還具有數(shù)值運算及過程控制等復雜的控制功能。 對于復雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積相當于幾個繼電器大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/21/10。 PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，從而可以節(jié)省下大量的配線和附件，減少了大量的安裝接線工作時，可以減少大量費用。 PLC不僅用于開關量控制，還可用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。 第2章

7、確定課題設計方案 總體方案包括：初定動力部分、初定傳動機構、初定執(zhí)行機構、初定控制系統(tǒng)。系統(tǒng)總的工作流程。2.1 初定動力部分輸送機械設備要求動力部分具有啟動扭矩大、有一定過載能力、能適應一定沖擊載荷的影響、能夠適應滿載啟動的要求，同時希望體積和重量不能太大，且能與工廠其他設備共用動力源（工廠大多設備用三相交流電作為動力源），所以動力部分初定為三相交流電機。2.2 初定傳動部分帶傳動的優(yōu)點有 ：1.帶傳動可以緩和沖擊和振動；2.帶傳動中心距不受限制，只要陪以合適的緊鏈結構，理論可以很大；3.可以通過打滑，提高設備的防過載能力；4.傳遞效率較低，易出現(xiàn)皮帶打滑造成皮帶磨損劇烈；5.傳動比不明確。

8、齒輪傳動的優(yōu)點有：1、 承載能力高，尺寸緊湊； 2、 傳動效率高，一對潤滑、加工良好；3、 傳動精度高；4、 傳遞扭矩達；5、 使用壽命長；自動送料裝車系統(tǒng)對傳動部分沒有特殊的要求，為節(jié)約成本，獲得一定減速比，傳遞較大扭矩，傳動部分初定為帶傳動和齒輪減速機構的組合。2.3 初定執(zhí)行機構首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用帶式輸送機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。帶式輸送機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的1/3-

9、1/5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產率高。這些均有利于降低生產成本。帶式輸送機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據(jù)需要而定.短則幾米，長可達10km以上?？梢园惭b在小型隧道內，也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料.也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿帶式輸送機長度方向上的任一點通過均勻給料設備向輸送帶給料時，帶式輸送機就成為一條主要輸送干線。帶式輸送機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移

10、動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備（如機車類）相比，具有輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，易于實現(xiàn)自動化和集中化控制，尤其對高產高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。帶式輸送機主要特點是機身可以很方便的伸縮，設有儲帶倉，機尾可隨采煤工作面的推進伸長或縮短，結構緊湊，可不設基礎，直接在巷道底板上鋪設，機架輕巧，拆裝十分方便。當輸送能力和運距較大時，可配中間驅動裝置來滿足要求。根據(jù)輸送工藝的要求，可以單機輸送，也可多機組合成水平或傾斜的運輸系統(tǒng)來輸送物料。2.4 控制器選型PLC是一種數(shù)字運算操

11、作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC的特點：（1） 可靠性高，抗干擾能力強（2） 編程方法簡單易學，使用方便（3） 功能完善，應用靈活（4） 環(huán)境要求低，適應性強，（5） 體積小，重量輕，能耗低（6） 維修工作量小，維修方便（7） 系統(tǒng)的設計，安裝，調試工作量少綜上所述，控制器初定為可編程控制器（PLC）2.5 系統(tǒng)總體工作流程初始狀態(tài)：綠燈（L1）亮，紅燈（L2）滅，表示允許汽車開進裝料，此時，進料閥門（K1），料斗閥門（

12、K2），電動機（M1，M2，M3）皆為OFF狀態(tài)。 當汽車到來時，檢測開關S3接通（負載板上未設，可從通用器件板選?。t色信號燈L2亮，綠色L1滅，傳送帶驅動電動機M3運行；2s后，電動機M2運行；再經(jīng)過2s，M1運行，依次順序起動送料系統(tǒng)。電動機M3運行后，進料閥門K1打開料斗進料，料斗裝滿時，檢測開關S1=1，進料閥門K1關閉（設1料斗物料足夠裝滿1車）；料斗出料閥門K2在M1運行及料滿（S1=1）后，打開放料，物料通過傳送帶的傳送，裝入汽車。 當裝滿汽車后，稱重開關S2動作，料斗出料閥門K2關閉，同時電動機斷電停止，2s后M2停止，再過2s，M1停止，L1亮，L2滅，表示汽車可以開走。

13、圖 2.1 氣相色譜裝置框圖第3章 機械結構設計3.1系統(tǒng)設計的原始參數(shù)帶式輸送機是目前煤炭的主要裝車輸送設備，其設計的自動化先進程度、結構布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運行將直接影響礦井生產成本。 運煤車的噸位Q=10t,要求在2min中內裝滿一車煤塊，煤塊的密度=1.051.1X103kg/m3 。三段輸送帶的有效總長度L=15m，滾筒的直徑D=315mm。3.2初選輸送帶我國目前生產的輸送帶有以下幾種:尼龍分層輸送帶、塑料輸送帶、整體帶芯阻燃帶、鋼絲繩芯帶等。在輸送帶類型確定上應考慮如下因素：1)為延長輸送帶使用壽命，減小物料磨損，盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的

14、輸送帶；2)在同等條件下優(yōu)先選擇分層帶，其次為整體帶芯和鋼絲繩芯帶；3)優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶。因在同樣抗拉強度下，上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕；4)覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小、帶速與機長，輸送石炭石之類的礦石，可以加厚2mm表面橡膠層，以延長使用壽命。 綜合該機各類特性參數(shù)和技術特性，考慮到輸送量較大，且為固定用輸送機，為此初選輸送帶采用鋼絲繩芯輸送帶，它既有良好的強度，又具有較好的防撕裂性能，是目前礦用帶式輸送機首選帶型?？梢猿踹x輸送帶如下：輸送帶型號：ST2500輸送帶每節(jié)帶長：l=6m帶寬：B=500mm帶高：H=20

15、0mm帶質量：qd=35.3kg/m23.2帶速和滾筒轉速計算單位長度上的煤塊質量m=v=1.1X103X0.5X0.2=0.11X103kg因為要滿足2min中裝滿10t礦車的要求，所以單位時間內的輸送質量m1=10X103/120=83.33kg/s。帶速V=m1/m=83.33/110=0.76m/s。滾筒轉速nw=60x1000V/D=60x1000x0.76/3.14x315=46(r/min)3.3牽引力和電動機功率計算輸送機總牽引力F=gl(m+0.5 qd)w=10x6x(110+0.5x35.3)x0.025=191.475N其中w為阻力系數(shù)，取值0.025電動機功率 P=

16、= =0.203kw其中K電機功率備用系數(shù)，取K=1.2傳動系統(tǒng)的工作效率。3.4電機的選型和傳動比的確定3.4.1電機的選型 由于電動機所需功率P=0.203kw,可以選型號為Y90S-6的三相異步電動機，其額定功率為0.75kw,同步轉速為910r/min。3.4.2傳動比的確定（1）傳動裝置總傳動比i總=i電動/i滾筒=910/46=19.78（2）分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比i1=2.3,則兩級齒輪減速器的總傳動比為 i23=i/ i1=19.78/2.3=8.6根據(jù)等效轉動慣量最小原則，取第二級齒輪傳動比i3 =1.3i2，又i2xi3=8.6，所以i2=2.57， i3=3.3

17、4。3.5傳動裝置的布置方式電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動或其他驅動機構，借助于滾筒或其他驅動機構與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。常見典型的布置方式如下圖3.1所示：圖3.1典型的傳動裝置布置圖3.6 傳動滾筒的作用及類型傳動滾筒是傳動動力的主要部件，它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行的部件。作為單點驅動方式來講，可分成單滾筒傳動及雙滾筒傳動。在本課程設計中采用雙滾筒傳動，利用齒輪傳動裝置使兩滾筒同速運轉。傳動滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。（1）輕型：軸承孔徑80100。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結構。

18、單向出軸。（2）中型：軸承孔徑120180。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。（3）重型：軸承孔徑200220。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結構。有單向出軸和雙向出軸兩種。第4章 硬件部分設計4.1 主電路的設計主電路的設計對于本次設計小車自動送料裝車系統(tǒng)設計相當重要,只有在主電路設計正確且簡便的基礎上,系統(tǒng)控制電路及軟件設計才能精簡方便。根據(jù)系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖4-1所示。圖中，M1，M2，M3為三臺皮帶傳輸送料電動機，交流接觸器KM1KM3通過控制三臺電動機的運行來控制三個傳送帶，從而進行對物料的傳輸。FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3為起過載保護作用的熱繼電器，用于物料傳輸

19、過程中當傳送帶過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。（注意：FU和FR不能進行互換，它們在本設計電路當中所承擔的任務不一樣。FU起過流保護，F(xiàn)R起過載保護）主電路原理圖如圖4.1。圖4.1 自動送料裝車系統(tǒng)主電路原理圖4.2 PLC機型的選擇在PLC控制系統(tǒng)設計時，應遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對象或生產過程的控制要求。設計前，應深入現(xiàn)場進行調查研究，搜索資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全可靠。（4）考

20、慮到生產發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有余量。在該系統(tǒng)中，輸入點數(shù)為3，輸出點數(shù)為8，為繼電器輸出，則我可以選擇機型，由于此設計的系統(tǒng)要求不復雜，則可以選用小型控制系統(tǒng)中采用整體式PLC。4.3 開關量輸入/輸出模塊的選擇 開關量輸入模塊的選擇：選擇三相交流輸入電源AC380V，采用共點式輸入接線方式，即三個電動機共用一個電源。開關量輸出模塊的選擇：該系統(tǒng)中開關輸出模塊的輸出方式為繼電器輸出。4.4開關的選擇在該系統(tǒng)的主電路中，采用三級的組合開關。4.5熔斷器的選擇在本系統(tǒng)中，熔斷器保護三臺異步電動機，且此三臺電動機不同時啟動，則熔斷器的額定電流為，其中：，則 ，所以 熔斷器的

21、額定電壓為AC380V，則可選擇型號為RT14-32的熔斷器。4.6 接觸器的選擇（KM） 額定電流為則可以選擇CJ10-5型號的交流接觸器。 式中：電動機的額定功率 經(jīng)驗系數(shù)，一般取11.4 電動機的額定電壓 4.7 傳感器的選擇4.7.1稱重傳感器的選擇重量傳感器又稱稱重傳感器，是將壓力信號轉換成電壓或電流控制信號。其輸出格式是標準的控制信號類型：010VDC，-1010VDC，420mA，020mA。有的智能稱重傳感器也能輸出開關量信號，但是其動作量（檢測到的壓力信號）是可調的。本次設計中稱重傳感器選擇CS-20型。4.7.2霍爾傳感器的選擇本次設計選用HAL815可編程線性霍爾傳感器，

22、其可用于角度或距離測量。HAL815是一個可編程的霍爾傳感器，內置DSP，可設置的比例電壓輸出，具有高精度，多個可編程磁特性存儲在具有冗余和鎖定功能的非易失性存儲器(EEPROM)，多種保護功能如。開路（地和電源線突變檢測）、過壓和欠壓檢測，保證了傳感器的高可靠性，可逐個編程或通過選擇拉低輸出腳來編幾個并聯(lián)在相同供電電壓上的傳感器，溫度特性可編程可匹配所有常見的磁性材料?？删幊痰奶匦苑奖懔丝蛻舻脑O計。4.8 繼電器的選擇繼電器主要用于控制與保護電路或用于信號轉換。繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而發(fā)生動作的自動控制電器。它與接觸器不同，主要用于反應控制信號，其觸點一般接在控制電路中。當輸入量

23、變化到某一定值時，繼電器動作，其觸頭接通或斷開交、直流小容量的控制回路。繼電器的種類有很多，分類的方法也很多，常用的分類方法有：1. 按輸入量的物理性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、時間繼電器和溫度繼電器等。2. 按動作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。3. 按動作時間可分為快速繼電器、延時繼電器和一般繼電器。4. 按執(zhí)行環(huán)節(jié)作用原理可以分為有觸點繼電器和無觸點繼電器。5. 按用途可分為電器控系統(tǒng)用繼電器和電力系統(tǒng)用繼電器。繼電器的主要特性是輸入、輸出特性、繼電器的返回系數(shù)、吸合時間、釋放時間。吸合時間是從線圈接收型號到銜鐵完全吸和時所需

24、要的時間，釋放時間是從線圈失電導銜鐵完全釋放時所需要的時間。一般繼電器的吸合時間與釋放時間為0.050.15s，它的大小會影響繼電器的操作頻率。本次設計所選擇的繼電器有：時間繼電器JR0，熱繼電器JR16-20/3。4.9 行程開關的選擇行程開關又叫限位開關，是用于控制機械設備的行程和限位保護。在實際生產應用中，將行程開關安裝在預先要設置的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊到行程開關時，行程開關的觸點動作，就實現(xiàn)了電路的切換。因此，行程開關是一種根據(jù)運動部件模塊的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕有些類似。行程開關廣泛應用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。

25、在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位、轎廂的上、下限位保護。主令電器應用廣泛、種類繁多。按其工作可分為：按鈕、行程開關、接近開關、萬能開關及其它主令電器行程開關按其結構可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。本次設計我選用LX1-11型限位開關。參數(shù)如表4-1。表4-1 LX1-11型限位開關主要參數(shù)型號溫度范圍額定電壓額定電流LX1-110（）380（V）10（A）4.10物位傳感器的選擇 物位是指貯存容器或工業(yè)生產設備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器

26、或變送器。物位不僅是物料耗量或產量計量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產和設備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監(jiān)視和自動控制更是至關重要。 4.10.1電容式物位傳感器 利用物料介電常數(shù)恒定時極間電容正比與物位的原理，可構成電容式物位傳感器。根據(jù)電機的結構可將電容式物位傳感器分為三中：（1）適用與導電容器中的絕緣性物料，且容器為立式圓筒形，器壁為一極，沿軸線插入金屬棒為另一極，其間構成的電容C與物位成比例。也可懸掛帶重錘的軟導線作為電機。（2）適用與非金屬容器，或雖為金屬容器但非立式圓筒形，物料為絕緣性的。這時在棒壯電極周圍用絕

27、緣支架套裝金屬筒，筒上下開口，或整體上均勻分布多個孔，使內外物位相同。中央圓棒和與之同軸的套筒構成兩個電極，其間電容和容器形狀無關，只取決于物位。所以這種電極只用于液位，粉粒體容易滯留在極間。（3）用于導電性物料，起外形和（1）一樣，但中央圓棒電極上包有絕緣材料，電容是由絕緣材料的介電常數(shù)和物位決定的，與物料的介電常數(shù)無關，導電物料使筒壁與中央電極間的距離縮短為絕緣層的厚度，物位升降相當于電極面積改變。電容式物位傳感器無可動部件，與物料密度無關，但應注意物料中含水分時將對測量結果影響很大，并且要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，需用高頻電路。所以不予采用。4.10.2阻力式料位傳感器 阻力

28、式料位傳感器是指物料對機械運動所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質流動性差，對運動物體有明顯的阻力，利用這一特點可構成各種料 10 位傳感器：（1）重錘探索法：在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進電機，此電機正轉時緩緩釋放懸有重錘的鋼索。重錘下降到與料面接觸后，鋼索受到的合力突然減小，促使力傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門電路的狀態(tài)，使步進電機改變轉向重錘提升，同時開始脈沖計數(shù)。待重錘升至頂部觸及行程開關，步進電機停止轉動，同時計數(shù)器也停止計數(shù)并顯示料位（料位值即容器全高減去重錘行程之差）。顯示值一直保持到下次探索后刷新為另一值。開始探索的觸發(fā)信號可由定時電路周期性地供給，也可以人為地啟動。不

29、進行探索時，重錘保持在容器頂部，以免物料將重錘淹埋。萬一重錘被物位埋沒，排放物料時產生的強大拉力就可能拉斷鋼索報警措施及出料過濾柵。但這種方法運用了邏輯電路和數(shù)字技術，可連續(xù)測量料位值并輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對時間而言不連續(xù)，此設計不予采用。（2）旋槳或推板法：這是一種位式傳感器，或稱料位開關。在容器壁的某一高度處裝小功率電動機，其軸伸入容器內，末端帶有槳狀葉片。葉片不接觸物料時，自由旋轉的空載狀態(tài)下電動機的電流很小，一旦料位上升到與葉片接觸，轉動阻力增加，甚至成堵轉狀態(tài)，電流顯著加大。根據(jù)電流的大小使繼電器的接點動作，發(fā)出料位報警或位式控制信號。如電機軸經(jīng)過曲柄連桿機

30、構變?yōu)橥鶑瓦\動，則可帶動活塞或平板在容器中做推拉動作，即成推板法。旋槳法或推板法不一定都是靠電機電流的大小時繼電器接點動作，也可以利用離合器或連桿上的傳動機構，在葉片或推板負載增大時改變電接點的通斷狀態(tài)。所用電動機應能在長時間堵轉狀態(tài)下，或離合器打滑狀態(tài)下，不致過熱而損壞。這類原理構成的料位開關，只能安裝在容器壁上，安裝高度取決于動作所對應的料位值。應用不那么廣泛，所以次設計也不予采用。（3）音叉法：根據(jù)物料對振動中的音叉有無阻力探知料位是否到達或超過某高度，并發(fā)出通斷信號，這種原理不需要大幅度的機械運動，驅動功率小，機械結構簡單、靈敏而可靠。音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，

31、如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周圍空氣對振動的阻尼微弱，金屬內部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅動功率就能維持較強的振動。 11 當粉粒體物料觸到叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。為了給音叉提供交變的驅動力，利用放大電路對壓電元件施加交變電場，靠逆壓電效應產生機械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應檢測振動，它把振動力 為微弱的交變電信號。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。經(jīng)過移相，施加到驅動元件上去，構成閉環(huán)振蕩器。在這個閉環(huán)中，既有機械能也有電能，叉體是其中的一個環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動，正反饋

32、的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會停振。只要在放大電路的輸出端接以適當?shù)钠骷?，不難得到開關信號。為了保護壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅動和檢振元件裝在叉體內部，經(jīng)過金屬膜片傳遞振動。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實現(xiàn)自進料或自動出料的邏輯控制，或者把料位越限信號遠傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進出料設備啟停。并且叉體的制造和裝配良好時，音叉也可用于液體測量和控制。在測量時不需要大幅度的機械運動，驅動功率小，機械結構簡單、靈敏而可靠。此設計選擇音叉法阻力式料位傳感器。4.11 I/O地址表此次設計，系統(tǒng)占用18個PLC的I/O端口，分別是8個輸入端口和10個輸出端口，具體的I/O分配如表2-3所示。表4-2 I/O地址分配表輸 入輸 出X0啟動開關Y0