引言
自动配料控制系统是采用PLC 控制方式以及新颖的变频调速喂料机构，配合配料控制软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。
自动配料控制系统设计步骤: 1．主电路设计，并画出接线示意图。 2. 分配I/O地址，列出分配表。 3. 设计系统控制的程序框图。
4. 根据程序框图设计该系统的控制梯形图。 5. 上机调试通过。
6. 利用PLC 系统进行模拟运行
1自动配料控制系统结构和工作原理
1.1自动配料控制系统方案
系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭。本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，并且数码显示电路会显示发生故障的电机的号码，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
1.2 自动配料控制系统基本结构
自动配料的模拟面板如图1.1所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路，PLC 编程也是围绕此面板进行的
图1.1 自动配料系统图
自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。自动配料实验面板与PLC 接线控制对应关系如表1.1.1所示。
表1.1.1 输入/输出接线列表
1. DOP数码显示电路
DOP 数码显示电路如图1.2所示。此电路在整个电路中起辅助性作用，即当四节传送带中的某一节发生故障时，数码显示有故障一节的编号，用户可以清楚的看到。
DOP 数码显示面板与PLC 控制端口对应关系如表1.2所示。
表1.2 数码显示电路
1.3控制系统工作过程
1. 初始状态
系统启动后，红灯L2（Q0.5）灭，绿灯L1（Q0.4）亮，车未到位，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1（I0.2）置为“0”（料斗中的物料不满），进料阀开启进料，D4（Q0.3）亮。当S1置为“1”（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为“0”。
2. 装车过程
装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开SQ1（I0.3）置为“1”，红灯信号灯L2（Q0.5）亮，绿灯L1（Q0.4）灭，车到位；同时启动电动机M4（Q1.1），经过3s 后，再启动M3（Q1.0），再经3s 后启动M2（Q0.7），再经过2s 最后启动M1（Q0.6），再经过3s 后才打开出料阀，D2（Q0.1）亮，物料经料斗出料。
当车装满时，限位开关SQ2（I0.4）为“1”，D1（Q0.0）亮，料斗关闭（Q0.1复位），3s 后M1停止，M2在M1停止3s 后停止，M3在M2停止3s 后停止，M4在M3停止3s 后停止，同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。
3. 故障控制
当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传
送带会在一定的延时后停止。例如，当M2发生故障时，M2、M1会立即停止，M3会在M2和M1停止后5s 后停止，M4在M3停止5s 后停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。例如，当M1上有重物时，M1会立即停止，同时数码显示电路会显示“1”，M2在M1停止5s 后停止，M3在M2停止5s 后停止，M4在M3停止5s 后停止。
4. 停机控制
按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。
2 自动配料模拟控制系统中的PLC 应用
2.1 PLC的发展历史
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller （PC ）。 个人计算机（简称PC ）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC ），现在，仍常常将PLC 简称PC 。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC ）对PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
2.2 PLC的硬件和软件
2.2.1 PLC的硬件构成
从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU 模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
CPU 的构成：CPU 是PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC 至少有一个CPU ，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC 不可缺少的组成单元。
在使用者看来，不必要详细分析CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC 的重要参数，它们决定着PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
I/O模块：PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC 的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI ），开关量输出（DO ），模拟量输入（AI ），模拟量输出（AO ）等模块。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC 、110VAC 、24VDC ，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA ）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit 等。
除了上述通用IO 外，还有特殊IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU 所能管理的基本
配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
电源模块：PLC 电源用于为PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或110VAC ），直流电源（常用的为24VAC ）。 2.2.2 PLC的软件构成 （1）. 系统软件
系统软件包含三个部分：
一. 系统管理程序。其作用一是运行时间管理，控制可编程控制器何时输入，何时输出，何时计算，何时自检，何时通信。二是存储空间管理，规定个中参数，程序的存放位置，以生成用户环境。三是系统自检程序，包括各种系统出错检验，用户程序语法检验，句法检验，警戒时钟运行。
二. 用户指令解释程序。用户指令解释程序是联系高级语言程序和机器码的桥梁。 三. 标准程序模块及其调用程序。这是许多独立的程序块，各程序块具有不同的功能。 （2）. 用户程序
用户程序即是应用程序，使PLC 的使用者针对具体控制要求编制的程序。根据不
同的控制要求编制不同的程序，这相当于改变PLC 的用途，相当于继电器控制设备的硬接线线路，也正是所谓“可编程”一词的基本含义。
2.3 PLC系统的辅助设备
1. 编程设备：编程器是PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC 及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
2. 机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
3. 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM 、EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
2.4 PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出" 网络就是控制器" 的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC 与PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC 具有RS-232接口，还
有一些内置有支持各自通信协议的接口。
2.5 PLC的注意事由
保证PLC 的正常运行，因此在使用中应注意以下问题。
1. 工作环境
温度:PLC要求环境温度在0~55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm 以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境超过55℃，要安装电风扇强迫通风。
湿度:为了保证PLC 的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。 震动:应使PLC 远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。
当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施。
空气:避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。
电源:PLC供电电源为50Hz 、220（110%）V 的交流电，对于电源线来的干扰，PLC 本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC 滤波电路。
2.6 控制系统硬件I/O地址分配
图1.2 结构图
1. 输入地址表（如表1.3所示）
表1.3 输入地址表
1. 输出地址表（如表1.4所示）
表1.4 输出地址表
3自动配料控制系统
3.1自动配料系统启动
启动时首先按下启动开关SB1，进入初使状态，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2
关闭，若料位传感器S1置为OFF （料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4）。当S1置为
ON （料斗中的物料已满）则停止进料（D4灭）。料斗装满后开始启动传送带，首先启动最末一条皮带机(D)，经3秒延时，再依次启动其它皮带机, 即D →C →B →A ，最后D2亮，表示开始装车。
程序如表3.1所示： 表3.1 启动程序
自动配料系统的控制是采用PLC 实现的，本小节主要介绍的是PLC 部分程序的实现过程如图3.6所示。
图3.6自动配料流程图
3.2停止程序
3.2.1正常时停止程序
停止时先停止最前一条皮带机(A)，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机，即A →B →C →D 。程序如表3.7所示：
表3.7正常时停止程序
3.2.2有故障时停止程序
某条传送带发生故障时，该皮带机及其前面的传送带立即停止，而传送带以后的传送带待运完后才停止。例如，M1有故障时，M1立即停止，经过3秒后，M2停，再过3秒M3停，再过3秒M4停。部分程序如表3.8所示：
表3.8 有故障停止程序
3.2.3 有重物时停止程序
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，经过5秒，M3停，再过5秒，M4停。部分程序如表3.9所示：
表3.9 有重物时停止程序
如果存在几个皮带机上都有重物时，则存在优先级问题，即前面的优先级高于后面的。例如，M2与M3上同时有重物，在停机时应按M2上有重物进行处理。
3.3 DOP数码显示及复位程序
当四节传送带出现故障时，数码电路会显示出现故障皮带机的编号，故障排除后显示消失。例如，当M2出现故障时，数码电路会显示2，故障排除后数码2消失。部分程序如表3.10、3.11和3.12所示：
表3.10 DOP数码显示主程序
表3.11 显示数字2子程序
表3.12复位子程序
4 自动配料控制系统运行调试
4.1控制系统调试
输入程序，编译无误后，运行程序。依次按表3.13中的顺序按下各按钮记录观察到的
现象。
表3.13系统测试结果
4.2 控制系统外部实物接线
总结
自动配料控制系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。控制系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。
自动配料控制系统各项指标均满足技术要求，并极大地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS 集散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，自动配料系统是一道非常重要的工序，它由前、后配料两个子系统组成。全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA 所追求的一致目标。
本次毕业设计采用PLC 控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送、下料控制、故
障检测等功能。配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。整个系统自动进行提高了配料精度和速度。
参考文献
[1] 可编程序控制器的编程方法与应用，作者：廖常初，出版社：重庆大学出版社，2001 [2] 可编程序控制器基础及应用， 作者：廖常初，出版社: 机械工业出版社,2007 [3] 电气控制与PLC 应用, 作者：余雷声，出版社：机械工业出版社， 1996
[4] 电器与可编程序控制器应用技术，作者：邓则名，出版社： 机械工业出版社， 1997 [5] 可编程序控制器原理及程序设计，作者：崔亚军， 出版社：电子工业出版社，1999 [6] SPWM变频调速应用技术，作者：张燕宾，出版社：机械工业出版社， 2002 [8] PLC 在混料控制系统的应用[J]，作者：段梅、李新，出版社：机械工业出版社，2003 [9] PLC 与计算机通信的实现[J]，作者：洪镇南、李铁，出版社：电子工业出版社，2003 [10] 微机自动化配料控制系统，作者：熊志奇，出版社： 电子工业出版社， 1997 [12] 自动配料系统的设计，作者：张本举，出版社： 电子工业出版社，2000
[13] PLC控制和应用 ，作者：宋建成，出版社：科学出版社， 2002 [14] 工厂电气控制设备，作者：赵明，出版社：机械工业出版社，1998
致谢辞
在这次毕业设计的完成过程中，得到老师和同学们的帮助与鼓励，使我能够顺利地完成毕业设计，我在此对他们表示衷心的感谢。
首先，我诚挚地感谢我的导师。导师学识渊博、治学严谨，平易近人，不辞辛苦的帮助我完成论文设计。在本次毕业设计的过程中，老师给予了我许许多多的关怀与指导。本论文从选题到老师指导我思路，不断的修改到最后成文，无不倾注着老师的心血。在此论文完成之际，我再一次向他致以最诚挚的谢意。同时，我要感谢我们学院多年来给我们授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了许多知识，充实了自己知识面，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事，立足社会。我也要感谢我的母校，是他提供了良好的学习氛围和优质生活环境，让我的大学生活丰富多姿，让我在以后的日子里深深怀念，有着一份感恩的情怀，回报社会。非常感谢电子5061的同学们，我们一起学习、一起讨论，共同进步，平日里大家关于毕业设计的讨论给了我很多启发，我再次深表谢意；最后，向我的亲爱的家人表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力。
愿所有的老师、同学们、朋友们事业有成，幸福美满！
附录：程序
自动配料模拟控制系统设计
21
引言
自动配料控制系统是采用PLC 控制方式以及新颖的变频调速喂料机构，配合配料控制软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。
自动配料控制系统设计步骤: 1．主电路设计，并画出接线示意图。 2. 分配I/O地址，列出分配表。 3. 设计系统控制的程序框图。
4. 根据程序框图设计该系统的控制梯形图。 5. 上机调试通过。
6. 利用PLC 系统进行模拟运行
1自动配料控制系统结构和工作原理
1.1自动配料控制系统方案
系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭。本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，并且数码显示电路会显示发生故障的电机的号码，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
1.2 自动配料控制系统基本结构
自动配料的模拟面板如图1.1所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路，PLC 编程也是围绕此面板进行的
图1.1 自动配料系统图
自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。自动配料实验面板与PLC 接线控制对应关系如表1.1.1所示。
表1.1.1 输入/输出接线列表
1. DOP数码显示电路
DOP 数码显示电路如图1.2所示。此电路在整个电路中起辅助性作用，即当四节传送带中的某一节发生故障时，数码显示有故障一节的编号，用户可以清楚的看到。
DOP 数码显示面板与PLC 控制端口对应关系如表1.2所示。
表1.2 数码显示电路
1.3控制系统工作过程
1. 初始状态
系统启动后，红灯L2（Q0.5）灭，绿灯L1（Q0.4）亮，车未到位，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1（I0.2）置为“0”（料斗中的物料不满），进料阀开启进料，D4（Q0.3）亮。当S1置为“1”（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为“0”。
2. 装车过程
装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开SQ1（I0.3）置为“1”，红灯信号灯L2（Q0.5）亮，绿灯L1（Q0.4）灭，车到位；同时启动电动机M4（Q1.1），经过3s 后，再启动M3（Q1.0），再经3s 后启动M2（Q0.7），再经过2s 最后启动M1（Q0.6），再经过3s 后才打开出料阀，D2（Q0.1）亮，物料经料斗出料。
当车装满时，限位开关SQ2（I0.4）为“1”，D1（Q0.0）亮，料斗关闭（Q0.1复位），3s 后M1停止，M2在M1停止3s 后停止，M3在M2停止3s 后停止，M4在M3停止3s 后停止，同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。
3. 故障控制
当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传
送带会在一定的延时后停止。例如，当M2发生故障时，M2、M1会立即停止，M3会在M2和M1停止后5s 后停止，M4在M3停止5s 后停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。例如，当M1上有重物时，M1会立即停止，同时数码显示电路会显示“1”，M2在M1停止5s 后停止，M3在M2停止5s 后停止，M4在M3停止5s 后停止。
4. 停机控制
按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。
2 自动配料模拟控制系统中的PLC 应用
2.1 PLC的发展历史
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller （PC ）。 个人计算机（简称PC ）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC ），现在，仍常常将PLC 简称PC 。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC ）对PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
2.2 PLC的硬件和软件
2.2.1 PLC的硬件构成
从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU 模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
CPU 的构成：CPU 是PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC 至少有一个CPU ，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC 不可缺少的组成单元。
在使用者看来，不必要详细分析CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC 的重要参数，它们决定着PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
I/O模块：PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC 的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI ），开关量输出（DO ），模拟量输入（AI ），模拟量输出（AO ）等模块。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC 、110VAC 、24VDC ，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA ）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit 等。
除了上述通用IO 外，还有特殊IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU 所能管理的基本
配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
电源模块：PLC 电源用于为PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或110VAC ），直流电源（常用的为24VAC ）。 2.2.2 PLC的软件构成 （1）. 系统软件
系统软件包含三个部分：
一. 系统管理程序。其作用一是运行时间管理，控制可编程控制器何时输入，何时输出，何时计算，何时自检，何时通信。二是存储空间管理，规定个中参数，程序的存放位置，以生成用户环境。三是系统自检程序，包括各种系统出错检验，用户程序语法检验，句法检验，警戒时钟运行。
二. 用户指令解释程序。用户指令解释程序是联系高级语言程序和机器码的桥梁。 三. 标准程序模块及其调用程序。这是许多独立的程序块，各程序块具有不同的功能。 （2）. 用户程序
用户程序即是应用程序，使PLC 的使用者针对具体控制要求编制的程序。根据不
同的控制要求编制不同的程序，这相当于改变PLC 的用途，相当于继电器控制设备的硬接线线路，也正是所谓“可编程”一词的基本含义。
2.3 PLC系统的辅助设备
1. 编程设备：编程器是PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC 及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
2. 机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
3. 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM 、EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
2.4 PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出" 网络就是控制器" 的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC 与PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC 具有RS-232接口，还
有一些内置有支持各自通信协议的接口。
2.5 PLC的注意事由
保证PLC 的正常运行，因此在使用中应注意以下问题。
1. 工作环境
温度:PLC要求环境温度在0~55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm 以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境超过55℃，要安装电风扇强迫通风。
湿度:为了保证PLC 的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。 震动:应使PLC 远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。
当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施。
空气:避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。
电源:PLC供电电源为50Hz 、220（110%）V 的交流电，对于电源线来的干扰，PLC 本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC 滤波电路。
2.6 控制系统硬件I/O地址分配
图1.2 结构图
1. 输入地址表（如表1.3所示）
表1.3 输入地址表
1. 输出地址表（如表1.4所示）
表1.4 输出地址表
3自动配料控制系统
3.1自动配料系统启动
启动时首先按下启动开关SB1，进入初使状态，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2
关闭，若料位传感器S1置为OFF （料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4）。当S1置为
ON （料斗中的物料已满）则停止进料（D4灭）。料斗装满后开始启动传送带，首先启动最末一条皮带机(D)，经3秒延时，再依次启动其它皮带机, 即D →C →B →A ，最后D2亮，表示开始装车。
程序如表3.1所示： 表3.1 启动程序
自动配料系统的控制是采用PLC 实现的，本小节主要介绍的是PLC 部分程序的实现过程如图3.6所示。
图3.6自动配料流程图
3.2停止程序
3.2.1正常时停止程序
停止时先停止最前一条皮带机(A)，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机，即A →B →C →D 。程序如表3.7所示：
表3.7正常时停止程序
3.2.2有故障时停止程序
某条传送带发生故障时，该皮带机及其前面的传送带立即停止，而传送带以后的传送带待运完后才停止。例如，M1有故障时，M1立即停止，经过3秒后，M2停，再过3秒M3停，再过3秒M4停。部分程序如表3.8所示：
表3.8 有故障停止程序
3.2.3 有重物时停止程序
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，经过5秒，M3停，再过5秒，M4停。部分程序如表3.9所示：
表3.9 有重物时停止程序
如果存在几个皮带机上都有重物时，则存在优先级问题，即前面的优先级高于后面的。例如，M2与M3上同时有重物，在停机时应按M2上有重物进行处理。
3.3 DOP数码显示及复位程序
当四节传送带出现故障时，数码电路会显示出现故障皮带机的编号，故障排除后显示消失。例如，当M2出现故障时，数码电路会显示2，故障排除后数码2消失。部分程序如表3.10、3.11和3.12所示：
表3.10 DOP数码显示主程序
表3.11 显示数字2子程序
表3.12复位子程序
4 自动配料控制系统运行调试
4.1控制系统调试
输入程序，编译无误后，运行程序。依次按表3.13中的顺序按下各按钮记录观察到的
现象。
表3.13系统测试结果
4.2 控制系统外部实物接线
总结
自动配料控制系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。控制系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。
自动配料控制系统各项指标均满足技术要求，并极大地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS 集散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，自动配料系统是一道非常重要的工序，它由前、后配料两个子系统组成。全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化FA 所追求的一致目标。
本次毕业设计采用PLC 控制方式来实现自动配料系统，实现物料传送、下料控制、故
障检测等功能。配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。整个系统自动进行提高了配料精度和速度。
参考文献
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[13] PLC控制和应用 ，作者：宋建成，出版社：科学出版社， 2002 [14] 工厂电气控制设备，作者：赵明，出版社：机械工业出版社，1998
致谢辞
在这次毕业设计的完成过程中，得到老师和同学们的帮助与鼓励，使我能够顺利地完成毕业设计，我在此对他们表示衷心的感谢。
首先，我诚挚地感谢我的导师。导师学识渊博、治学严谨，平易近人，不辞辛苦的帮助我完成论文设计。在本次毕业设计的过程中，老师给予了我许许多多的关怀与指导。本论文从选题到老师指导我思路，不断的修改到最后成文，无不倾注着老师的心血。在此论文完成之际，我再一次向他致以最诚挚的谢意。同时，我要感谢我们学院多年来给我们授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了许多知识，充实了自己知识面，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事，立足社会。我也要感谢我的母校，是他提供了良好的学习氛围和优质生活环境，让我的大学生活丰富多姿，让我在以后的日子里深深怀念，有着一份感恩的情怀，回报社会。非常感谢电子5061的同学们，我们一起学习、一起讨论，共同进步，平日里大家关于毕业设计的讨论给了我很多启发，我再次深表谢意；最后，向我的亲爱的家人表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力。
愿所有的老师、同学们、朋友们事业有成，幸福美满！
附录：程序
自动配料模拟控制系统设计
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