基于PLC的化肥傳送檢測系統設計

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(上饒職業技術學院，江西上饒，334109)

1 系統設計需求

本系統的設計意在解決農產品種植袋裝化肥的有序傳送和自動運輸問題，以西門子S7-200系列PLC為控制器設計硬件和軟件系統，實現對袋裝化肥傳送設備滿載和空載狀態的自動檢測。具體來說本系統應滿足如下兩個要求：一、倘若設備處于滿載狀態時，系統自動暫停傳送運行，提示機械手可抓取化肥置于傳送帶，之后系統再次啟動并循環運行；二、倘若系統運行超過30S一直未進入滿載狀態，隨即默認進入空載狀態并停止運轉，同時發出聲光報警信號，提示操作人員給化肥送料盤加料。

2 系統硬件設計

2.1 化肥傳送動能模塊

傳送能動模塊是本系統提供動能的硬件機構，主要由一個直流減速電機為核心構成，電機的選型應與所需傳送的袋裝化肥重量相匹配，一般來說可選擇轉速10圈/min，額定電壓24-36V之間，空載電流<100mA，負載電流<500mA的中型功率直流減速電機。傳送動能模塊需與送料盤機構通過螺絲進行連接固定，以達到傳動動能模塊啟動時，送料盤能夠聯動運送袋裝化肥的效果，此外為實現對傳送能動模塊啟停和檢測的自動控制，需要將PLC的特定輸出端與直流電機的正向引入端相連，并通過編譯程序給予特定輸出端以信號，實現對傳送能動模塊啟停的控制。

2.2 化肥送料盤機構

化肥送料盤機構是本系統傳送袋裝化肥的硬件機構，具體的設計包含機械機構設計和電氣機構設計兩部分。首先，機械機構設計。為實現對袋裝化肥的有效運送，設計了料盤、調節支架、料臺支撐體三個機械機構，其中料盤用于裝載化肥，調節支架用于調節整個機構的垂直位置，料臺支撐體用于承載整個料盤機構。其次，電氣機構設計。設計了直流電機控制模塊和光電傳感器模塊兩個電氣機構，其中直流電機控制模塊裝配在料盤的下方，與料盤之間用螺絲固定，當直流電機啟動后帶動料盤轉動，實現對袋裝化肥的運送，光電傳感器則用于檢測料盤中化肥的裝載量。

2.3 化肥運送狀態檢測模塊

化肥運送狀態檢測模塊是本系統用于檢測袋裝化肥運送位置及裝載量的機構，主要由E3Z-L型光電傳感器與外接機械結構組成。E3Z-L型光電傳感器是一種漫射式光電傳感器，其工作原理為：利用光照射到北側物體上反射回來的光線情況作為傳感器檢測信號，具體工作時E3Z-L型光電傳感器與送料盤的料口保持同一水平位置，當化肥運送至料口時，光電傳感器檢測到化肥反射回來的光信號，接近開關動作使傳感器的輸出狀態發生變化；當化肥沒有運送至料口時，光電傳感器檢測不到反射回的光信號，接近開關不動作，傳感器維持原有狀態。

2.4 缺料報警模塊

缺料報警模塊是本系統的光電報警機構，主要用于對化肥送料盤空載運轉狀態的聲光報警提示，設計的功能性為：系統啟動超過30S后倘若送料盤上一直處于沒有化肥物料的狀態，缺料報警模塊發出聲光報警，同時直流電機停止運轉，以提示操作人員添加化肥物料。該硬件模塊的設計目的為：通過報警起到提示加料的作用，同時停止系統運行，以降低直流電機運轉造成的損耗，提升系統的使用壽命，具體的設計中采用蜂鳴器和燈泡作為主要硬件器件。

3 系統軟件設計

3.1 I/O地址分配設計

I/O地址分配是系統軟件設計的的關鍵環節，合理的I/O地址分配能夠為硬件連接設計提供有效依據。具體來說，根據本系統的硬件功能將I/O地址分配如下：(1)輸入地址分配。I0.0端口設定為啟動功能口，I0.1端口設定為停止功能口，I0.2端口設定為光電傳感器控制信號功能輸入口。(2)輸出地址分配。Q0.0端口設定為報警指示燈控制信號輸出功能口，Q0.1端口設定為蜂鳴報警器控制信號輸出功能口，Q0.2端口設定為直流電機驅動控制信號輸出功能口。

3.2 軟件程序編譯設計

系統軟件程序主要包含化肥傳送動能模塊驅動程序、化肥送料盤空載30S倒計時程序、聲光報警程序、化肥送料盤滿載自動停轉程序四個部分。首先，化肥傳送動能模塊驅動子程序設計。I0.0(常開觸點)、I0.1(常閉觸點)、I0.2(常閉觸點)、M0.0(常閉觸點)與連接，輸出給Q0.2直流電機驅動控制線圈，此外I0.0(常開觸點)或Q0.2常開觸點。其次，化肥送料盤空載30S倒計時程序設計。Q0.2(常開觸點)與T37定時器相連。再次，聲光報警子程序設計。T37(常開觸點)與I0.1(常閉觸點)輸出Q0.0、Q0.1和M0.0三個并列線圈。最后，化肥送料盤滿載自動停轉子程序設計。由T37定時器、I0.2常閉觸點和Q0.2線圈組成，當定時器倒計時30S結束后，I0.2常閉觸點斷開，Q0.2線圈斷電使系統停轉。