LC-20粮食自动称重总体及电气系统设计-开题报告及毕业论文

毕业设计（论文）开题报告 LC--0 20 吨粮食自动称重系统总体及电气系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

课题来源 导师课题 课题类别 毕业论文 一、论文资料的准备 1.概述 粮食自动称重系统是采用高精度称重或体积传感器、微电脑控制仪表相结合的高技术产品。实现多种工业场合的各种不同物料的称重包装。可与配料系统、输送系统、计量系统等形成一条自动化称重流水线。称重传感器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。称重传感器具有反应速度快，测量范围广、应用面光、结构简单、使用操作方便、便于计算机控制等特点。被广泛应用于交通运输、港口、机械制造和国防等各个领域。

2.国内外发展状况 50 年代中期电子技术的渗入推动了称重器的发展。

60 年代初期出现机电结合式电子称重器以来，经过 40 多 年的不断改进与完善，我国电子称重器从最初的机电结 合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡 器的技术装备和检测试验手段基本达到国际 90 年代中 期的水平。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：

计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参 数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称 重的研究与应用。但就总体而言，我国电子衡器产品的 数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要 差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老 化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。

国外发达国家社会化大生产程度较高，粮食生产都 在大农场进行。其机械化水平较高，从生产、加工到销售都实行散装 3.发展前景和技术参数 电子称重器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳 定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息 和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向 于综合性和组合性。

1．小型化 体积小、高度低、重量轻。钢板或铝板就是秤体的台 面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地 减化了秤体结构，不但降低了成本，而且提高了稳定性 和可靠性 2.模块化 在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择标准模 块其中 10 余种常用的标准规格即可。这种模块化的分 体式结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。3.集成化 对于某些品种和结构的电子衡器，例如小型电子平台 秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨 道衡等，都可以实现秤体与称重传

感器，钢轨与称重传 感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。

4.智能化 电子称重器的称重显示控制器与电子计算机组合，利 用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。5.综合性 电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究 并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。

6.组合性 在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系 统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定； 硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件 功能向软件方向发展；软件能按一定的程序进行修改和 扩展；输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形 码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。

二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）本毕业设计是对机械电子工程专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握粮食称重系统总体及电气控制系统设计的基本方法，为今后步入工作岗位打下良好的基础。

对于自动粮食称重系统的开发研究，根据粮食散装的特性，其结构、性能设计必须符合以下要求：

（1）对于自动粮食称重系统，其最大坡角应大于粮食的堆积角。设计时既要考虑卸粮要求，又应便于称重系统的设计。对于自动粮食称重系统，应符合一般粮食称重系统设计的标准。

（2）粮食称重系统主要需解决的问题之一是粮食泄漏问题。因此，粮食料仓缝隙封闭性要好，特别是称重系统的卸料口部位，必须有专门的封闭装置，而且其封闭功能对卸料口的顺利开启和关闭无影响。这个问题也是粮食称重系统开发研究亟待解决的首要问题。

(3)粮食散装运输车的加料口、卸料口的开启佯闭应操作方便、灵活、可靠。对于半自动、全自动或其它专用粮食称重，其结构和性能应满足各类称重系统的规范标准。

因此，在我国粮食散装运输的实现和粮食称重系统的开发研究及应用是目前相应领域的研究者所面临的重要课题，它的实现将促进我国粮食行业的迅猛发展，创造我国粮食散装运输的新纪元.三、主要内容、研究方法、研究思路 1 1、主要内容(1)设计任务：

①总体设计：

A.总体方案及总体参数的确定； B.结构型式选择及参数的确定； C.输送机的输送能力与电气控制计量漏斗计量能力的匹配计算； ②电气控制系统设计：

A.电气控制回路设计（包括手动和自动控制系统），要求能够对计量数据进行管理和处理（如数据储存、累加和打印等）； B.电气元件的选择计算； C.控制柜结构设计及布线图设计； ③控制流程框图及控制柜的三维造型设计(2)技术参数及要求：

①额定计量能力：20 吨/小时，计量漏斗容重为 1.5t； ②设备结构尺寸：≯3800x1800x2300mm； ③粮食输送与计量采用分体式结构，计量采用双漏斗交替计量，设备重量控制在 5 吨以内； ④输送装置通过可通过拖挂式方式转移场地； ⑤输送带的最大输送速度不大于 5m/s，输送装置的重量不大于 1.5 吨； ⑥粮食输送过程中要求不撒料、不漏料，且可输送过程中通过摆动等方式切换计量 漏斗 ⑦漏斗卸料迅速、开门机构操作方便，可靠性好。

(3)设计要求：

①主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械零部件图纸，并绘制有关图表。

②知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多运用理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践，使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能 ③能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

2）对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理等，均应有清晰的了解。

④综合素质要求：通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。

⑤设计成果要求：

1）凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完成的部分，不应出现缺页、少图纸现象。

2）对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理等，均应有清晰的了解。对设计过程、设计步骤有明确的概念，能用图纸完整地表达机械结构的要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦应有一般了解。

3）说明书、计算书内容要精炼，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数字计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械制图标准，且清洁整齐。

4）对国内粮食称重系统情况有一般的了解，并具有一定的分析、比较能力。

5）其它各项应符合本资料有关部分提出的要求； 2、研究方法 第一、查找并查阅大量资料文献，进行系统的理论知识学习。

第二、实地参观成熟产品，了解该类产品在实际中的工作境况及市场需求。

第三、寻找相关专家及老师进行访谈。

3、研究思路 第一、根据兴趣各自分配任务 第二、确定设计产品的设计规格 第三、确定设计产品的性能指标 第四、组讨论完成各项指标部位的设计方案，为具体设计该部件的同学提供方案便于设计的展开。

第五、确定各部分之间连接不见得连接方式及具体尺寸便于各项工作正确进行防止整体的无法拼接。

第六、初步完成设计检查系统是否能够正常工作，而后修改完善系统，完成设计。

4 4、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：

：

①计算说明书一份 内容包括：设计任务要求的选型论证、设计计算内容，毕业实习报告等。做到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、准确，字数要求不少于 2 万字。查阅文献 XX 篇以上，翻译机械类外文资料，译文字数不少于 5000 字；撰写中英文摘要；并引导学生应用计算机进行设计、计算与绘图。

四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）起 迄 日 期 工 作 内 容 20XX.3.30-20XX.4.4 20XX.4.5-20XX.4.XX 20XX.4.16-20XX.4.30 20XX.5.1-20XX.5.17 20XX.5.18-20XX.5.30 20XX.6.1-20XX.6.11 20XX.6.12-20XX.6.26 做开题报告 总体参数确定及总体设计 计量部分分析计算与装配图的设计 开门机构的设计 计量漏斗结构设计及其它零件图设计 计量部分及整机的三维建模 准备论文及答辩

五、主要参考文献 要求按国标 GB 7714—87 《文后参考文献著录规则》书写。

[I]朱善君等.可编程序控制系统原理、应用、维护.清华大学出版社, 1992.3.[II]余雷声等.电气控制与PLC 应用.机械工业出版社, 1996.10.[III]李长安.称重传感器并联电路的选配方法.传感器技术, 1996(3).[IV]宋文敏等.电子称技术.中国计量出版社,1991.9.[V]张道林，胡敦俊.粮食自动计量输送系统的设计[J].粮油加工，1994（6）：XX-16.[VI]于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M],北京：清华大学出版社.[VII]孟华，杨光伟等 一种定量自动称重控制器的设计与实现仪表技术与传感器，2008.9.[Ⅷ]程宪平可编程控制器原理与应用.北京：化学工业出版社，2009.8.[Ⅸ]张钧富 传感器（第三版）.北京：机械工业出版社，2001.5.[Ⅹ]冯喜 红枣分级生产线自动称重系统的设计 宁夏工程技术.[Ⅺ]李南，陈奇 碳粉糊生产线自动称重系统的实现机床与液压，2008，36（12）.[Ⅻ]茹秋生，陈耿彪 十字型称重传感器 仪表技术与传感器.指导教师意见：

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本科毕业设计（）论文）LC--0 20 吨粮食自动称重系统总体及电气系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

摘要 粮食物流中“四散”作业（散装，散卸，散储，散运）以及提高粮食出（入）库效率和精度是现代化粮食物流体系建设的关键环节。基于 PLC 的自动称重系统是由SIMATIC S7-200 系列可编程控制器和 SIEMENS 触摸屏组成，本系统可以实现对散粮的直接运输，称量，工作效率得到很大的提高，同时本系统可以通过传感器对粮食的重量直接测量。本系统可以对粮食重量进行精确称量，减小了称量的误差。同时此系统可以通过拖挂方式转移场地，实现一机多场地作业，有效地节约了资源。并对系统的组成及其工作原理还有硬件做了详细分析。可实现对大宗散装粮食的自动称重。具有精度高，成本低等优点，该系统可以替代从传统作业中“粮食拆包—周转散装车—地中衡计量”等多道环节。提高了生产效率，降低了劳动强度。

关键词：PLC 自动称重 硬件 程序

Abstract Grain Logistics "scattered"job(bulk, bulk unloading, bulk storage, bulk transport)and increasing food out of(the)library efficiency and accuracy is the key to the construction of modern grain logistics system.PLC automatic weighing system is based on SIMATIC S7-200 series PLC and SIEMENS touch screen components, The system can be transported directly to bulk grain, and weighing, work efficiency has been greatly improved, while the system can be measured directly by the sensor weight for food.The system can be accurately weighed on grain weight, reducing weighing errors.At the same time this system can be transferred by way trailer site, achieve a site operations, effective in saving resources.and the composition and works as well as hardware to do a detailed analysis.It can realize automatic weighing of bulk food in bulk.With high accuracy, and low cost, the system can replace traditional job "Food unpacking-Turnover bulk car-metered value of"other channel links.Improve production efficiency and reduce labor intensity Keywords: PLC automatic weighing Hardware Programming

目录 第一章 绪论 ··················································· 1 1.1 国内外发展概况 ················································ 1 1.2 自动称重系统设计的意义 ··········································· 2 第二章 自动称重系统的组成及总体设计 ································ 4 2.1 自动称重系统的原理 ··································· 4 2.2 自动称重系统各部分的组成 ······················· 4 2.3 自动称重系统的工作流程 ··········································· 5 2.4 自动称重系统输送机输送能力与计量能力的匹配 ······················ 5 第三章自动称重电气系统的设计 ···························· 9 3.1 自动称重电气控制系统的设计原则 ··························· 9 3.2 自动称重电气系统的组成及主要功能 ········································ 12 3.3 自动称重系统电机的启动方式 ································· 13 3.4 自动称重电气系统的计算 ································· 14 3.5 自动称重系统电气元件的选择 ··························· 15 第四章 自动称重系统电气控制线路分析 ···································· 24 4.1 PLC 的特点 ······························································ 24 4.2 PLC 的技术性能指标 ·················································· 24 4.3 PLC 与其他典型控制系统的区别 ········································ 24 4.4 自动称重系统电气控制线路分析的内容和要求 ························ 25 4.5 自动称重系统电气控制线路的分析 ·········································· 26 第五章自动称重系统的先进性分析与改进 ···················· 27 5.1 自动称重系统先进性分析 ·················································· 27 5.2 自动称重系统的改进 ······································· 27 小结..........................................................28 参考文献 ····································································· 29 附1英文翻译 附2英文原文

第一章 绪 论 1.1 国内外发展概况 物流是一种直接决定企业生产和效益，商品流通成本和效率，消费者对服务的满意度，融高新科技为一体的先进组织方式管理，是经济发展的必然要求。当前物流服务已成为企业竞争的一个关键，物流能力被视为企业的核心竞争力，物流被认为是一个国家和地区经济发展的支柱和标志。

工业企业首先意识到物流和供应链管理对于提高企业整体竞争能力的重要性。同样，新世纪的粮食产业更急切呼唤粮食现代物流。粮食物流是指粮食从生产到收购，储存，运输，加工，销售整个过程的商品实体运动，一级再流通环节的一切增值活动。将现代科技和先进管理手段应用粮食流通的各个环节，优化粮食物流，商流，资金流，信息流，可构成一个协调高效低耗的完整的粮食流通体系，粮食现代物流需要企业从原材料采购到成品销售全环节相关的运输，仓储，库存，包装，配送实施一体化高效、规范管理，利用现代技术装备的流通基础设施和流通各环节的信息服务，追求零库存管理，准时制生产，及时供货，完美订货，协同配送等，实现粮食物流全环节安全，经济，高效。粮食物流的发展趋势是信息化，网络化，标准化，现代化。中国是一个农业大国，农产品物流必将成为现代物流的重要组成部分，它对我国经济的发展起着非常重要的重用。中国要加快发展现代农业，促进农业和农村经济的发展，实现农产品货畅其流和物尽其值，就应借鉴国外先进的农产品物流发展经验，推进中国农产品物流的发展和创新。

在国外，粮食称重器械具有以下几个发展趋势：

1.向适应性强，高效率，大型化，专业化方向发展。

2.广泛应用液压技术，向全液压方向发展。

3.重视安全性，舒适性和环保问题。

4.采用先进技术，不断提高机械性能。

1)采用新技术，新工艺，新材料，新结构。

2）提高机械的智能化和自动化程度，用人工操作机械来代替人们笨重的搬运劳动。

3）物流装卸的智能化，将设备的局部自动化，各自独立的应用纳入整个计算机控制和管理网络系统。计算机之间数据采集点之间机械设备的控制器之间以及他们与计算机之间的联系完全做到智能化，及时的汇总信息，做出最优化的决策或指令。

现在有很多称量系统，但是专门用于粮食称量的并不多。传统的称量原理主要是靠力的相互平衡来完成的，而近代由于科学技术的发展，发明了各种各样的传感器，所以先带到称量技术主要借助于这些元器件。现在常用的有市场上的各种电子称，另外还有各式的专用称量设备。这些设备的特点是称量非常方便，因为这些设备可以和其他签字元器件配合使用，最

主要的就是计算机和其他显示设备。它们不但能以数字的形势显示物重，还可以显示出其他你想要的结果。以市场上的电子称为例，它不仅可以显示出物重，而已还可以通过设置单价来显示物品的总价格。

粮食自动称重系统的应用，将节约大量的人力物力，提高生产效率。本系统可以实现对散粮的直接运输，称量，工作效率得到很大的提高，同时本系统可以通过传感器对粮食的重量直接测量。本系统可以对粮食重量进行精确称量，减小了称量的误差。同时此系统可以通过拖挂方式转移场地，实现一机多场地作业，有效地节约了资源。

根据我国的现实水平，结合粮食称重工作的实际需要，我设计了一套 LC-20 粮食自动称重系统，以期降低工人的劳动程度，提高效率，增加经济性。

1.2 设计意义 由于我国是一个农业大国，农业是一个支柱产业，每年有大量的粮食需要流通，传统的称量方法不仅费时费力，而且在运输过程中麻袋易磨损并造成大量的物质浪费。传统称重运输成本高且也会浪费粮食。因此本课题就是为了解决上诉问题儿进行的优化设计。

通过设计对所学的知识结构进行重新整合，将所学知识与工程实际问题想结合，掌握一定的设计方法体系和手段，熟悉国家有关标准与规范，积累一定的时间经验，培养分析问题与解决问题的能力，从而掌握进行科技创新所必需的知识与技能，在整个设计过程中始终把握这一主线，另一方面，通过此设计可以在所从事的专业领域和具体的设计题目中进行相关创新设计，提出新的技术方案。

本课题设计的产品也可以节约大量的人力资源。减少的浪费，同时也提高了工作效率，从而保证了社会再生产顺利循环的高度，协调和解决粮食物流环节链各构成部分存在的问题，促进各构成部分之间的密切衔接，确保粮食物流环节链始终处于良性元转状态，使粮食物流真正做到快捷，高效。因此本系统可以加快粮食的流通速度，有助于他国民经济的发展，本系统采用较先进的科学技术，达到以下几个目标。

1.称量更加方便，称量的整个过程都全部自动化，从粮食的收集，输送，称量，导出全部由机械自动完成，不需要认得帮助。

2.数据的自动处理。每次称量完毕系统会记下结果并进行存储，你可以很方便的查看结果。

3.可以记录多次称量结果并直接显示，同时可进行打印输出。

4.维修方便，对于每部分都有监控元件，并有指示灯和报警器进行提示，以遍对损坏部分进行及时修理。对于意外事故可以紧急制动，来保证安全生产。

此产品可以自由转移场地使称量更加方便，与大型的电子汞相比更加方便，可以在任何地方作业不收地理位置的限制，另外它可以与其他设备配合使用，通用性好，精度高。

第二章 自动称重系统的组成及总统设计 2.1 自动称重系统的原理 输送物料为散装粮食，因此采用皮带式输送机，粮食通过输送带，到达第一个计量漏斗（下端口初时闭合）此过程重进行粗称。当到达规定值时，输送装置自动停止下料。之后转到另一个漏斗输送，这时，第一个漏斗的传感器对其进行精称，称量结束后，气汞迫使下料口打开，粮食通过下料输送带将粮食导出。与此同时，可以完成对粮食称量的结果进行记录和打印。

第二个漏斗重复第一个漏斗的动作，如此反复。

2.2 自动称重系统各部分的组成 粮食自动称重系统包括四个部分组成，两室的输送部分包括输入和输出，称量部分，支撑和行走部分即底盘部分，电气控制系统。这几部分相互配合共同用来完成货物称量。

（1）输送部分主要是输送带将粮食从库中送出，送入称量漏斗内，然后再将粮食导出。粮食送输部分主要是由传送带和电机组成的，传送带的顶端要有一个张紧装置，底部要固定电机，中间部分要用滚筒来支撑。这一部分主要要计算传送带和支撑滚筒的规格参数，确定张紧装置的安装方式。通过计算选定电动机的型号，以及如何实现电动机的前后移动。

（2）称量部分主要由称量漏斗，压力传感器和漏斗支撑部分构成称量漏斗是称量的主要部分，粮食导入漏斗内按设定的数目或直接称出结果并记录下结果。粮食计量部分主要由传感器、两个开门装置组成，传感器是保证粮食装袋准确度的重要装置，选择传感器时可以选择重力传感器，也可以选择流量传感器。传感器的输出信号输入到电气控制部分，电气控制部分输出信号来控制气压缸，从而实现开门装置开关。在粮食装袋的过程中要有人工来辅助完成，因此要选择一个排气装置来除去尘土，为工人提供一个较好的工作环境。设计开门装置、选择传感器和选择气压装置是粮食计量部分的主要工作。这一部分主要由我来完成。

（3）底盘部分主要用于整个系统移动和支撑，实现地理上的转移，从而使其有很大的灵活性，使用起来更加方便。在整个机械部分最主要的就是地盘了，底盘承载着整个自动称重系统，因此，底盘的设计就显得十分重要，在底盘中都是钢结构，都是用焊接连接在一起的，由于要减轻自身重量，这些焊接件都是空心的，因此在设计时要计算这些钢管的规格。在底盘中还有就是转向装置，如何实现机构的上下和左右转向，以及在转向中使用哪种传动方式，最后就是对这种传动方式的计算及校核。由于我们见到的装置是由链传动实现左右摆动，螺杆、螺母实现的上下转动。因次要校核这部分的技术参数、零件规格，还有两个电机的型号。

（4）电气控制部分是称重技术的核心部分，并协调上述三部分工作，使工作顺序完成。称重数据的采集，信号的传递，指令的传达，动作的开始 及时间的安排都是有电气来控制的。在这个系统中最重要的应该是整个电气控制部分，电气部分是实现自动启动的核心，因此必须有一个稳定的电气控制部分。选择电气控制部件十分重要，选择 PLC 或是单片机还是用一个微型电脑在设计时是重点。选择完电气部件编程就是中心任务，完成电气控制部分的同学要完成的主要任务。

称量过程是一个相互配合度过程，它们之间的配合是由电气控制部分来完成的。首先，将称量系统移动到要称量的位置将支腿打开，使输送带到工作位置。按下启动按钮，系统开始工作。对工作的各部分进行扫描：检查支腿是否打开，输送带是否到位等，在各部分就位后开始启动上输送带电机进行输送，粮食输送到称量漏斗，当粮食达到设定的值时，输送带停止输送，并转向另一个漏斗输送。同时第一个称量漏斗开始称量，并记录下称量结果。然后存储。记录完以后电气部分命令漏斗口打开，粮食由下输送带导出。当检测下粮完毕，漏斗口开始准备进行下一次称量。第二个漏斗重复第一个漏斗的动作，如此交替。从乘凉的整个过程来看各部分分工合作，电气部分好比人的大脑对各部分进行调节。电气控制邠是称重技术的核心技术部分，为了保证称重部分与其他设备的有序而协调运行，本系统必须具有通讯功能，以便于和其他设备的联系，同时在称重过程中，要完成入升压，上粮，斗开或关，下粮等多个动作，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性，良好的节能措施，很强的故障诊断能力（如指出故障源的准确位置以便指导迅速排出故障），确保生产的稳定运行。由于本系统各种控制为开关量，而目前流行的可编程控制器 PLC 具有结构小巧，运行速度高，通用性好，可靠性高等特点，非常适合于现场的高温，振动，粉尘等恶劣环境下的开关控制。所以选用 PLC 作为自动控制的核心部件。

2.3 自动称重系统的工作流程 系统设计工作流程:(1)底盘四只腿下方到位，是否到位有接近开关检测，只有支腿到位的情况下，系统才可以进行下一步操作。（2)启动输送带电机，调整输送带高度和位置，此调整可由手控面板来实现，或通过 PLC 程序自动调整到位。（3）上输送带上粮，其前提是漏斗门关闭，输出带到位且正常工作，这些由接近开关检测。（4）转向，斗 1 上粮完毕后，输送带转向斗 2 上粮，上输送带与转向互锁，转向时，上输送带会停止上粮，避免了转向时在两斗间漏粮。斗 2 上粮完毕左转斗，继续上粮，如此反复。（5）上粮多少由仪表设定，当漏斗内的粮食达到设定值时，输送带停止上粮，由压力传感器对粮食进行精称，将信号传递给 PLC，PLC 会显示数值并打印输出。精称完毕后 PLC 给出控制信号，气汞迫使漏斗门打开下粮，下粮完毕后漏斗门关闭。

2.4 自动称重系统输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算 由设计要求知：额定计量能力 20t/h 320*10 /200/100kg hhkg 按每袋 100kg 来进行计算，故可以计算出一袋粮食用时 18s.对于最小的每袋 30kg 来说，每袋用时 5.4s.漏斗最多能盛放 1.5t 粮食.根据手册查询，一般粮食密度为 3 30.68 / ~ 0.83 / t m t m 【6】 取最小粮食密度30.68 / t m计算料仓体积。

可以得到331.52.20.68 /tmt m 表 2-2 常见松散物料的物性参数 名 称 堆积密度（kg/m3）密度（kg/m3）物料内摩擦角 Ψ（°）聚乙烯（粒料）500~600 940~979 35 聚乙烯（粉料）300~400 940~970 35 ~ 38 聚丙烯（粒料）500 900~950 35.5 ~ 37 聚丙烯（粉料）370~450 900~950 35 ~ 36.5 ABS（粒料）500 1580 38 ABS（粉料）480 1010 31 ~ 35 聚苯乙烯（粒料）500~600 1050 35 聚苯乙烯（粉料）500~600 1030 31 ~ 35 聚 酯（粒料）700~800 1165 38 聚 酯（粉料）700~760 1030 31 ~ 35 PTA（粉料）860~1120 1510 35 米 860 1430 29 砂 糖 910 1590 37 大 豆 760 1160 39 小 麦 860 1380 25 尿 素 760 1330 22 离子 交换树脂 840 1475 21.5 小麦堆积角（输送机械设计手册）25°~32°。为了便于粮食的向下容易流动，设计角度必须大于堆积

角，这样才能不产生存积现象【6】。初选料仓堆积角为 45°。

D.初选料仓 1800mm*1500mm，料仓底面积为 211.8*1.5 2.7 S m   E.储料斗选择 600mm*500mm。储料斗底面积为 323.0 5.0 6.0 mS   F.G.图 图 2 2--1 料斗机构 斜菱柱的体积  3 2 2 1 110.91m30.7 2.7 0.3 2.7 0.337.0V       ）（S S S S 式中，V 1—斜棱柱的体积（m3）S 1—料仓底面积(m3)S 2—储料斗底面积 H.所以料仓上面方体体积为 3 3 31 21.30m = 0.91m-2.21m = V-V = V 式中，V2—料仓上面方体体积（m 3）V—粮食体积（m 3）V1—斜棱柱的体积（m3）故方体高度为 3121.30.4 8 22.7mh mm  式中，h1—料仓上面方体高度 I.取料仓正方体高度为 0.5m。

J.储料斗为 600mm× 500mm，按最大量 g 100kg 来计算 331000.148680 /kgmkg m 储料斗底面积为220.6*0.5 0.3 S m  

故储料斗高为 3220.1480.4940.3mh mm  式中，h 2—储料斗高 K.上面的开关门机构在这里占用一定位置，取储料斗高 20.8 h m  综合以上的考虑设计如图 2-2 所示: 图 2.2 料仓机构图

第三章 自动称重电气系统的设计 3.1 自动称重电气系统设计的原则 电气控制设计包括电气原理图和电气设计工艺设计两个方面。电气原理图设计是为了满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制系统设计；电气工艺设计是为了满足电气控制系统装置本身的制造，使用，运行以及维修的需要而进行的生产工艺设计，包括机箱（柜）体设计，布线工艺设计，保护环节设计，人体工学设计及操作，维修工艺设计等。

任何生产工艺过程，机械功能的实现主要取决于电气控制系统的运行，电气控制系统的任一环节的正常运行豆浆保证生产工艺过程，机械功能的实现。相反，电气控制系统的非正常运行将会造成重大的经济损失甚至事故。任何一项工程设计的成功与否必须经过安装和运行才能证明。因此，保证电气控制系统的正常运行首先取决于严谨而正确的设计，总体设计方案和主要设备的选择应正确，可靠，安全及稳定，无安全隐患，这就要求设计者应正确理解设计任务，精通生产工艺要求，准确计算，合理选择产品的规格型号并进行校验。正确的设计思想和工程意识，并进行全面的核算，保证电气控制系统的正常运行。

电气设计的一般原则：

1.最大限度的满足安全生产机械或工业对电气控制线路的要求。

2.在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单，经济：

（1）尽量选用额，常用的，经过实际考研过得环节和线路。

（2）尽量缩短连接导线的数量和长度。

(3)尽量减少电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同的电器元件。

(4)尽量减少不必要的触点，简化电路。在满足动作要求的条件下，电器元件越少其触头也越少，控制线路的故障几率就会越低，工作的可靠性越高。常用的方法有：合并同类触点 利用具有转换触头的中间继电器，将两个触头合并为一对转换触头 利用半导体二极管的单向导电性来有效的减少触头数，对于弱电电控线路，这样既经济又可靠 ④利用逻辑代数进行化简 ⑤尽量减少电器不必要的通电时间。

3.保证控制线路工作的可靠性，选用的电器元件要可靠，耐用，动作时间少，抗干扰性能好。

正确连接电器的线圈，在交流控制电路中不能串联接入直流电器的元件，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。

（a)不合理（b）合理 图 3-1 线圈与接触器的连接 正确安排电器元件及触点位置。同一电器的常开和常闭触点靠的很近，若分别接在电源不同的相上，由于各相的电位不等，当触点断开时，会产生电弧形成短路（a）不合理接法（b）合理接法 图 3-2 线圈与接触器的连接 在控制线路中，采用小容量继电器的触点来断开或接通大容量的继电器的线时，要计算继电器的触点断开或接通容量是否足够，不够时，必须加小容量的接触器或中间继电器，否则工作不可靠。

避免发生触头“竞争”与“冒险”的现象，在电气控制线路中，由于某一个控制信号作用，电路从一个状态转换到另一个状态时，伴随着有几个电器的状态发生变化，由于电器元件总有一定的固定动作时间，往往会发生误动作的情况，触头争先吸和，发生振荡，这种现象称为电路的“竞争”。另外，由于电器元件的固有释放延时作用，也会出现开关发生误动作或不按要求动作的可能性。这种现象称为“冒险”。“竞争”与“冒险”的现象都将造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵。如图所示电路，当 KM 闭合时，K1，K2 争先吸合，只有经过多次振荡竞争吸合后，才能稳定在一个状态上。同样，当 KM 断开时，K1，K2 又会争先断开，产生振荡。

图 3-3 触头的“竞争”与“冒险” 4.接地与接零 接地方式主要有工作接地，重复接地，保护接地。其中工作接地是将三相型星变压器或发电机中性点进行接地的接地方式工作接地适用于三相星接变压器机发电机等电子设备。其接地电阻应小于等于 4 欧姆。

它能降低人体的接地电压，若中性点不工作接地，当某相发生接地故障时，人触及另一相时，人体所受的电压接近于线电压，极为危险。而中性点接地后，人体所受电压接近相电压。能迅速切断故障设备的电源。

同一台变压器供电系统中，不准采用部分设备接零和部分设备接地的混合接法，为了避免接地设备漏电后，接零的设备的外壳上将有较高的对地电压，人触及相对危险。

低压配电系统的保护接地：（A)三相三线制系统（B)三相四线制系统（C)三相五线制系统。三相三线制正在实际应用较少，三相四线制系统中的电器设备外壳多采用外壳接零保护，但中性线过长，或三相负载不对称，或照明负载中使用了有铁芯线圈的气体放电灯时，或中性线上的电流流过中性线上的阻抗时，就会因外壳接零而对地呈现电压，从而对人生安全构成威胁。因此本系统不宜采用。而三相五线制系统是减小中性偏致电压最好的一种方法。并且还可以通过加大中性线截面积使之与相截面积相等，或多设置重复接地等方法来减小中性点的电压。

5.设计的线路应能适应所在电网情况。

在确定电动机的启动方式是直接启动还是降压启动时，应根据电网或配电变压器容量的大小，电压，电流波动范围等因素全面考虑，必要时还应进行详细得计算。

6.应具有完善的保护环节，提高系统运行可靠性 电气控制系统的安全运行主要靠完善的保护环节，包括过载，短路，过流，过呀，失压等，有时还应设有工作状态，合闸，断开，事故等必要的指示信号。保护环节应工作可靠，做到动作准确。满足负载的需要，正常操作，并按调定和调试的要求可靠工作，不发生误动作，稳定运行，能适应环境条件，抵抗外来的干扰等。

7.线路设计要考虑操作，使用，调试与维修的方便。

例如，设置必要的显示，随时反映系统的运行状态与关键参数，考虑到运动机构调整，修

理，设置必要的单机点动，以及必要的易损触头及电器元件的备用等。

8.力求操作，维护，检修方便 电气控制设备：操作方便：操作回路数多，应采用主令控制器，而不能用许多个按钮。维修方便，应设隔离电器，避免带电操作。调试方便，应加方便的转换控制方式。

注意对设计完的线路的审核：能否满足工艺要求，多余环节，产生误动作;保护环节是否完善，设备事故和人身事故，处理故障是否方便安全。

3.2 自动称重电气系统的组成及主要功能 常用的控制线路的基本回路由以下几个部分组成。

（1）电源供电回路。供电回路的供电电源有 AC380V 和 220V 等多种。

（2）保护回路。保护回路的工作电源有单相 220,36V 或直流 220,24V 等多种对线路和设备进行短路，过载和失压保护，由熔断器，热继电器，失压线圈，整流组件和稳压组件等保护组件组成。

（3）信号回路。能够及时地反映或显示设备和线路是否正常工作状态的信息回路，如不同颜色的信号灯，不同声响的音响设备等。

（4）自动与手动回路。电气设备一般都设有自动环节，但在安装，调试及紧急事故的中，控制线路中还需要设置手动环节，通过转换开关或组合开关等实现手动与自动方式的转换。

（5）制动停车回路。切断电路的供电电源，并采取某些制动措施，使电动机迅速停车的控制环节，如能耗制动，电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等。

（6）自锁及闭锁同路。当启动按钮松开后，连接线路保持通电，电气设备还能继续工作的环节叫自锁环节，如接触器串联在线圈电路中，为了保证设备运行正常，只能一台通电启动，另一台不能通电。这种环节叫闭锁环节。为了保证设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电气组件的组合，称为控制回路或二次回路。这些设备要有一下功能：

（1）自动控制功能。由于高压和大电流开关设备的体积很大，一般采用操作系统来控制，合闸，当设备出了故障时，这就需要有一套自动控制的电气操作设备来进行自动控制开关自动切断电路。

（2）保护功能。电气设备与线路在运行中会发生故障，电流或电压会超过允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号，然后对这些信号自动调整（断开，切换等）来保护设备。

（3）监视功能。电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行监视。

（4）测量功能。灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态（有电或无电），如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压，电流，频率和功率的大小等。在设备操作与监视中，传统的操作组件，控制电器，仪

表和信号灯设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在笑醒设备和就地局部控制住的电路中仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。

3.3 自动称重系统电机的启动方式 笼型异步电动机有直接起动和间接起动两种起动方式。

（1）笼型异步电动机的直接起动。直接启动又称为全电压起动，它是直接将电动机通过闸刀开关或交流接触器直接接到电网上的起动。其特点是：设备简单，操作维修方便，只是起动电流较大，会使电网电压瞬间降低而影响其他电器设备的正常运行。一般 7KW 以下的电动机均可直接起动。

（2）电动机的降压起动。降压起动就是降低电动机定子绕组上的电压，当电动机起动后，再回复到额定值，有益于电压和电流成正比，所以降低起动电压可以减小起动电流，避免在电路中产生过大的电压降，减小了对电路的影响，一般在降压起动时的起动电流控制在电动机额定电流的 2 到 3 倍。这种起动方法减少了起动机的起动转矩，但消耗了电源功率，如动作频繁，则电阻的温升很高，所以串联电阻降压起动方法仅适用于轻载或空载场合且系统采用三相五线制系统。

1.电机的选择 电动机选择的基本原则是：

①电动机的机械特性应满足生产机械的要求，要与被拖动负载特性相适应，以保证运行稳定并具有良好的启动，制动性能，对调速有要求时，应合理选择调速方案。

②工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。

③ 电动机的结构形式应满足机械设计要求，选择恰当的使用类别和工作制并能适应周围环境工作条件。

依据：传统滚动轴功率 Y 系列（IP44-IP)为保护等级代号。4-能防止直径大于 1mm 的固体侵入，4-可防止任何方向溅水）封闭式三相异步电动机，它的主要性能及结构特点：效率高，耗电少，性能好，噪声低，震动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为 B 级绝缘（定子绕组的容许温度不能超过 130 度）。结构为全封闭式，自扇冷氏，能防止灰尘，铁屑，杂物侵入电动机内部。冷却方式为 ICO141。用途：适于灰尘多，土扬水溅的场合，如农业机械搅拌机等。

3.4 自动称重电气系统的计算 1.电机功率的确定（1）传动滚筒轴功率计算：

传动滚筒轴功率 P 0 P 0 =P 1 +P 2 ＋ P 3 +P 4

KWKP43.18.01 29.104 f fwv 6.3367 367L0 L367L0 LP QHQ     式中 P 0 传动滚筒轴功率 P 1 空载功率，kw: P 2 水平负载功率，k w.P 3 垂直负载功率，P 4 附加功率 f 托滚阻力系数，取 f=0.03 L 传动滚筒至尾部滚筒的水平中心距，m； L 0 中心距修正值，m 取 L 0 =49m； H 垂直提升高度，m； W 除物料外，输送机单位长度内所有运动部件质量之和，kg/m； 查得 W=25kg/m：

式中 P 4 附加功率，kw； F 1 导料槽阻力，N； F2 犁式卸料器阻力，N； F3 内外清扫器阻力，N； V 带速，0.8m/s； B 带宽，m； ρ物料松散密度，0.68t/m3 ； L 导料槽长度，初选 L=1m； q c 输送带上每米长度物料的质量，kg/m； a 犁式 卸料器阻力系数，取 25； 取 P 0 =0.448+0.84=1.29kw 因此电功率 P= 3.5 自动称重系统电气元件的选择（1）电机的选择...

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