随着时代的发展，很多企业设备落后，称重水平比较低大大影响了企业效益.通过电气和机械结构的结合，让称重与传送相结合不仅多功能高度同步. 本次设计的控制“大脑”是三菱PLC，外部信号采集元件是半桥式压力称重传感器，具体型号后面会有介绍，变频电机毫无疑问是动力输出带动整个系统的运行，变频电机受变频器的控制，无论是转速还是转向。另外通过触摸屏能增加人机互动的活跃性，还能实时监控系统的运行状况，让控制系统更加智能化，扩展性也随之增强.任何大型控制系统的核心都是PLC而不是单片机，因为PLC的抗干扰能力，稳定性，编程的方便性都强于单片机.再者就是这类系统通常的工作环境比较恶劣,PLC的性能真好满足与这类工作环境，这是单片机无法比拟的. 1.1 课题研究背景
在第十七世纪，美国开始使用架空索道的方式进行工业生产，主要是运输各种散状材料。第十八世纪，传送机出现并且结构多样，例如具有代表性的就是英国的皮带传送机，在当时比较先进；第十八世纪以后，欧美国家的传送机发展迅速，有螺旋式的，钢带式的，惯性式的等等。随着需求的增加还有生产工艺的要求，传送带输送机器也在不断的发展和完善，无论是品种还是功能都在不断的增多提高。矿山，工厂，仓库等等地点里的物料都使用到了该系统。时代在发展，各行各业的物料搬运已经从人工转化为传送带。而传送带的出现，大大减少了人类所做的劳动力，伴随着传送带的普及，人们思考着在传送物 料的同时，能不能把物料的质量也一起称重。物料的自动称重与传送系统也就随之出现。这就需要同时完成两个步骤，第一步是要完成物料的自动称重功能，第二步就是要完成物料的自动运输；将这两者结合就实现了物料称重和物料传输的自动化，传统的称重前后和物料输送都需要人工参与，生产效率和控制精度比较低。所以该设计的研究十分的重要和紧迫。
1.2 国际发展情况
从各大搜索引擎得到的数据，第十九世纪末到第二十世纪初，有关物料的称重和输送相关的有80多项专利发明。相当于每一年都会有几项专利发明诞生，这是一个发展迅速的信息。由于这些专利的技术性高，对生产和效率提高很大，一些发达国家十分的重视并给予很多的支持和开发。像美国德国日本这种工业发达国家，他们大多数都建立了专门的研究基地，这方面的学者也越来越多。这项技术又称为在线称重技术，随着时间的推移这项技术在不断的完善和改进。PLC，变频器，皮带，电机，传感器，这些不断的自由组合自由搭配，不断的产生先进并且实用的系统。电子皮带秤和核子
皮带秤都是该系统的产物，动态测量以及微机引入皮带秤使得物料的自动称重和运输得到了更大的提高，可以说是发展迅猛。科技的成功取决于人们的需求和不断的努力研究完善。
1.3 国内发展的情况的
我国是人口大国，在生产上几乎都用到大量的人工。因为机械水平不高，在五十年代所用的机械皮带秤存在着很多不足，精度满足不了要求导致测量的效果不准确。弊端大于优势，机械皮带秤慢慢在我国被淘汰。
上世纪六十年代，我国开始引进国外先进技术，电子皮带秤就是在当时引进的。引进不能照搬照用，我国在七十年代开始进行自主研发并且成立了相关机构。早期使用模拟指针技术，随着进步发展为数字技术。
我国经过几十年的发展和研究，称重技术不断提高。无论是数字量方向还是动态称重方向都能自主研发，取代进口。但是因为工业技术水平有限，系统有些关键零件还需进口。
1.4 课题设计研究内容
本本课题研究基于PLC的物料自动称重与传送，大体上是采用三菱PLC与称重传感器结合，再通过变频器控制电机.称重传感器信号参数和电机的转动分别模拟物料的质量与物料的传送.人机交互需要用到昆仑通态触摸屛，人机交互界面完成控制信息输入，数据显示等功能。以三菱PLC作为控制“大脑”，实现自主进行传感器上的物料称重，称重完成后电机转动带动皮带进行物料的运输。以下的几点就是本课题研究的主要内容：
（1）如何设计系统的称重装置。
（2）如何接收和处理称重传感器的信号。
（3）如何完成系统硬件的选择与连线。
（4）如何设置变频器。
（5）如何编写触摸屏组态和系统程序。
第二章 系统主要硬件选择方案
2.1主控芯片的选择
方案一：
选择单片机芯片，代表产品就是51内核芯片。该类型芯片在单片机上应用十分广泛，并且编程简单。51单片机的特点：
1、内部操作系统完善，处理数据的速度快速，因为其逻辑运算主要对象是位处理。
2、编程简单易学，网上很多教程和子程序对我们编程有很大帮助，并且降低设计难度。
3、具有多项指令功能，比如乘法指令，在计算称重的公式中有很大帮助。做乘法时只需要编上一段子程序才能调用，非常的方便。
缺点：
1、51单片机电路中，为了实现我们所需要的功能，时常需要增加一个甚至多个外部电路。这样会增加硬件设计的负担和焊接难度。
2、51单片机的I/O口比较少，对于高复杂的设计来说，32个I/O口基本上不够用。
3、51单片机的耐用性不高，外部引脚脆弱时常会弯曲折断。在使用过程中，一不小心甚至会烧坏，自我保护能力比较差。
方案二：
采用实验室里的三菱PL
C。PLC编程相对单片机来说更加简单，而且容易修改和检查。有很强的运算能力，逻辑控制也强于单片机。PLC的自我保护能力比较强，适合用于中型和大型的设备。
PLC的特点：
1、1、PLC系统结构十分完善，使用一个PLC可以在外部外接很多各种各样的结构，也就是说其扩展性很强。能够完成复杂多样的逻辑控制，能够实现生产过程综合自动化。
2、相比单片机，当我们需要进行调试修改的时候，不需要对硬件进行拆线修改。PLC可以直接在电脑上面进行程序修改，可以修改梯形图或者逻辑图。单片机修改需要对英文有一定的了解和掌握，但是PLC各种指令在编程软件上都能到，F1~F8代表不同的指令，让编程和修改更加直接明了。
3、PLC在环境不好的工厂，矿山等地方都能安全平稳运行。生存和抗干扰能力比较强，
使用周期也很长。
综合考虑，本设计选择使用三菱PLC。而学校实验室使用的是日本产的三菱FX1N系列的PLC,PLC实物如图2-1所示：
图2-1PLC实物图
2.2 传感器的选择
方案一：
采用光电式传感器，光电式传感器都是非接触类型的，对于本次设计来说不太符合要求，因为称重的过程中必须要和物料进行接触。
方案二：
采用液压式传感器，该类传感器主要工作原理是压力与质量成正比关系，液压油能检测压力的大小，对液压油所受压力大小的计算，就可以得到被测物料的质量。但是由于价格和编程难度的原因，其类传感器也不适合本次设计。
方案三：
采用内置电阻半桥式压力传感器，该类传感器价格低廉，并且结构简单原理易懂。通过内部电阻应变片受到压力变形，从而引起阻值的变化，再根据其参数和公式进行计算即可得到被测物料质量。再者就是该类传感器与PLC的连接简单。所以本次设计采用该类传感器。
经过对比分析，选择方案三。
2.3电机的选择
由于本设计要用到传送带，所以就要对电机进行选择。
选择时应注意以下两点：一、电机的功率大小必须合适，不能过大或者过小。过小不能提供足够的能量来源给系统运行，甚至会烧坏电机。过大不仅提高了能耗，而且容易损坏机械结构。二、电机的类型要选择合适。因为本次设计用到的220V交流电，所以我们必须选择能满足该电压下工作的电机。经过以上两点的要求，我们选择了实验室的电机作为本次设计所用电机。下面介绍一下选择电机的几个方面：
（1）负载大小决定选择电机额定功率大小，必须要了解电机的功率以及电机的效率。因为这两者是决定电机负载功率大小的因数，电机的功率又决定能耗的大小，在企业当中效益是最为重要的。电机的额定功率必须不能小于负载时
的功率，不然电机在负载时无法正常工作，从而影响系统的运行。
（2）电机工作时的扭矩大小还有功率大小的选择，并不是扭矩越大功率就会越大，两者之间的关系必须清楚的分开，这样对我们选择电机具有很大的帮助。
由于考虑到成本问题，本设计就采用了学校实验室的电机。
电机实物如图2-2所示所示：
图2-2电机实物图
2.4 变频器的选择
变频器的选择出发点是用途，对于一些要求较高的生产就要用到好一点的变频器。例如对精度，速度响应要求高的企业像造纸行业，铸钢厂等，就应该考虑采用直接转矩控制行通用变频器。本次设计变频器的作用主要是驱动电机，改变它的转速和转向，三菱PLC完全能满足设计要求。我们通过一下方面对变频器的选择进行了解：
1、 电机的规格指标参数
变频器主要的工作内容是让电机工作，所以电机的具体参数是我们选择变频器的依据之一，就比如直流电机就不需要用到变频器。了解电机的参数和型号，才能更好的选择合适的变频器。
了解电机的具体参数有多种方法，如果知道它的型号，我们可以上网查它的具体参数，还可以了解到更多比如它的内部结构功耗等等。也可以通过电机身上的铭牌进行了解，无论是工作电压，功率大小等等都能在铭牌上面了解的到。
2、电机的不同类型有不同的额定电压，一般来说实验室用到的交流电机额定电压为220V。有些大型电机额定电压可以达到1140V甚至6KV。
3、电机的额定电流：电机的额定电流根据电机的功率不同而有所不同。在选择变频器时，必须考虑到
变频器的额定电流不能小于电机的额定电流。
4、电机的额定频率：不同的电机有不同的额定功率，这里不能确定的介绍。低速电机的额定功率基本维持在几十赫兹，高速电机的功率可以达到上千甚至几千功率。电机的转速也没有确定的范围，电机的极速也多转速也就越快。本次设计对电机的转速没有过多要求，只要能调速就行。唯一注意的是该电机的极数，通过电机铭牌上的参数，可以确定设计所用的变频器适用于该类电机。该类电机为四极电机。
5、温度和湿度
温度与湿度问题是工业生产中必须要考虑的，这关乎安全性。由于本次设计是在实验室中进行的，所以温度与湿度完全在安全范围内，考虑到学校的实验室已经有了变频器，就不再过多的选择，直接选择实验室已有的变频器。而实验室的变频器是三菱的740系列，变频器实物如图2-3所示：
图2-3变频器实物图
2.5触摸屏的选择
方案一:
选择MT8071IE触摸屏，由维纶公司出品，结构具体是具有三组独立串口，能与三种不同协议的控制器同时通讯。显示清晰动态秤
度非常高，彩艳丽.因其内置电源隔离，稳定性很高。但是价格也相对偏高。
方案二:
采采用昆仑通态触摸屏，昆仑通态触摸屛集成度高，A8作为其CPU具有很高的性能。该产品在设计中注重用户体验，预装有运行版的组态软件。其彩分辨率在同级竞争产品中也具有较大的优势，完全可以满足日常设计和使用需求。图像显示清晰立体，人机交换体验感十足。
经过对比分析，结合成本与方便。直接采用实验室已有的昆仑通态触摸屏。
触摸屛实物如图2-4所示：
图2-4触摸屏实物图
第三章 系统分析
3.1 系统总体方案
通过方案对比，各硬件已经确定。图3-1是本次设计基于PLC的物料自动称重与传输具体的控制系统方案：
图3-1基于PLC的物料自动称重与传输系统图
3.2 系统组成结构与原理分析
3.2.1 三菱PLC工作原理与组成
一个完整的系统拥有控制器，外部元件，执行元件。编写好的程序通过写入软件写入到PLC存储器中，PLC根据程序的逻辑顺序进行执行，其实编写的程序一开始不能被PLC识别，必须通过一个步骤才能被PLC认可，那就是存储器的翻译。经过一系列的内部处理，我们编写的程序就能别PLC认可并执行。无论是状态还是信号都会被输入到映象寄存器中，CPU还有程序以及映像寄存器三者结合再控制外部元件。
组成：“大脑”CPU，计算器，存储器。
3.2.2 压力传感器信号采集处理介绍
传感器的类型有很多种那么信号类型也会有很多种，但是无论是何种传感器何种信号，例如数字量信
号还是模拟量信号等等。都必须进行预处理，目的就是为了提高信号对系统的精确度影响，是提高系统精确度的手段之一。当然了，预处理信号也能完善系统线性度。
(1)采集数据. 设计中压力传感器采集到信号，下一步就是进行信号处理了。模拟信号可以被A/D变换器所认可，那么信号处理的目的就是让信号被A/D变换器识别。模拟信号和数字信号是相互共存的，它们之前有一定的转换条件。转换可以用编码的方式进行。
(2)数据处理. PLC能识别数字信号，PLC作为系统控制核心，传感器的信号必须要能被PLC识别。A/D转换器便是传感器信号和PLC之间沟通的桥梁。A/D转换器根据不同的情况处理信号，再交由PLC识别。
3.2.3 PLC采集处理模拟信号过程
在本次PLC组成的自动控制系统中，物料的质量信号采集是利用压力传感器进行的，主要是质量引起传感器内部应变片变形。从而让其阻值变化产生信号，信号为模拟量。模拟量还不能被PLC识别认可，要对模拟信号进行转换，让信号变成数字信号被PLC所用。过程如图3-2所示
图3-2PLC处理模拟信号过程
3.2.4 变频器工作原理
可以单从变频器三个字
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