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開題報告
課題名稱
基于西門子PLC的種子包衣機自動控制系統(tǒng)
課題來源
B.社會生產實踐
課題類型
工程設計類
1．選題的背景及意義：
種子包衣是以種子為載體，以包衣設備為手段，將含有農藥、復合肥料、生長調節(jié)劑等有效成份的種衣劑(通常為膠懸液)按一定比例均勻有效地包敷到種子表面的加工處理技術。在種子包衣后的有效期內，它不但給種子的發(fā)芽和幼苗期的生長提供充足的養(yǎng)份，而且可以殺死種子表皮內外的病菌，防止病蟲侵襲，實現(xiàn)播前植保、帶肥下田，達到保苗、壯苗，增產、增收之目的。
國外的種子包衣技術起步早、投入大，發(fā)展快，目前正向著專用化、精細化、自動化、人性化方向發(fā)展。近年來，隨著農業(yè)生產的快速發(fā)展和農業(yè)新品種、栽培新技術的推廣應用以及我國對種子市場管理 力度的加大，對種子包衣質量也提出了越來越高的要求，即種子被種衣劑包裹的面積要求達到80％才算合格，而且包衣合格率要在93％以上。
對于種子包衣機而言，種子與藥劑的均勻供給和精確計量對包衣質量有著非常重要的影響。目前，國內種子包衣設備大多是吸納美國、意大利、德國等早期技術進行研制的，與國外先進水平存有較大差距。因此從根本上扭轉長期低水平重復和關鍵設備大量進口的局面，構建和提升種子加工技術與裝備研發(fā)的技術平臺，滿足我國高產、優(yōu)質、高效農業(yè)生產的用種需求，研究與集成人性化、潔靜化、自動化、優(yōu)質高效的現(xiàn)代種子加工成套技術裝備已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢，研究基于PLC的種子包衣機控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。
2．研究內容擬解決的主要問題：
（1）掌握種子包衣機的工作原理，研究人性化操作和自動化調控技術，并確定相關參數(shù)；
（2）種子與種衣劑連續(xù)、同步、均勻供給技術與精確計量控制技術研究；
（3）生產率，容重，種藥混配比等生產參數(shù)與供種裝置、供液系統(tǒng)等工作部件關聯(lián)匹配特性研究；
（4）設備運行安全性和包衣作業(yè)過程監(jiān)控技術的研究；
（5）多部件協(xié)調組合控制技術研究；
（6）控制系統(tǒng)結構原理研究及硬件確定與選型；
（7）研究并編制系統(tǒng)控制軟件和監(jiān)控軟件；
3．研究方法技術路線：
電控系統(tǒng)是包衣機的關鍵部分，控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響包衣機作業(yè)質量的高低和使用性能的好壞?；赑LC的種子包衣機的控制系統(tǒng)是自動化設備的重要組成部分。本課題設計了以PLC為控制核心，以觸摸屏為人機交流窗口，并結合軟件、變頻、傳感等技術的自動控制系統(tǒng)。重點進行了系統(tǒng)硬件選型設計、系統(tǒng)監(jiān)控軟件與系統(tǒng)控制軟件設計及主要工程技術問題研究，并對設備性能檢測結果進行綜合分析。解決了現(xiàn)有包衣機電控系統(tǒng)簡單粗放，包衣作業(yè)質量差等問題，實現(xiàn)了包衣作業(yè)部件保護、種藥精確計量、作業(yè)自動控制、安全生產和人性化操作。
（1） 包衣機控制系統(tǒng)總體設計：提出包衣機控制系統(tǒng)的設計要求及主要指標，研究分析包衣作業(yè)工藝流程，進行了系統(tǒng)總體技術方案設計，并對機械部件執(zhí)行結構及工作原理進行分析；
（2） 控制系統(tǒng)硬件選型和設計：完成PLC選型及其I/O口電路設計、觸摸屏選型、變頻器選型、各類傳感器選型及電控柜設計等；
（3） 控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件設計：人機交流界面選用TP170A型觸摸屏，采用SIMATIC Pro Tool/Pro CS組態(tài)軟件設計系統(tǒng)監(jiān)控軟件；
種子包衣機系統(tǒng)控制軟件設計：完成系統(tǒng)控制軟件流程圖和工作部件及功能模塊設計及種藥供給控制設計，實現(xiàn)各工作部件的有機組合，按序啟閉，協(xié)調工作，并可實現(xiàn)故障保護，報警提示等功能。
4．研究的總體安排和進度計劃：
時間（第 周）
工作內容
第一周
課題調研，查閱資料，熟悉有關軟件的應用功能
第二周
完成開題報告及外文文獻翻譯
第三周
閱讀文獻，掌握種子包衣機的基礎知識
第四周
閱讀文獻，掌握PLC，HMI的基礎知識
第五周
擬定PLC控制種子包衣機控制系統(tǒng)總體設計方案
第六周
繪制PLC控制種子包衣機的工作原理圖
第七周
進行相關計算，確定主要元器件的技術參數(shù)
第八周
進行系統(tǒng)硬件設計
第九周
進行系統(tǒng)軟件設計
第十周
繪制控制系統(tǒng)圖
第十一周
撰寫畢業(yè)設計說明書
第十二周
完成論文初稿并檢查，送交指導教師批閱
第十三周
論文修改結束并定稿，準備答辯相關事宜
5．主要參考文獻：
[1]楊文煥.電機與拖動基礎[M].西安電子科技大學出版社，2008
[2]李金城.三菱FX2N PLC功能指令應用詳解[M].電子工業(yè)出版社，2011
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[4]郁有文.傳感器原理及工程應用[M].西安電子科技大學出版社，2014
[5]周軍.電氣控制與PLC[M].機械工業(yè)出版社，2007
[6]高鐘毓.機電控制工程[M].清華大學出版社，2011
[7] 張萬忠、劉明芹.電器與PLC控制技術 [M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.
[8] 李發(fā)海、王巖.電機與拖動基礎[M].北京：清華大學出版社，2008.
[9] 鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術[M].重慶:重慶大學出版社，2008.
[10] 王田苗,丑武勝.機電控制基礎理論及應用[M].北京:清華大學出版社，2003.
[11] 張鳳珊,祖龍起.電氣控制及可編程序控制器[M].中國輕工業(yè)出版社2003.
[12] 袁任光.可編程控制器(PC)應用技術與實例[M].廣州:華南理工大學出版社，2001.
[13] 王衛(wèi)星，傅立思，孫耀杰.可編程控制器原理及應用[M].北京:中國水利水電出版社，2002
[14]王啟義.中國機械設計大典[M].南昌：江西科學技術出版社，2002
[15]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004
指導教師意見：
該同學查了與畢業(yè)設計相關文獻，并對文獻進行閱讀，比較，分析和綜合，對問題的研究狀況進行了綜合敘述。文獻的搜集，整理，分析為完成畢業(yè)設計奠定了基礎。所查文獻符合預定工作量。該同學認真了解了基于西門子PLC的種子包衣機自動控制系統(tǒng)設計的目的和意義。研究思路清晰，方法可行，總體進度安排合理。同意開題。
指導教師簽名： 年 月 日
教研室意見：
通過，同意開題
教研室主任簽名： 年 月 日
學院意見：
教學院長簽名： 年 月 日
世界最新機械設計理念
來源:中國科技期刊
摘要:根據(jù)目前國內外設計學者進行機械產品設計時的主要思維特點，將產品方案的設計方法概括為系統(tǒng)化、結構模塊化、基于產品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機聯(lián)系，提出產品方案設計計算機實現(xiàn)的努力方向。
關鍵詞：機械產品方案設計方法發(fā)展趨勢
設計文件是將語義設計網作為設計工具，在其開發(fā)的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現(xiàn)了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。
系統(tǒng)化設計方法
系統(tǒng)化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需完成的任務。
系統(tǒng)化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221技術系統(tǒng)和產品的開發(fā)設計方法。
1. 將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎，從產品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發(fā)各階段的技術目標和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
2. 將產品看作有機體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現(xiàn)功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統(tǒng)結構。
3. 將機械設計中系統(tǒng)科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。
由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設計方法。
4. 設計元素法
用五個設計元素（功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。
5. 圖形建模法
研制的“設計分析和引導系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。
將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現(xiàn)關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現(xiàn)了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。
6. “構思”—“設計”法
將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解?！霸O計”階段的工作則是具體實現(xiàn)構思階段的原理解。
將方案的“構思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現(xiàn)，并將“結構元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯(lián)接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現(xiàn)有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。
7. 鍵合圖法
將組成系統(tǒng)元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現(xiàn)功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。
提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。
本結構應該具有標準化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。
網絡技術的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設計與制造，以及從用戶對產品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現(xiàn)成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實現(xiàn)產品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中，虛擬現(xiàn)實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案設計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達國家正著力于研究超媒體技術、產品數(shù)據(jù)交換標準STEP，以及標準虛擬現(xiàn)實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標準交換格式)在產品設計中的應用。
機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現(xiàn)、智能化設計和滿足異地協(xié)同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設計學者也已意識到CAD技術與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。
基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產品的方案設計。
機械系統(tǒng)的方案設計主要是依據(jù)產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統(tǒng)方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
基于西門子PLC的種子包衣機自動控制系統(tǒng)設計
DESIGN OF AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR SEED COATER BASED ON SIEMENS
摘要
種子包衣是利用種子包衣機，把粘著劑包裹在種子表面的一種手段。種子包衣的方法是將含有、微肥、等種子包衣劑，按適當在種子外面。目前，在國內包衣設備中，由于電子控制系統(tǒng)過于簡單廣泛，而不能準確控制藥物量的劑量，也不能保證各個部分工作的協(xié)調性，因此嚴重降低了種子包衣的質量，難以滿足現(xiàn)代化農業(yè)生產對高質量種子包衣機的需求。為實現(xiàn)高質量的種子包衣，滿足現(xiàn)代化農業(yè)生產的高要求，本設計研究了一款新一代的種子包衣機。
基于種子涂層技術發(fā)展的背景和主題選擇的背景，本文分析了涂層過程設計，PLC的設計控制核心觸摸人機界面的通訊窗口，結合軟件，頻率，感應技術等自動控制系統(tǒng)。本畢業(yè)設計著重介紹了系統(tǒng)硬件選擇設計，系統(tǒng)監(jiān)測軟件，系統(tǒng)控制軟件設計和大部分工程技術問題，對設備性能測定結果進行了綜合分析。解決了現(xiàn)有種子包衣機電子控制系統(tǒng)簡單廣泛，包衣質量差等問題，實現(xiàn)涂料部件保護，藥物精密測量，自動操作，和人性化運行。
關鍵詞 種子包衣機；自動控制；PLC
Abstract
The seed coating is a means of wrapping with a special seed coating machine and then using an adhesive agent. The seed coating is a method of coating a seed pack containing non-seed material such as insecticides, micron fertilizers, growth regulators Clothing, wrapped in an appropriate proportion outside the seed. At present, in the domestic coating equipment, because the electronic control system is too simple and extensive, and can not accurately control the dose of drugs, can not guarantee the coordination of the work of all parts, thus seriously reducing the quality of seed coating, it is difficult to meet the modern agriculture Production of high quality seed coating machine needs. In order to achieve high quality seed coating to meet the high demand for modern agricultural production, this design has studied a new generation of seed coating machine.
Based on the background of the development of seed coating technology and the background of the theme selection, this paper analyzes the design of the coating process, PLC design and control the core touch the man-machine interface communication window, combined with software, frequency, induction technology and other automatic control system. The design of the hardware design, system monitoring software, system control software design and most engineering and technical problems are introduced, and the results of the equipment performance are analyzed synthetically. It solves the problems of the simple and wide electronic control system of the existing seed coating machine, the poor quality of the coating and the like, and realizes the protection of the coating parts, the precision measurement of the drug, the automatic operation, the safe production and the humanized operation.
Keywords seed coating machine automatic control plc
I
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2研究目的及意義 1
1.3選題背景 1
1.4我國種子包衣設備基本類型 2
1.5主要研究內容 3
2 總體機械方案介紹 4
3 種子包衣機電氣部分設計 6
3.1 種子包衣機控制方案 6
3.2 種子包衣機傳感器的選擇 6
3.2.1光電傳感器 7
3.2.2液位傳感器的選擇 8
3.3 24V直流電源選擇 9
3.4繼電器控制與PLC控制的比較 10
3.5 PLC和變頻器的選擇 11
3.5.1 PLC的選擇 11
3.5.2 變頻器的選擇 12
3.6 硬件電路設計 13
3.7 程序設計 16
4系統(tǒng)維護與故障處理 22
4.1 軟件調試 22
4.2 程序調試記錄及結果分析 22
5配置的設計 23
5.1 配置軟件概述 23
5.2 組態(tài)軟件的功能特點 23
5.3 建立用SIMAT IC Pro Tool / Pro CS組態(tài)畫面 23
5.3.1人機通訊軟件 23
5.3.2系統(tǒng)監(jiān)控軟件 24
6 基于自動系統(tǒng)種子包衣機設計優(yōu)越性 27
結論 28
致謝 29
參考文獻 30
II
1 緒論
1.1 引言
種子和土地，水組成農業(yè)生產的三個基本要素，種子通過再加工它的優(yōu)良的生物學，遺傳特征就可以充分保留，還可以大大提升種子的商品價值，擴大了市場競爭能力。“九五”期間，國家開始實施“”，把提高作物種子選拔加工率和涂裝率作為實施“種子工程”突破口[1]。要生產出高質量的種子，包衣設備的研發(fā)顯得尤其重要，直接決定最后農業(yè)的收成。經過包衣后的種子，含有充分的營養(yǎng)，能夠保證種子萌發(fā)和幼苗生長，起到，增加收入的目的。據(jù)，種皮可以增加8％?10％的存活率[2]。因此種子包衣設備的好壞，將直接影響農業(yè)生產收入的高低。本畢業(yè)設計研究以PLC為基礎的種子包衣機控制系統(tǒng)。
1.2研究目的及意義
由于西方發(fā)達國家，種子包衣技術起步早、發(fā)展迅速，流入市場快，我國想從根本上扭轉長時間低層次反復和技術不到位的情況，需要建立和健全種子加工技術研發(fā)平臺，來滿足中國高產并且高效的農業(yè)生產需求。為此，研究人性化，清潔自動化，高品質高效率的種子加工技術已成為行業(yè)發(fā)展的趨勢。這些年來伴隨著農業(yè)生產和新農業(yè)品種的迅速發(fā)展，新技術的種植和應用越來越受歡迎，國家在種子的市場管理上，在種皮包衣的質量方面也提出了相當高的要求[3]。對于種子包衣機來說，藥物和種子的均勻分布和精準計算對包衣的質量有相當重要的影響。利用杠桿傾斜的原理來控制藥物和種子的互相混合。在種子的供應方法，構件設計，測量精度控制等方面都很完善，藥物供應相對統(tǒng)一，但是連續(xù)性差，同步性差，不能同時生產，各方面工作的配合不好，很難保證設備的安全和設備的運行結果，所以包衣合格率大多都小于92％，所以我國的種子包衣設備有很大的發(fā)展前景。
上個世紀九十年代初，很少有制造商把定量泵用于包衣操作，雖然之后結構原理有所完善，但調節(jié)性差，精度較低。與此同時，按照當時社會的對農作物的要求，國內的包衣設備不能把藥物和種子的控制的非常好，經常有浪費種子的情況出現(xiàn)，使種子包衣的質量得不到提高，很難滿足現(xiàn)代化農業(yè)生產的需求。因此，研發(fā)一款新一代的種子包衣機，是實現(xiàn)高質量的種子包衣技術的關鍵，這也是本畢業(yè)設計的真正目的。
1.3選題背景
我國現(xiàn)代化農業(yè)生產的重要工作之一就是設計一款新一代的種子包衣設備。本畢業(yè)設計研發(fā)了一款以PLC為基礎的包衣機自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了種子和包衣劑的精確分布，嚴格控制包衣劑的劑量，對設備運行的穩(wěn)定性和操作人員的安全性負責，實大大提高了包衣機自動化操作的精確性，有效提高種子包衣的質量，滿足了農業(yè)生產的需求，提高了的效率，對保障國家糧食質量和安全具有重要的意義。
1
1.國外種子包衣機發(fā)展概況
國外發(fā)達國家的種子包衣技術發(fā)展較早，種子包衣設備正在朝著，人性化的方向[4]。主要涂裝設備制造商有：HBGD公司，RUIER公司，KTYO公司，GUSDESOK公司，PESXUS公司，IMBRNHUJID公司。
2.國內種子包衣機發(fā)展概況
我們研究種子的過程比較長，從20世紀年代開始研究種衣劑配方，到年代進行，到年代生產應用。目前，我國種子已廣泛用于玉米，大豆，小麥，大米等田間作物和番茄，黃瓜等蔬菜作物。我國經歷了引進，仿造，消化，吸取，最后自我發(fā)展的進程?，F(xiàn)在，我國已有30多家制造商，研究機構。
這幾年來，我國自主研發(fā)的種子包衣機逐漸向國際靠攏，總的來說主要有以下幾個特點：
（1）機械傾翻桶具有旋轉葉輪給料機構，采用了定時定量的計量泵，在增加壓力的同時進行送料操作并且攪拌種子，使測量的數(shù)據(jù)更加準確。
（2）一些設備采用多次噴霧混合工藝，最多可達10次，涂層合格率大大提高，即使表面不均勻，形狀特殊，顆粒小種子涂層合格率可達100％[5]。
（3）攪拌機或滾筒結構也應用于某些攪拌部分。一些設備的直徑和長度都很大，所以在大量生產的情況下，包衣機的種子和藥劑混合時間可以達到30分鐘左右，最終涂層的種子就成膜，從而節(jié)省了干燥設備的使用。
（4）部分涂布機可以實現(xiàn)涂裝操作，也可以進行種子造粒操作，達到雙重目的。
（5）電氣系統(tǒng)采用工業(yè)控制技術的方法，實現(xiàn)種子和藥的精確比例控制，降低了人為操作而產生的誤差，保證了種子的質量。
1.4我國種子包衣設備基本類型
1.種藥機械翻斗供給型
這種形式的包衣機主要采用機械傾覆桶式定時定量供應和藥匙式種子供料方式供料，與左右桶組合物相同的軸上固定著沙丘。當種子進入右邊（左）桶時，并達到了所要求的份量后，自動翻起，再從右（左）桶的種子倒出來，左（右）桶繼續(xù)進行種子稱量，進行交替并循環(huán)的工作。同時用種子定量給料裝置通過連桿機構連接到分配機構，該連桿機構可以用于從藥盒中與地鏟取藥劑并進入裝置。這種方法比較簡單，但是這樣的話更麻煩，藥物的準確性和不理想，種皮和種子喂養(yǎng)系數(shù)的變異系數(shù)非常大。為了滿足與醫(yī)藥類型混合的要求，還必須配備幾套不同體積的藥匙，方便交換。此外，種子包衣劑的粘度相對較大，藥物殘留物中藥物殘留物每次都相同，影響混合比的穩(wěn)定性。這種形式的包衣機使用，開關簡單，。這種包衣機有三種基本形式：
①滾筒噴霧式包衣機
這種類型的包衣機是應用最的機型之一。它主要利用在旋轉盤中，完成藥物和種子的，為了使最后的敷料更加的均勻。包衣劑采用高壓空氣進行霧化，然后形成的液體經過噴嘴霧化的方式進行噴射，這種包衣機特點是有效預防種子表皮損害，所以這款包衣機不僅可用作種子包衣，而且可用作對種子進行特殊形式的藥物治療。
②甩盤霧化式包衣機
該種包衣機利用甩盤霧化的原理，利用離心霧化的原理將包衣劑霧化，然后均勻的包裹在種子的表面。它的優(yōu)勢是使用霧化噴劑技術對種子無任何損害， 包衣劑又能完全包裹住種子，種子的存活率得以提高[6]。
2.種藥連續(xù)供給型
此類的包衣機在結構上摒棄了傳統(tǒng)的人工操作供藥和機械供藥帶來的包裹不均勻性，而采用連續(xù)供給型，可以科學而且規(guī)范的計算用量，再用于醫(yī)藥，在準確度方面有了保證。
1.5主要研究內容
1.種衣劑
這是一種用于種子處理，由殺蟲劑、、生長調節(jié)劑等添加劑組成的新型種衣劑。這種種子包衣劑把種子，與形膜劑在種子上成一層均勻的膜，這種膜在，粘度，pH值，毒性和生物活動有特定的要求，不管經過多長時間都能保存完整[7]。本畢業(yè)設計研究的種子經過涂層處理后，具有預防疾病，防治害蟲和促進農作物發(fā)育的綜合作用，效果通常明顯優(yōu)于普通敷料劑。
2.本課題參考并吸收國內外先進科技在自主研發(fā)領域的學說，研究設計JY-5新一代種子包衣控制系統(tǒng)，主要研究內容如下：
（1）種子和種子包衣劑連續(xù)，同步，均勻供應技術和精確的測量控制技術研究；
（2）生產效率，體積密度，混合方式等生產參數(shù)及供應裝置，供液系統(tǒng)等部件匹配特征研究；
（3）研究人員操作和自動化控制技術，并確定相關參數(shù)；
（4）設備運行安全和涂裝操作過程監(jiān)控技術研究；
（5）多組分協(xié)調控制技術研究；
（6）控制系統(tǒng)結構和硬件設計與選型；
（7）系統(tǒng)控制軟件和監(jiān)控軟件的研究與準備；
（8）控制系統(tǒng)抗干擾技術研究。
2 總體機械方案介紹
種子包衣機由種子裝置、供給系統(tǒng)、種子與系統(tǒng)、回轉、攪拌、電氣等組成, 其結構見圖2-1。
圖2-1種子包衣機結構圖
1 種子定量供給裝置
該裝置的組成主要由葉斗式、變頻器、、等。喂料器為8片葉片相互結構, 采用, 轉速范圍為4～38r/min, 理論上容積可達11200mL, 充滿可選0.6。
2 種衣劑定量供給系統(tǒng)
主要由儲存桶，柱塞計量泵，變頻器，調壓罐，液體監(jiān)測器和管道等部件組成。用逆變器控制計量泵從存儲罐提取液體，經過后通過液體送到混合室。額定流量250 L/h，采用變頻，泵速10?96 r/min。液體監(jiān)測器，用于過程的存在[8]。
3 種子與種衣劑混合系統(tǒng)
主要由混合室，投擲盤馬達，同步齒帶，投擲板，進入液管，液體等部件，系統(tǒng)采用高速上下雙擲板結構，從種子到投擲盤的旋轉的種子被均勻地投擲。液體霧化板為波紋結構，種子包衣劑通過液晶管在離心力作用下進入液體霧化，與種子進行充分接觸，提高了包衣的質量。
4 回轉清淤機構
該機構主要由、毛刷、等組成。尼龍齒圈在下, 帶動毛刷把粘貼在混合室內斜壁上的種子和藥劑去除, 同時也起到一定攪拌作用，有利于設備的再次利用，延長了設備的使用時間[9]。
5 攪拌推送系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由，攪拌機構，傳感器等組成。 錘和新月形葉片的螺旋角度為45°。藥物的混合物由龍推動，進一步接觸在罐中，摩擦，使種子表面的種子包衣劑均勻包裹，最后將物料從機器中取出。口中有一個阻力型傳感器，用于監(jiān)測罐體物料堵塞情況。
3 種子包衣機電氣部分設計
該裝置的電氣控制系統(tǒng)是以可編程控制器PLC為控制核心，液晶觸摸屏為人機交互界面，結合相應的軟件，變頻裝置，流量監(jiān)控器等對整個包衣操作進行控制。
3.1 種子包衣機控制方案
首先，把生產力，種子堆積密度，種子混合比等參數(shù)輸入觸摸屏。PLC接收程序，計算進料器和計量泵的運行頻率，即進料量和用量。在自動操作過程中，種子包衣劑由計量泵從罐中取出，然后由泵通過調節(jié)罐擠壓到液體流量監(jiān)測器，然后進入混合室通過液體霧化板離心霧化。當顯示器檢測到有液體存在時，系統(tǒng)會自動啟動其他工作部件。延遲后，進料器開始進料，種子落入混合室，與霧化后的種子包衣劑接觸并充分的混合。在疏浚室中的粘合劑把斜面上的藥刷混合物刮掉。種子混合物進入混合系統(tǒng)，然后充分攪拌，推到排出口。如臨時倉庫無材料，傳感器信號的預期水平，進料停止，延遲幾秒鐘后停止計量泵，以方便料料混合，然后在風暴停止后延遲幾秒鐘。當高電平傳感器發(fā)出信號，液體開始流動，液體流量檢測器檢測液體，幾秒鐘后開始送料，攪拌。如果材料堵塞在攪拌槽中，阻塞傳感器發(fā)出啟動防堵防護程序的命令，所有工作部件停止，直到故障排除。
3.2 種子包衣機傳感器的選擇
1傳感器簡介
機械開關的速度低，準確度差，檢測時容易對象，壽命短等缺點。
2傳感器的特點
當接觸器的主觸點焊接或釋放延遲時，限位保護將失敗。因此，在某些重要設備中，需要設置超沖程后備保護。本課題用光電傳感器代替跳閘開關。光電傳感器具有下列優(yōu)點：
(1) 具有工作區(qū)域自我診斷和穩(wěn)定性說明，可以及時通知工作狀態(tài)可靠；
(2) 外部控制端子的設置可隨時接受PLC的檢測指令，可以在運行前檢查光電開關是否運行正常；
(3)光電開關響應速度高達0.1m/s，每分鐘檢測50多萬次；
(4)采用特定的集成電路和先進的SMT表面貼裝技術，非?？煽浚?
(5) 體積小，質量輕，安裝方便，具有短路自我保護功能。
傳感器有三種信息技術，首先是信息的收集，然后是信息的傳輸，最后是信息的處理。在現(xiàn)代化自動檢測系統(tǒng)中，傳感器能對各種參數(shù)進行生產監(jiān)控，實現(xiàn)自動控制。傳感器應用的系統(tǒng)圖如圖3-1所示。
模擬
傳感器
A/D
轉換器
數(shù)字
計算機
D/A
轉換器
模擬
控制器
傳感器
電子線路測量
顯示裝置
電源
圖3-1 傳感器應用的系統(tǒng)框圖
3.2.1光電傳感器
光電就是把作為檢測元件的傳感器。生活中普遍使用的光電傳感器如圖3-2所示。光電傳感器一般由光路，光源和光電元件三部分組成。光電傳感器的結構簡單方便，被廣泛運用于檢測系統(tǒng)的控制領域。光電傳感器常用光源為發(fā)光二極管，鎢絲+濾光片，使用它作為種子包衣機材料的光電控制是合理的。目前，有兩種類型的光電傳感器分別是和型傳感器。如果選擇了傳感器，則輸出電流流向傳感器，如果傳感器連接到PLC，則電流從傳感器輸出流向PLC。而NPN傳感器的輸出電流是從PLC流向傳感器的。所以本畢業(yè)設計選擇用型傳感器，檢測距離為5mm。
圖3-2光電傳感器外形圖
圖3-3光電傳感器的接線圖
一般光電式傳感器含三根線（紅色、黑色、白色）或（棕色、藍色、黃色），接線一般用與棕色接電源的，黑色與接電源的，白色與接信號線，光電傳感器的接線圖如圖3-3、圖3-4所示。
圖3-4傳感器與PLC接線圖
3.2.2液位傳感器的選擇
根據(jù)所選傳感器的設計要求，根據(jù)使用液體和液體中的要求，并考慮到對的影響，因此選擇傳感器U9ULS系列，如圖3-5所示。使用比較普遍的是U9ULS系列超聲波液位傳感器。不銹鋼傳感器采用，無間隙不會泄漏，不受溫度，壓力，和液體等參數(shù)的影響。在大部分情況下，電子設備安放在鑄鋁，NEMA4/NEMA6和防液體中。
圖3-5液位傳感器
U9ULS有以下特點：
（1）可應用于各種液體
（2）從氣泡，蒸汽，雜質等因素沖擊湍流后。
（3）121in長度（303.3cm）
（4）可以安裝在頂部,側面或底部
工作原理：U9ULS系列的基礎是超聲波理論。當超聲波在空氣中迅速傳播時，會不斷減弱。相反，超聲波要是在液體中，傳播性能會非常好。當另一端接收到有效的信號時，它發(fā)送一個，指示存在液體。該信號被傳送到繼電器，導出輸出信號。
U9ULS - 100系列產品具有優(yōu)異的傳感器探頭性能，300°C的溫度和1000PSI的壓力在良好的工作情況下。
U9ULS-10系列產品更接近畢業(yè)設計的性能，探頭頂部設計成凹口形狀。控制電路設計安裝在可以遠程控制位置的小范圍密封結構中[10]。
特點：10A繼電器輸出，115 / 230V交流，12V直流或24V直流輸入，高增益無需精度，工作溫度可達300長度可達151.5CM。
表3-1 主要技術指標
輸入電壓
115/230V AC，50/60HZ或12/24V DC
U9ULS—10系列增益
300：1
U9ULS—100系列增益
1000：1
U9ULS—10系列輸出
10 A DPDA繼電器滅火兩線制，4ma-干；20 ma- 濕
U9ULS—100系列輸出
10 A DPDT繼電器
延時
0.5s
重復性
2mm
外殼
NEMA 4/NEMA 7,防液防爆罩，環(huán)氧涂層，鑄鋁。
3.3 24V直流電源選擇
1.作用：為耗能設備供應動力來源，輸入220V24V直流[6-7]。24V直流電源是種子包衣機的動力關鍵，所需的輸出要持續(xù)穩(wěn)定，更要具備過壓。因此選擇明緯S-60-24單組輸出開關電源,如圖3-6所示。
圖3-6明緯S-60-24單組輸出開關電源
2.產品特點：具有短路、過載保護，開關工作頻率77KHZ。
3.其主要技術參數(shù)如下：
直流電壓：24V
額定電流：2.5A
額定功率：60W
輸入電壓：220V
頻率范圍：47~63Hz
效率：79%
工作溫度：-10 - +60℃
工作適度：20-90%RH
尺寸：159*97*38MM（L*W*H）
3.4繼電器控制與PLC控制的比較
在工業(yè)自動化方面，可編程控制器已成為大多數(shù)自動化控制設備的基礎，給工業(yè)設備控制提供了極大的方便。運用PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)與運用繼電器的傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)相比，前者在操作和控制精度方面具有難以想象的優(yōu)勢。
1 繼電器控制系統(tǒng)存在的缺點
目前，繼電器的使用已經包含家庭和工業(yè)的大多數(shù)領域。它們與以前的產品相比較而言具有更好的可靠性。然而，所謂人無完人，繼電器控制系統(tǒng)也有以下幾個缺點：
（1） 傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯電路，安裝接線比較復雜，電路有時會短路。此外，繼電器觸點的個數(shù)有限，靈活性和可擴展性收到限制。
（2）大量使用機械觸點，當觸點打開或關閉過于頻繁時，設備的電弧會損壞，反復的摩擦也會使設備的壽命變短。
（3）在控制速度方面，機械接觸過多會發(fā)抖，給系統(tǒng)帶來隱患。
2 可編程序控制器控制系統(tǒng)的優(yōu)勢
PLC的體積小，可以輕輕松松完成序列邏輯排列，數(shù)字計算等功能，通過輸入輸出接口，PLC可以建立生產機械數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)生產過程的。尤其是現(xiàn)在時代的到來，PLC功能的擴展，具有比較好的的能力，因此在大部分行業(yè)中得到廣泛的應用。
（1）順序控制
在PLC中應用最廣泛的就是順序控制。順序控制具有編程靈活，易于維護的好處，可以實現(xiàn)獨立且多方位的控制。它的基礎就是操作按鈕，限位開關等傳感器信號，這些信號控制設備的機械化運動，從而實現(xiàn)生產線的自動化。
（2）閉環(huán)過程控制
閉環(huán)過程就是使用PLC控制系統(tǒng)，其功能由完成，系統(tǒng)由決定，不受組成部件的影響，可以同時控制好幾個控制回路和控制參數(shù)。
（3）運動位置控制
數(shù)控機床的控制和管理也要依賴于PLC。在加工行業(yè)，可編程邏輯控制器和數(shù)控一起完成機床運動位置控制，其功能是接收輸入的信息并且計算相應的裝置。
綜上所述，選擇PLC對鉆銑床進行最合適的改造。
3.5 PLC和變頻器的選擇
3.5.1 PLC的選擇
(1) PLC的介紹
可編程控制器是為工業(yè)應用設計的電子系統(tǒng)的數(shù)字操作。它是現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一，用于控制過程，引導工業(yè)環(huán)境。它易于操作和并且具有較高的可靠性。西門子在20世紀末推出了SIMATIC S7-200系列PLC，性能高，性強，抗振動強，工業(yè)環(huán)境適應性好。廣泛應用于電力，汽車，，專用機床，包裝機械，，智能建筑等領域。
（2）PLC選擇
在PLC系統(tǒng)設計中，首先要確定控制程序，接下來就是本畢業(yè)設計的PLC控制設計的選擇。PLC及相關設備應整合標準，依靠成熟可靠的系統(tǒng)和配置，與設備的控制兼容。所以，工程設計選擇和估算應詳細分析過程特點以及控制要求，然后估計一下輸入和輸出點的個數(shù)，所需的內存容量，選擇更高性價比的控制系統(tǒng)。
PLC選項包括以下內容：
1.輸入/輸出（I / O）點的估計。
2.內存容量估算。
3.選擇控制功能，包括計算功能的選擇，編程功能，診斷功能和處理速度。
在此轉型中，根據(jù)銑銑機控制要求可以獲得PLC的輸入輸出。有關I / O分配表，請參見表3-3。
從該PLC的輸入輸出可以看出，PLC的輸入必須大于17，輸出必須大于15個。但機器控制電路電壓電平較大，所以PLC的選擇要注意PLC的。所以選擇西門子S7-200 CPU226最合適。
(3) S7-200的簡介
S7-200PLC工作原理通過以下兩方面說明。
循環(huán)掃描操作模式
PLC采用循環(huán)掃描操作模式，無論用戶程序運行還是不運行，都反復進行循環(huán)掃描，并且立即執(zhí)行分派的任務。每個周期經歷的時間稱為，每一個掃描周期分為五個，每個會話完成不一樣的任務。
1.PLC工作流程
PLC通上電源之后，系統(tǒng)內各種各樣任務的處理和執(zhí)行按照一定的順序進行。這個過程是循序漸進的，包括初始化，CPU自我信息處理，與外部設備的交流信息，執(zhí)行用戶關鍵程序，對輸入和輸出信息進行處理，PLC循環(huán)掃描，執(zhí)行上述過程直到關機。工作流程如圖3-7所示。
2.用戶程序掃描過程
PLC的工作進度和CPU的運行，CPU帶有兩種工作模式：停止模式和運行模式。
圖3-7 PLC的工作過程
在掃描周期中，停止模式和運行模式之間的區(qū)別主要是RUN程序執(zhí)行，STOP模式不執(zhí)行用戶程序。PLC循環(huán)掃描可分為三個階段，即，程序執(zhí)行和輸出。
PLC將CPU模塊，I/O模塊和電源安裝在中，并將電源和放在CPU模塊的頂端子蓋中。有輸入端子和傳感器電源，右前蓋帶有工作模式，模擬調節(jié)電位器和擴展I/O連接接口。在模塊左側配有LED指示燈，存儲卡和通訊口。
3.5.2 變頻器的選擇
（1）變頻器的工作原理
變頻器是由功率來控制的裝置，該裝置通過功率半導體的開關功能將工作頻率變換為另一種頻率。逆變器的電路一般由整流器，中間直流母線和變頻器三部分組成。變頻器分類主要有以下幾點：
1.轉化分類
AC-DC-AC轉換器：首先，它會通過將直流頻率變?yōu)樵俚街绷?，然后將直流轉換成和電壓可調的交流電，廣泛應用于通用變頻器，頻率AC將直接轉換為頻率可調AC，也稱為直流變頻器。
2.根據(jù)主電路工作方式
電壓式變頻器，電流式變頻器。
3.按工作要點
U/f控制變頻器（控制），SF控制變頻器（控制），VC控制變頻器（Victory Control 控制矢量控制）。
(2) 變頻器的選擇
變頻器的選擇包括兩種型號的選擇和自帶容量的選擇，選擇的原則是變頻器的功能特性必須保證裝置運行過程的可靠性。為了實現(xiàn)大轉速比的恒轉矩轉速，常常采用增加通用變頻器的容量的方式來實現(xiàn)。為了生產高精度動態(tài)性能和響應速度快的裝置，應使用矢量控制或直接轉矩控制通用變頻器。
選擇變頻器時請選擇以下選項：
1.變頻器用途：恒壓控制或恒流控制。
2.變頻器用屏蔽電纜與電機相連 ,電纜屏蔽層需要接地。
3.電機的啟動加速特性受到變頻器額定的限制，轉矩值小于一般電源的轉矩值。當啟動轉矩較大時，選擇較大的變頻器或增加電機和變頻器的容量。
對于各種考慮因素，決定采用siemens420變頻器控制主軸轉速。
siemens420變頻器介紹
西門子M420系列是用于控制速度的變頻器。這種變頻器采用器控制,利用晶體管(IGBT)作為功率，具有相當可靠的運行性和多樣的功能性，給變頻器和電動機提供了非常有效的保護。
變頻器面板 M420具有方便安裝調試的特點。配置可由IT(中性點不接地)電源供電，控制范圍很廣。西門子M420的為三相AC380V，適配0.75kW不帶，控制方式為電壓（低壓）方式，電源相數(shù)為三相，輸出電壓調節(jié)方式是PWM控制。
3.6 硬件電路設計
主電路設計
該系統(tǒng)電氣原理圖主要包括主電路和PLC外圍接線。
主電路圖：如圖3-8所示為控制系統(tǒng)系統(tǒng)的主電路圖，共有5臺電機，其中兩臺變頻器分別控制兩臺電機M4和M5。M4為喂料電機，M5為供液電機。剩下的是M3攪龍電機、M1甩盤電機和M2清理電機。
圖3-8主電路圖
1.變頻器接線
(1) 該變頻器連接的是和喂料電機，為siemensM420變頻器，如圖3-9所示。
(2) M420變頻器參數(shù)設置
圖3-9控制喂料電機變頻器接線圖
在確定接線沒有錯誤的情況下，合上電源并M420參數(shù)，然后按下RESET鍵，使變頻器恢復到出場默認值。M420變頻器的參數(shù)設定值如表3-2所示。
表3-2變頻器參數(shù)設置
F00
F01
F02
F03
F04
F05
F46
F58
F59
0
50
1
0
60Hz
50Hz
0
50Hz
10Hz
F60
F61
F62
F72
F73
F74
F75
F76
F77
20Hz
10Hz
20Hz
0
0
1
20s
0
0
F78
F79
F80
F81
F82
F83
F84
F85
F86
1
40s
0
0
1
20s
0
1
1
F87
F88
F89
F90
F91
F119
F120
F121
F122
40s
0
0
1
20s
1
2
1
2
F123
F146
F147
F148
F149
F150
F151
F152
1
0
50Hz
380V
2A
960r/m
0.75KW
30%
2 PLC的電氣控制
本畢業(yè)設計PLC選用SIEMENS S7-200型,共點輸入、12點輸出。其中CPU 為 型( 14 點輸入、10 點輸出)，數(shù)字量輸入模塊為 型, 8點輸入，模擬量模塊為型,2 點輸出，開關電源為輸入120/230VAC, 輸出24V/5ADC。
3種子包衣機的流程圖如圖3-10所示。
圖3-10種子包衣機流程圖
3.7 程序設計
1.種子包衣機的程序運行圖如圖3-11所示。
圖3-11PLC硬件接線圖
2.I/O分配
根據(jù)本設計控制系統(tǒng)的控制要求，控制系統(tǒng)應該帶有點數(shù)，代碼及地址編號如表3-3,3-4所示。
表3-3 PLC輸入/輸出（I/O）地址分配表
序號
絕對地址
對應輸入輸出符號
實際意義
一
輸入點
1
I0.0
K12
高料位
2
I0.1
K13
低料位
3
I0.2
K14
堵料
4
I0.3
K15/K17
藥液流量
5
I0.4
F1^F2^Q1^Q2^Q3
各電機和變頻器保護
6
I0.5
F20^F21^F22
直流電源保護
7
I0.6
調試功能狀態(tài)
8
I0.7
PF01
喂種變頻器輸出開關量
9
I1.0
PF02
液泵變頻器輸出開關量
10
I1.1
S1
啟動
11
I1.2
S2
停機
12
I1.3
S3
故障復位
13
I1.4
S4
自動運行功能狀態(tài)
14
I1.5
S6
校液功能狀態(tài)
15
I2.0
S8
清空功能狀態(tài)
16
I2.1
S9
清洗功能狀態(tài)
17
I2.2
S7
校種功能狀態(tài)
18
I2.3
S10
攪龍電機試車
19
I2.4
S11
清理電機試車
20
I2.5
S12
喂種電機試車
21
I2.6
S13
甩盤電機試車
22
I2.7
S14
供液電機試車
二
輸出點
1
Q0.0
KD4
清理電機啟動
2
Q0.1
KD5
甩盤電機啟動
3
Q0.2
KD6
攪龍電機啟動
4
Q0.3
U1
喂種變頻器啟動
5
Q0.4
U2
液泵變頻器啟動
6
Q0.5
啟動指示燈
7
Q0.6
故障指示燈
8
Q0.7
自運行指示燈
9
Q1.0
有料指示燈
10
Q1.1
喂種指示燈
11
AWQ0
MW0
喂種變頻器頻率設置
12
AWQ2
MW2
液泵變頻器頻率設置
表3.4不采用PLC輸出點驅動的指示原件
序號
符號
驅動繼電器符號
實際意義
1
H3
K13常閉
無料指示
2
H4
K14常開
堵塞指示
3
H5
K17常開
液泵啟動指示
4
H6
K4常開
清理啟動指示
5
H7
K5常開
甩盤啟動指示
6
H8
K6常開
攪龍啟動指示
7
H9
K15常閉
無藥液指示
3.部分程序設計
4系統(tǒng)維護與故障處理
4.1 軟件調試
模擬器調試一般在設計好的用戶程序上進行調試。在調試順序控制程序之前，我們要檢查剛剛已經操作的程序是不是符合程序功能圖的要求，就是它是否在進行轉換時，發(fā)生階躍的活動狀態(tài)的改變，之前轉換的所有步驟是不是變?yōu)闊o效，后續(xù)步驟是不是更改為活動步驟，以及每個步驟的負載是否相應更改。
我們在調試時應該充分考慮到各種情況，每個分支的程序功能圖，應該一一檢查過去。如果發(fā)現(xiàn)問題后，一定要及時修改程序，直到輸入信號和輸出信號之間的關系在所有可能發(fā)生的情況下完全滿足。
對于電路設計這個難題，我們要根據(jù)的要求進行調試，為了調試程序方便，有時候就要按照用戶程序序列圖改變相應的程序，用塔調試這個程序。觸點和線圈的ON / OFF狀態(tài)用不同的顏色表示。您還可以使用組件監(jiān)視來監(jiān)視，重寫或將感興趣的組件強制部件。
在對的中PLC梯形圖設計過程，對負載進行一個個的調試，就是為了調整負載之間的邏輯關系來滿足要求。
4.2 程序調試記錄及結果分析
本畢業(yè)設計經過在線模擬和在線調試，已經確定整個系統(tǒng)的關鍵程序。所編的程序是不是又方便的使用，最終通過進一步完善和。首先將設置在PLC面板上的位置，PLC開始運行。然后連接到控制箱，根據(jù)輸入輸出的I/O分配對應的開關進行調試[11]。記錄如表3-3所示。
在調試本畢業(yè)設計的過程中，預先設想的功能和程序可以正常運作，程序正?？煽?，維護的時候也方便。 本課題涵蓋的種子覆蓋機是農業(yè)設備。 在編寫程序的過程中加強安全設計，為實際情況增加防傷設計。
5配置的設計
5.1 配置軟件概述
不同的配置軟件適用于不同的應用領域。在工業(yè)計算機控制領域中，配置的概念第一次出現(xiàn)，人機界面生成軟件稱為工業(yè)控制配置軟件。如Pro e，Office,Photo Shop，軟件有相似的操作，利用數(shù)據(jù)文件來保存所做的工作，而不是執(zhí)行其過程。這種配置形成的數(shù)據(jù)只能按照它的制造工具來識別。但區(qū)別在于工業(yè)控制中形成的配置結果用于實時監(jiān)控。配置工具會根據(jù)這些配置結果運行引擎。表面上，配置工具正在運行的程序是執(zhí)行自己的具體任務。
配置軟件產品在80年代初“配置”的概念伴隨著分布式控制系統(tǒng)（簡稱DCS）的出現(xiàn)，開始成為大多數(shù)生產過程自動化技術的知名品牌。在我國工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和完善中，個人計算機跟以前的特殊系統(tǒng)想比較來說，優(yōu)勢已經越來越明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：個人計算機技術持續(xù)快速的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)建成的產品成本相對較低，軟件和硬件資源豐富，所生產的軟件很容易被學習，可以很方便的獲得技術支持。
所謂配置軟件，就是一些負責數(shù)據(jù)采集和自動控制的專門性的軟件。配置軟件的普及，給各種通用通信協(xié)議和工業(yè)設備帶來了福音，它的分布式和網絡功能，讓用戶可以通過很快的建立屬于自己的軟件工具。配置軟件在這幾年得到普遍應用，那么在配置軟件發(fā)展之前，我們是怎么建立人機界面的呢？那時候，工業(yè)控制領域的用戶按照第三方手動或委托寫入HMI應用程序，這種形式有很大的缺點，比如開發(fā)時間長，效率低，不可靠，還有人會購買專門的工業(yè)控制封閉系統(tǒng)來滿足需求，這種形式很難與外界進行互動，嚴重限制界面的升級和增加功能。
5.2 組態(tài)軟件的功能特點
現(xiàn)階段的所有配置軟件都可以執(zhí)行各種各樣復雜的功能，然而在技術上，各種配置軟件提供了不同的方式來實現(xiàn)這些功能。從這些差異，以及個人計算機技術的發(fā)展趨勢，我們可以看到配置軟件未來發(fā)展的方向。
5.3 建立用SIMAT IC Pro Tool / Pro CS組態(tài)畫面
5.3.1人機通訊軟件
該軟件用SIMAT IC Pro Tool / Pro CS編寫，存儲在觸摸屏存儲器中[12]。涂裝設備的主要參數(shù)（進料器額定容積，額定流量），工作信息（總數(shù)量，總加工量等），生產參數(shù)（生產率，種子堆積密度，種子混合）等輸入，讀取和顯示，也可參考相應的參考數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由主菜單，，生產參數(shù)，時間設置，學校，學校流程，參考數(shù)據(jù)等七個界面組成，由指令鍵轉移或退出。PLC將會接收每一個接口發(fā)出的命令，并且在其中讀取相應的參數(shù)設置或者狀態(tài)信息，來實現(xiàn)人機交互。
5.3.2系統(tǒng)監(jiān)控軟件
該軟件是控制系統(tǒng)的核心，在STEP 7-Micro / WIN編程環(huán)境下，通過PC機系統(tǒng)的編程和調試編譯到PLC機器。實現(xiàn)主要功能如下：
1.軟件可以根據(jù)不同的操作條件和有機結合實現(xiàn)涂裝設備的工作部分，有序開閉，協(xié)調工作。
2.軟件可以從觸摸屏設置，調節(jié)輸入進給延遲（液體從監(jiān)視器到流動時間到霧化盤），泵的延遲（從進料停止材料一直下降） ，攪動延遲（喂食停止，攪動將所有物料騰出的時間）等參數(shù)，并從頭到尾保持種子和藥劑同步，同時接觸并充分混合攪拌，以便保證包衣質量。
3.軟件故障（如無物種，無液體，混合室閉合松動，變頻器頻率設定不合理等）進行報警，嚴重情況會最終暫停所有工作， 保護個人和設備的安全性。 而對于材料級別，阻塞材料，流量監(jiān)測等傳感器具有不同功能的相應軟件模塊的準備。
4.軟件更重要的功能之一是解決種子和種子包衣的持續(xù)供應和精確控制的問題。 作為饋電，作為異步電動機的感應電動機的電源，使用可變頻率控制其輸出后進行適當?shù)幕钛a償，可以考慮進給，藥物和變頻器的數(shù)量與工作頻率成比例 ，所有進料量的控制，進入相應的變頻器頻率控制。 因此，只要輸入目標參數(shù)，軟件可以根據(jù)公式自動計算，通過改變變頻器工作頻率的模擬電壓，達到對飼種衣劑的準確調整。
5.在進行操作時，當PLC接收到種子堆積密度，種子混合比等參數(shù)的修改命令時，該軟件會自動計算和修改相關工作數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)不間斷過程參數(shù)的在線變化。
6.由于試劑的粘度，種子堆積密度的差異會給測量精度帶來誤差，所以軟件嵌入物種，液體校準模塊中。 通過觸摸屏，輸入種子理論值和實際測量值，軟件會計算兩個誤差，并自動補償誤差。
6 基于自動系統(tǒng)種子包衣機設計優(yōu)越性
（1）包衣合格率提高
系統(tǒng)通過控制逆變器實現(xiàn)種子和種子包衣劑的自動調節(jié)，連續(xù)準確供應，并從觸摸屏進入調整后的進料延遲（液體從顯示器到流動時間到霧化盤）泵的延遲（從進料到停止所有的時間都掉下來），攪拌器將所有物料空出時間等參數(shù)進行記錄，并始終保持種子和藥劑同步，提高包衣合格率和操作質量。
（2）生產能力提高千瓦時
控制軟件可以通過包衣設備的工作部分，實現(xiàn)在不同的條件下，有序開閉，協(xié)調工作。如臨時存放無貨，送料停止，延遲幾秒鐘計量泵停止后，為了方便物料充分攪拌，然后延遲幾秒鐘后龍只停止。材料時間長，料含量高傳感器信號，液體開始，液體流量檢測器檢測液體，幾秒鐘后開始送料，攪拌龍等部分。
（3）液體和種子比例范圍廣泛
作為液體，電機的種子供應使用頻率控制，兩個FM范圍為5?50Hz，所以液體和種子比例范圍為0.5％?19％，有多種材料涂上了混合藥物的要求，使得使用類型的包衣機和對象擴大。
（4）機器運行安全性高
控制系統(tǒng)通過傳感器或軟件來監(jiān)測機器所能產生的故障，并進行報警或最終暫停所有工作等，以保護個人和設備的安全。
結論
本畢業(yè)設計研發(fā)的高質量的種子包衣機，為了滿足中國現(xiàn)代化農業(yè)生產的需求，并結合國家已經完成的“15”科技項目，設計了以PLC控制器為核心的控制種子包衣設備。本設計能實現(xiàn)種子和種子包衣劑的均勻附著、對包衣進行精確的控制和操作、保證工作部件和操作人員的安全性，改善了傳統(tǒng)包衣機的缺陷。更好地滿足了現(xiàn)代農業(yè)生產的高標準要求，使設計的整體技術水平領先國內其他產品。
（1）以TP170A型觸摸屏為載體，采用SIMAT IC Pro Tool Pro CS配置軟件完成監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計，易于調整和讀取數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)人性化的操作；
（2）以PLC為邏輯控制基礎，采用St 7微處理器可編程邏輯控制軟件來完成工作件和功能模塊化的設計，實現(xiàn)各部件的穩(wěn)定、協(xié)調的工作；
（3）對易發(fā)生工程問題，采取一系列抗干擾措施，在物種子處理線各種負載頻繁開關操作造成復雜的電磁干擾環(huán)境，機器仍然穩(wěn)定工作準確測量；
致謝
時間過的很快，一轉眼，我的畢業(yè)設計也差不多完成了。首先，在這里我非常感謝我的指導老師###老師。我的畢業(yè)設計的順利完成是在我的老師###老師的認真指導和監(jiān)督下完成的，在我做畢業(yè)設計的這幾個月，老師一直耐心的給我講解我的課題，并且指導我如何查資料，讓我朝著完成一篇優(yōu)秀的畢業(yè)設計這個目標努力。老師豐富的的知識面、無私的奉獻精神充滿了正能量，使我非常感動。
在我即將離校之際，我要向所有給予我?guī)椭凸膭畹娜吮磉_我心中對他們的感激。
在這四年的時光中，我最先要感謝的是我的學校--徐州工程學院。猶記得剛進校園的我是那么地青澀、懵懂，而現(xiàn)在的我已然是個小大人的模樣，能學著自己處理很多事，再也不是那個一遇到困難就只知道找老師、父母的那個的少年。是徐工，教給了我更多做人做事的道理，讓我一步步地成長。
還有機電學院的全體領導和老師，在這四年里，是他們教授了我各種專業(yè)的知識，讓我也能夠有一技之長，更好地進入社會。
最后，要感謝我的父母在大學期間對我的支持、關愛和鼓勵。以及在這四年里一直陪伴我、照顧我和幫助我完成畢業(yè)論文的同學和朋友，是他們，讓我再次感受到了友情的可貴。
畢業(yè)的日子越來越近了，在傷感別離同時，我也會為進入社會做好充分的準備，牢記父母、老師們對我的教誨，循序漸進，一步一個腳印地朝著我的目標努力，不辜負那些信任、支持我的人的期望。
在此，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表達誠摯的謝意！
衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！
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