一种基于plc控制的智能制备装置
阅读说明：本技术 一种基于plc控制的智能制备装置 (Intelligent preparation device based on PLC control ) 是由 马翠娟 于 2019-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明一种羽绒的制备设备,所述制备设备包括PLC、控制面板、四个微特电机、四个传感器、步进电机、驱动器、重量检测；其中微特电机与传感器相连接,传感器与重量检测相连接,步进电机与驱动器相连接,控制面板与输入接口相连接,重量检测与输入接口相连接,驱动器与输出接口相连接,微特电机与输出接口相连接,PLC与控制面板、微特电机、驱动器、重量检测相连接。本发明通过电机调速电路通过设有的滑动变阻器R13可以改变电压负反馈量的大小,调节滑动变阻器R12可以改变电动机M转动的速率,通过微特电机和步进电机协调运动,完成填料,本发明的生产效率高,节能减排效果显著。(The invention relates to down feather preparation equipment which comprises a PLC (programmable logic controller), a control panel, four micro-special motors, four sensors, a stepping motor, a driver and a weight detector, wherein the PLC is used for detecting the weight of down feather; the micro special motor is connected with the sensor, the sensor is connected with the weight detection, the stepping motor is connected with the driver, the control panel is connected with the input interface, the weight detection is connected with the input interface, the driver is connected with the output interface, the micro special motor is connected with the output interface, and the PLC is connected with the control panel, the micro special motor, the driver and the weight detection. The motor speed regulating circuit can change the magnitude of voltage negative feedback quantity through the slide rheostat R13 arranged, the slide rheostat R12 can be adjusted to change the rotation speed of the motor M, and the filling is completed through the coordinated motion of the micro special motor and the stepping motor.)
技术领域
本发明属于智能制备领域，具体涉及一种基于PLC控制的智能制备装置。
背景技术
我国具有十分丰富的羽毛资源，羽毛的产量约占鸭、鹅活体的6.6％-7.6％，如能将全国各地的羽毛全部加工利用，可为养禽业增加一项很大的收入。水洗成品羽绒，既是传统的主要出口畜产品之一，又是国内羽绒制品业的紧俏原料。羽绒分离的目的，是要把绒和***从原料羽毛中分离出来并进行分级归档，以满足服装、寝具行业在加工不同规格产品时各种填充料的要求。在填充料时，存在着能耗较高的缺点，特征是填料智能化水平较低，为了进一步节能，有必要设计一套优化的控制系统方案，从而有利于节能减排。
现有技术中，在羽绒添料任务中，确少精确的控制系统能够同时控制多台微特电机和步进电机协调运动完成羽绒添料任务的智能制备装置。特别是控制系统中的电机调速电路，其常常由于精度度不够，致使添料任务效率较低，本申请重新设计了电机调速电路，该电机调速电路通过设有的滑动变阻器R13可以改变电压负反馈量的大小，调节滑动变阻器R12可以改变电动机M转动的速率。该电机调速电路生产效率高，节能减排效果显著。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于PLC控制的智能制备装置，该制备的羽绒的品质得到很大的提升，并且能够更好的节能减排。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种基于PLC控制的智能制备装置，所述制备设备包括PLC、控制面板、四个微特电机、四个传感器、步进电机、驱动器、重量检测，其中微特电机与传感器相连接，传感器与重量检测相连接，步进电机与驱动器相连接，控制面板与输入接口相连接，重量检测与输入接口相连接，驱动器与输出接口相连接，微特电机与输出接口相连接，PLC与控制面板、微特电机、驱动器、重量检测相连接。
进一步的，微特电机1与传感器1相连接，微特电机2与传感器2相连接，微特电机3与传感器3相连接，微特电机4与传感器4；微特电机和步进电机协调运动，完成填料。
进一步的，控制面板包括电机调速电路，电机调速电路包括整流桥D1~D3，继电器KA1~KA3，熔断器F1~F4，可控硅整流器D9，开关S1~S6，三极管Q1、Q2，双基二极管Q3，二极管D4~D8，电阻R1~R9，滑动变阻器R10~R13，变压器T1、T2，电抗器L1，电感L2~L3，电动机M，万用表XMM1和XMM2，电容C1~C5，按钮SB1，SB2，交流接触器KI，稳压二极管D10。
进一步的，电机调速电路通过设有的滑动变阻器R13可以改变电压负反馈量的大小，调节滑动变阻器R12可以改变电动机M转动的速率。
进一步的，所述熔断器F1的一端连接有开关S1，所述开关S1的一端连接有变压器T1的一端，所述变压器T1还连接有外接电源的一端，所述熔断器F1的另一侧分别与整流桥D2的顶端和底端相连，所述整流桥D2连接有开关S4，所述开关S4连接有继电器KA3，所述继电器KA3的另一端连接有电阻R2，所述电阻R2连接有电阻R6，所述电阻R6与稳压二极管D10的负极相连，所述稳压二极管D10的正极与开关S4相连，所述稳压二极管D10的两端还与滑动变阻器R12的两端相连，所述整流桥D2的左侧连接有二极管D4的正极和变压器T2，所述变压器T2一侧的两端间连接有二极管D4，所述变压器T2的另一侧分别连接有电容C2和双基二极管Q3的第二基极，所述双基二极管Q3的第一基极与电阻R8相连，所述双基二极管Q3的发射极与分别连接有三极管Q1的集电极和电容C2的另一端，所述三极管Q1的发射极连接有电阻R7，电阻R7的另一端与电阻R8相连，所述三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的发射极连接有电阻R3，所述三极管Q2的基极连接有二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接有二极管D6的正极，所述二极管D6的负极连接有电阻R3和二极管D7的正极，所述二极管D7的负极与二极管D5的正极相连，所述二极管D7的两端还连接有电容C1，所述电容C1的另一端还连接有电阻R4，所述电阻R4的另一端连接有滑动变阻器R12的滑杆和滑动变阻器R11的一端，所述滑动变阻器R11的滑杆与滑动变阻器R11一端相连。
进一步的，所述熔断器F1的另一端连接有外接电源的一端，所述外接电源的一端还连接有熔断器F2，所述外接电源的另一端还连接有开关S5和变压器T1，所述熔断器F2的一端连接有开关S3、熔断器F4以及整流桥D3的底端，所述开关S5和开关S3间从上到下依次安装有电容C3和电阻R1，所述电阻R1与整流桥D1的底端相连，所述整流桥D1的左端与可控硅整流器D9的阳极相连，所述可控硅整流器D9的控制极和阴极间连接有电容C4，所述电容C4连接有熔断器F3，所述电容C4还连接有二极管D4的负极，所述整流桥D1的右端和熔断器F3间连接有万用表XMM1，所述熔断器F3还连接有二极管D8的负极，所述二极管D8的正极和整流桥D1的右端间相连，所述二极管D8的负极还连接有继电器KA1，所述继电器KA1连接有电阻R9，所述电阻R9连接有滑动变阻器R13，所述D8的正极与滑动变阻器R13的另一端相连，所述滑动变阻器R13的滑杆与滑动变阻器R11的滑杆相连，所述电阻R9还连接有电抗器L1，所述电抗器L1的另一端连接有电感L2，所述电感L2连接有电动机M，所述电动机M和滑动变阻器R13的一端间连接有万用表XMM2。
进一步的，所述整流桥D3的左端和右端间连接有电容C5，所述电容C5的一端连接有电感L3，所述电感L3的一端连接有滑动变阻器R10，所述滑动变阻器R10的一端以及滑动变阻器R10的滑杆均与整流桥D3的右端相连，所述熔断器F4的一侧连接有开关S2，所述开关S2的一端还连接有按钮SB1和开关S6，所述按钮SB1的一端连接有按钮SB2，所述按钮SB2的另一端连接有开关S6和交流接触器KI，所述交流接触器KI还连接有继电器KA2，所述继电器KA2与整流桥D3的顶端相连。
一种基于PLC控制的智能制备装置具有手动控制和自动控制两种工作方式，自动工作方式为设备开始运行以后整个系统按照设定的程序周期运转；手动控制工作方式为通过手动按钮的方式切换量程档加料。
本发明PLC为控制核心，集中解决数据处理和自动控制的问题，系统运行时，微特电机带动电动刷转动，接收传感器的信号通过接口传送给PLC。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本系统中控制对象的I/O点数如下：指示灯：输出1个；步进电机：输出2个；微特电机：电磁线圈输出4个；称重传感器：模拟量输入4个；控制按钮：开关输入8个。
PLC与步进电机驱动器的接口电路步进电机运行必须有专用的驱动器控制步进脉冲以及细分驱动，电机的功率驱动功能由它的驱动器来完成。步进脉冲频率越高，步进电机转得越快；改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。步进电机可以按照特定的指令进行角度控制，也可以进行速度控制。角度控制实际上是对脉冲数和转向进行控制，通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；转速控制实际上是对频率和转向进行控制，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
关于微特电机的选型，羽绒自动填料设备中的驱动电机带动电动刷转动，通过电动刷的转动，羽绒被扫进称料仓中。由于每次添加羽绒的量较小，且对添加量的精度要求较高，所以电动刷的转速不能太高；电动刷的加工材料为密度较小的聚丙烯，所以驱动电动刷的电机输出功率很小。
关于传感器的选型，传感器是按一定规律实现信号检测并将被测量变换为另一种物理量的器件或仪表。它既能把非电量变换为电量，也能实现电量之间或非电量之间的互相转换。传感器是自动控制系统必不可少的关键部分。所有的自动化仪表和装置均需先经过信息检测才能实现信息的转换、处理和显示，而后达到调节、控制的目的。离开了传感器，自动化仪表和装置就无法实现其功能。
进一步的，选用日本三菱公司的FX2N-16MT型PLC，它是晶体管源型输出，可交流和24V直流供电。它的I/0点数为16，其中输入点为8，输出点为8。再扩展两个FX2N-2AD数模转换模块，增加4点模拟量输入通道，控制器可以实现对添加羽绒系统的控制要求。
在系统控制程序流程图中，设备开始运行以后，PLC开始扫描初始化程序，并跳转到相应的比较程序块部分，把接收到的的数字量与初始化扫描寄存器中的数字量进行比较，如果相等以后，开始输出控制电机的命令，否则继续下一个扫描周期，按下结束按钮以后，设备停止运行。
本发明通过控制系统需控制四台微特电机和一台步进电机协调运动完成羽绒添料任务。控制系统核心控制器使微特电机和步进电机协调运动，完成填料动作。根据四台微特电机和一台步进电机协调运动情况，重新设计了电机调速电路，该电机调速电路通过设有的滑动变阻器R13可以改变电压负反馈量的大小，调节滑动变阻器R12可以改变电动机M转动的速率。系统具有手动控制和自动控制两种工作方式，自动工作方式为设备开始运行以后整个系统按照设定的程序周期运转；手动控制工作方式为通过手动按钮的方式切换量程档加料。本发明的生产效率高，节能减排效果显著。
附图说明
图1 是本发明的控制系统结构图。
图2 是本发明的控制系统结构流程图。
图3 是本发明的羽绒自动填料设备工作原理图。
图4为本发明电机调速电路的电路结构图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1-3 所示，本发明一种基于PLC控制的智能制备装置，所述制备设备包括PLC、控制面板、四个微特电机、四个传感器、步进电机、驱动器、重量检测；其中微特电机与传感器相连接，传感器与重量检测相连接，步进电机与驱动器相连接，控制面板与输入接口相连接，重量检测与输入接口相连接，驱动器与输出接口相连接，微特电机与输出接口相连接，PLC与控制面板、微特电机、驱动器、重量检测相连接。
进一步的，微特电机1与传感器1相连接，微特电机2与传感器2相连接，微特电机3与传感器3相连接，微特电机4与传感器4；微特电机和步进电机协调运动，完成填料。
进一步的，控制面板包括电机调速电路，电机调速电路包括整流桥D1~D3，继电器KA1~KA3，熔断器F1~F4，可控硅整流器D9，开关S1~S6，三极管Q1、Q2，双基二极管Q3，二极管D4~D8，电阻R1~R9，滑动变阻器R10~R13，变压器T1、T2，电抗器L1，电感L2~L3，电动机M，万用表XMM1和XMM2，电容C1~C5，按钮SB1，SB2，交流接触器KI，稳压二极管D10。
进一步的，电机调速电路通过设有的滑动变阻器R13可以改变电压负反馈量的大小，调节滑动变阻器R12可以改变电动机M转动的速率。
进一步的，所述熔断器F1的一端连接有开关S1，所述开关S1的一端连接有变压器T1的一端，所述变压器T1还连接有外接电源的一端，所述熔断器F1的另一侧分别与整流桥D2的顶端和底端相连，所述整流桥D2连接有开关S4，所述开关S4连接有继电器KA3，所述继电器KA3的另一端连接有电阻R2，所述电阻R2连接有电阻R6，所述电阻R6与稳压二极管D10的负极相连，所述稳压二极管D10的正极与开关S4相连，所述稳压二极管D10的两端还与滑动变阻器R12的两端相连，所述整流桥D2的左侧连接有二极管D4的正极和变压器T2，所述变压器T2一侧的两端间连接有二极管D4，所述变压器T2的另一侧分别连接有电容C2和双基二极管Q3的第二基极，所述双基二极管Q3的第一基极与电阻R8相连，所述双基二极管Q3的发射极与分别连接有三极管Q1的集电极和电容C2的另一端，所述三极管Q1的发射极连接有电阻R7，电阻R7的另一端与电阻R8相连，所述三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的发射极连接有电阻R3，所述三极管Q2的基极连接有二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接有二极管D6的正极，所述二极管D6的负极连接有电阻R3和二极管D7的正极，所述二极管D7的负极与二极管D5的正极相连，所述二极管D7的两端还连接有电容C1，所述电容C1的另一端还连接有电阻R4，所述电阻R4的另一端连接有滑动变阻器R12的滑杆和滑动变阻器R11的一端，所述滑动变阻器R11的滑杆与滑动变阻器R11一端相连。
进一步的，所述熔断器F1的另一端连接有外接电源的一端，所述外接电源的一端还连接有熔断器F2，所述外接电源的另一端还连接有开关S5和变压器T1，所述熔断器F2的一端连接有开关S3、熔断器F4以及整流桥D3的底端，所述开关S5和开关S3间从上到下依次安装有电容C3和电阻R1，所述电阻R1与整流桥D1的底端相连，所述整流桥D1的左端与可控硅整流器D9的阳极相连，所述可控硅整流器D9的控制极和阴极间连接有电容C4，所述电容C4连接有熔断器F3，所述电容C4还连接有二极管D4的负极，所述整流桥D1的右端和熔断器F3间连接有万用表XMM1，所述熔断器F3还连接有二极管D8的负极，所述二极管D8的正极和整流桥D1的右端间相连，所述二极管D8的负极还连接有继电器KA1，所述继电器KA1连接有电阻R9，所述电阻R9连接有滑动变阻器R13，所述D8的正极与滑动变阻器R13的另一端相连，所述滑动变阻器R13的滑杆与滑动变阻器R11的滑杆相连，所述电阻R9还连接有电抗器L1，所述电抗器L1的另一端连接有电感L2，所述电感L2连接有电动机M，所述电动机M和滑动变阻器R13的一端间连接有万用表XMM2。
进一步的，所述整流桥D3的左端和右端间连接有电容C5，所述电容C5的一端连接有电感L3，所述电感L3的一端连接有滑动变阻器R10，所述滑动变阻器R10的一端以及滑动变阻器R10的滑杆均与整流桥D3的右端相连，所述熔断器F4的一侧连接有开关S2，所述开关S2的一端还连接有按钮SB1和开关S6，所述按钮SB1的一端连接有按钮SB2，所述按钮SB2的另一端连接有开关S6和交流接触器KI，所述交流接触器KI还连接有继电器KA2，所述继电器KA2与整流桥D3的顶端相连。
进一步的，所述外接电源为220V交流电。
进一步的，所述双基二极管型号为BT33。
进一步的，所述电阻R1~R9均为1/2W金属膜电阻器。
进一步的，系统具有手动控制和自动控制两种工作方式，自动工作方式为设备开始运行以后整个系统按照设定的程序周期运转；手动控制工作方式为通过手动按钮的方式切换量程档加料。
进一步的，本发明PLC为控制核心，集中解决数据处理和自动控制的问题，系统运行时，微特电机带动电动刷转动，接收传感器的信号通过接口传送给PLC。
进一步的，选用日本三菱公司的FX2N-16MT型PLC，它是晶体管源型输出，可交流和24V直流供电。它的I/0点数为16，其中输入点为8，输出点为8。再扩展两个FX2N-2AD数模转换模块，增加4点模拟量输入通道，控制器可以实现对添加羽绒系统的控制要求。
FX2N系列PLC具有如下功能：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网。
开关量的逻辑控制，取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
模拟量控制，在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
运动控制，PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
过程控制，过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
数据处理，现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置。
通信及联网，PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
图2是程序的流程图，在系统控制程序流程图中，设备开始运行以后，PLC开始扫描初始化程序，并跳转到相应的比较程序块部分，把接收到的数字量与初始化扫描寄存器中的数字量进行比较，如果相等以后，开始输出控制电机的命令，否则继续下一个扫描周期，按下结束按钮以后，设备停止运行。
进一步的，采用PC机为上位机，用VB或VC制作控制界面，实现对PLC的操作和监控。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。