PLC三種液體混合的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、PLC 三種液體混合的設(shè)計(jì)三種液體混合的設(shè)計(jì)摘要摘要以三種液體的混合罐裝控制為例，將三種液體按一定比例混合，在電動機(jī)攪拌后要到達(dá)一定的溫度才能將混合的液體輸出容器。并形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按鈕后依然要完本錢次混合才能結(jié)束。液體混合系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控設(shè)備動作之間的相互關(guān)聯(lián)性，針對不同的工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的動作控制輸出。從而實(shí)現(xiàn)液體混合系統(tǒng)從第一種液體參加到混合完成輸出的這樣一個周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。三種液體混合，主要用于建筑、制劑、建材等部門料場中的混合作業(yè)。采系統(tǒng)用分批進(jìn)給，逐步到達(dá)混勻混合。自古將兩種物質(zhì)均勻混合就是人類日常生活和工作必不可少的，現(xiàn)在國內(nèi)外生活的

2、細(xì)致程度與工程的強(qiáng)度更需要更為細(xì)致的混合，通過 PLC 能減少勞動力的使用，加快工程進(jìn)度，增加精確度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性?；旌蠙C(jī)械廣泛用于各類工業(yè)和日常生活中。做好液體混合的 PLC 設(shè)計(jì)，有助于同學(xué)們加深對攪拌機(jī)工作原理的認(rèn)識，從而在以后工作當(dāng)中碰到時，能更加方便的去利用、維護(hù)、修理，同時，這也是對我們以前的有關(guān) PLC、傳感器等電子設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞 可編程控制器 PLC 傳感器 混合機(jī)械可編程控制器 PLC:是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時、計(jì)數(shù)、和運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動化控制裝置。傳感器：傳感器是一種物理

3、裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件如光、熱、濕度或化學(xué)組成如煙霧，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官?；旌蠙C(jī)械:是利用機(jī)械力和重力等，將兩種或兩種以上，物料均勻混合起來的機(jī)械廣泛用于各類工業(yè)，和日常生活中。目錄目錄第一章 引言.2第二章 總體方案設(shè)計(jì).6第三章 硬件設(shè)計(jì).93.1 硬件選型，根據(jù) PLC 的輸入、出點(diǎn)數(shù)，控制功能選擇適用型號的 PLC.93.1.1 PLC 機(jī)型選擇 .93.1.2 PLC 容量選擇 .103.1.3 I/O 模塊的選擇 .113.1.4 電源模塊的選擇.11 PLC 的選擇.133.3 系統(tǒng)平安設(shè)計(jì)，可靠性、實(shí)用性強(qiáng) .13第四章 程序設(shè)計(jì).1

4、5硬件接線圖 .15 I/O 分配表.16 順序控制功能圖 .17 4.4 梯形圖.264.5 語句表 . 2 6第五章 系統(tǒng)調(diào)試.305.1 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù).30第六章 總結(jié).326.1 本次設(shè)計(jì)的心得體會 .33結(jié)論.35致 謝.36參考文獻(xiàn).37第一章引言在工業(yè)控制或建筑生產(chǎn)中，為了能夠準(zhǔn)確按比例進(jìn)行配料，液體自動混合裝置應(yīng)運(yùn)而生。隨著經(jīng)濟(jì)的開展和社會的進(jìn)步，各種工業(yè)經(jīng)濟(jì)化的不斷升級，對于工人的素質(zhì)要求也逐漸提高。其中在生產(chǎn)的第一線有著各種各樣的自動加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合在加工，是其中最為常見的一種。在工藝加工最初，把多種原料再適宜的時間和條件下進(jìn)行需要的加工以得到產(chǎn)品，一

5、直是在監(jiān)控或操作下進(jìn)行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動化操作，但是現(xiàn)在隨著時代的開展，這些方式已經(jīng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。實(shí)際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。設(shè)計(jì)以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程包括設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)要求、梯形圖設(shè)計(jì)、外部連接通信等，旨在對其中的設(shè)計(jì)及制作過程做簡單的設(shè)計(jì)和說明。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低本錢、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向開展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成局部。但由

6、于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動控制，從而到達(dá)液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題。第二章 總體方案設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：工作過程分析，I/o 分配，梯形圖，指令表，接線圖，電氣原理圖及情況說明，經(jīng)過屢次修改和調(diào)試，最中實(shí)現(xiàn)題目要求本文通過對“多種液體自動混合裝置的 PLC 控制的分析，解決了按下啟動按鈕，電磁閥Y1、Y2 翻開，注入液體 A 與 B，液面高度 L2 是此時 L2 和 L3 均為 ON,停止注入Y1、Y2 為 OFF。同時開

7、啟液體 C 的電磁閥 Y3Y3 為 ON,注入液體C，當(dāng)液面升至 L1 時L1 為 ON,停止注入(Y3 為 OFF)。開啟攪拌機(jī) M 攪拌和電爐 H 加熱，攪拌時間和加熱時間均為 3 秒。之后電磁閥 Y4 開啟，排出液體，再延時 4 秒，Y4 關(guān)閉。按啟動按鈕可以重新開始工作。本次設(shè)計(jì)是將 PLC 用于多種液體混合罐裝設(shè)置的控制，對學(xué)習(xí)與實(shí)用是很好的結(jié)合。本設(shè)計(jì)的主要研究范圍及要求到達(dá)的技術(shù)參數(shù)有1使液體灌裝機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平安、高效的灌裝；2滿足罐裝的各項(xiàng)技術(shù)要求；(3)具體要求包括多種液體混合控制方案的設(shè)計(jì)、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見故障分析等等。設(shè)計(jì)原那么主要包括:工作條件；工程對電氣控制線路提

8、供的具體資料。系統(tǒng)在保證平安、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理、合用，減小設(shè)備本錢。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機(jī)控制，是功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件選型，根據(jù) PLC 的輸入、出點(diǎn)數(shù)，控制功能選擇適用型號的 PLC3.1.1 PLC 機(jī)型選擇根據(jù)控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展和功能，可選擇繼電器輸出結(jié)構(gòu)的 CPU224 小型 PLC 作為控制元件。硬件設(shè)計(jì)依照 PLC 的 I/O 地址分配表，結(jié)合系統(tǒng)的控制要求，設(shè)多種液體自動混合控制裝置當(dāng)中電磁閥、攪拌機(jī)、加熱爐等采用直流

9、12V 電流供電，并且負(fù)載電流較小，可使 PLC 輸出點(diǎn)直接驅(qū)動。3.1.2 PLC 容量選擇PLC 的容量劃分為 I/O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。（一） I/O 點(diǎn)數(shù)的選擇PLC 平均的 I/O 點(diǎn)的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I/O 點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常 I/O 點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，再加上 10%15%的裕量來確定。（二） 存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與 PLC 系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)

10、雜功能時，其程序量可能相差 25%之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。3.1.3 I/O 模塊的選擇一般 IO 模塊的價格占 PLC 價格的一半以上。PLC 的 IO 模塊有開關(guān)量 IO模塊、模擬量 IO 模塊及各種特殊功能模塊等。不同的 IO 模塊，其電路及功能也不同，直接影響 PLC 的應(yīng)用范圍和價格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。一開關(guān)量 IO 模塊的選擇1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號，將信號轉(zhuǎn)換為 PLC 內(nèi)部接受的低電壓信號，并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)、外信號的電氣隔離。2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇開關(guān)量輸出模塊是將 PLC 內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)

11、換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號，并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)外信號的電氣隔離。二二模擬量模擬量 IO 模塊的選擇模塊的選擇模擬量 IO 模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與 PLC 內(nèi)部總線相連，同時為了平安也有電氣隔離功能。模擬量輸入AD模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(DA)模塊是將 PLC 內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。(三三)特殊功能模塊的選擇特殊功能模塊的選擇目前，PLC 制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的 IO 模塊，有的還推出了自帶 CPU 的智能型 IO 模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID 控制模塊、通信模塊

12、等。3.1.4 電源模塊的選擇1 電源模塊選擇需要考慮的幾個方面額定功率#封裝形式溫度范圍與降額使用隔離電壓功耗和效率2 額定功率一般建議實(shí)際使用功率是模塊電源額定功率的 3080%為宜具體比例大小還與其他因素有關(guān)，后面將會提到。，這個功率范圍內(nèi)模塊電源各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠。所有模塊電源均有一定的過載能力，但是仍不建議長時間工作在過載條件下，畢竟這是一種短時應(yīng)急之計(jì)。3 封裝形式主要有三個方面： 一定功率條件下體積要盡量小，這樣才能給系統(tǒng)其他局部更多空間更多功能； 盡量選擇符合國際標(biāo)準(zhǔn)封裝的產(chǎn)品，因?yàn)榧嫒菪暂^好，不局限于一兩個供貨廠家； 應(yīng)具有可擴(kuò)展性，便于系統(tǒng)擴(kuò)容和升級。全部

13、符合國際標(biāo)準(zhǔn)，為業(yè)界廣泛采用的半磚、全磚封裝，與 VICOR、 LAMBDA 等著名品牌完全兼容，并且半磚產(chǎn)品功率范圍覆蓋 50200W，全磚產(chǎn)品覆蓋100300W。4 溫度范圍與降額使用有兩種選擇方法：一是根據(jù)使用功率和封裝形式選擇，如果在體積封裝形式一定的條件下實(shí)際使用功率已經(jīng)接近額定功率，那么模塊標(biāo)稱的溫度范圍就必須嚴(yán)格滿足實(shí)際需要甚至略有裕量。二是根據(jù)溫度范圍來選，如果由于本錢考慮選擇了較小溫度范圍的產(chǎn)品，但有時也有溫度逼近極限的情況，怎么辦呢？降額使用。即選擇功率或封裝更大一些的產(chǎn)品，這樣“大馬拉小車，溫升要低一些，能夠從一定程度上緩解這一矛盾。應(yīng)折衷考慮。5 變頻與定頻和所有開關(guān)型

14、器件一樣，DC/DC 變換器在工作時會產(chǎn)生噪聲，因此濾波性能的好壞也是重要的選型依據(jù)。集成化的 DC/DC 變換器通常采用的是變頻開關(guān)技術(shù)或是定頻開關(guān)技術(shù)。而定頻開關(guān)變換器在這方面那么簡便許多，甚至可以使用LC 濾波器。6 工作頻率一般而言工作頻率越高，輸出紋波噪聲就更小，電源動態(tài)響應(yīng)也更好，但是對元器件特別是磁性材料的要求也越高，本錢會有增加，所以國內(nèi)模塊電源產(chǎn)品開關(guān)頻率多為在 300kHz 以下，甚至有的只有 100kHz 左右，這樣就難以滿足負(fù)載變條件下動態(tài)響應(yīng)的要求，因此高要求場合應(yīng)用要考慮采用高開關(guān)頻率的產(chǎn)品。另外一方面當(dāng)模塊電源開關(guān)頻率接近信號工作頻率時容易引起差拍振蕩，選用時也要

15、考慮到這一點(diǎn)。7 隔離度絕大多數(shù)的電路都必須實(shí)現(xiàn)隔離，即將負(fù)載連同負(fù)載對本地電源的噪聲與電網(wǎng)的其他負(fù)載和噪聲隔開。只有隔離變換器能夠到達(dá)這個要求。采用隔離變換器除了實(shí)現(xiàn)上述要求之外，還可以實(shí)現(xiàn)差分形式的輸出，以及雙極型輸出見圖。此外，將隔離型變換器的輸出高壓端與負(fù)載的電源地相連，就形成了負(fù)電源。由于電壓參考點(diǎn)不是地，因此負(fù)載可以獲得更高的電壓。在一定時限內(nèi)通常是 1 秒變換器所能承受的、施加在輸入端和輸出端之間的最高電壓，稱為變換器的隔離強(qiáng)度。因此，設(shè)計(jì)低噪聲電源時，應(yīng)該選擇隔離強(qiáng)度高而隔離電容低的 DC/DC 變換器，以減小泄漏電流。 PLC 的選擇傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制。這

16、種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合裝置的控制，完全能滿足控制要求。且具有操作簡單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為 6 點(diǎn)，開關(guān)量輸出為 7 點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式 PLC。3.3 系統(tǒng)平安設(shè)計(jì)，可靠性、實(shí)用性強(qiáng)從上個世紀(jì) 70 年

17、代開展起來的一種新型工業(yè)控制，起初它主要是針對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來微電子技術(shù)的不斷開展，PLC 也通過不斷的升級換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)在 PLC 已經(jīng)開展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運(yùn)動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名副其實(shí)的多功能控制器。由 PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。 第四章 程序設(shè)計(jì)硬件接線圖 I/O 分配表輸入輸出啟動按鈕 SB1A 液體電磁閥 Y1液位傳感器 L1B 液體電磁閥 Y2液位傳感器

18、 L2C 液體電磁閥 Y3液位傳感器 L3排泄閥 Y4攪拌電動機(jī) M加熱電爐 H順序控制功能圖4.4 梯形圖4,5 語句表 第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)為了延長 PLC 控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有較明白的估計(jì)，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對 PLC 過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫助。系統(tǒng)故障一般指整個生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為 PLC 故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩局部。PLC 系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱 I/O 模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括

19、I/O 端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機(jī)等。PLC 主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可防止的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在 PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損壞的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設(shè)備的破壞。目前 PLC的主存儲器大多采用可擦寫 ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU 模塊工藝水平有關(guān)。而

20、 PLC 的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已將大大下降。對于 PLC 主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使 PLC 的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時在系統(tǒng)維修時嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對主機(jī)系統(tǒng)造成損害。第六章 總結(jié)6.1 本次設(shè)計(jì)的心得體會在這次實(shí)踐過程當(dāng)中不但學(xué)到了一些除技能以外的其他東西，還領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切地體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制，最重要的還是自己對一些問題的看法發(fā)生了良性的變化。在社會這樣一個大群體里面，溝通自然是為人處事的根本，如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我

21、們?nèi)ド钏己腕w會。在實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)當(dāng)中依靠與被依靠對我的觸及很大，有些人很有責(zé)任感，把這樣一種事情當(dāng)成是自己的重要任務(wù)，并為之付出了很大的努力，不斷的思考自己所遇到的問題。而有些人那么不以為然總會覺得自己的弱勢.，其實(shí)在生活中這樣的事情也是很多的，當(dāng)我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的，這當(dāng)然也會影響我們的結(jié)果。很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài)，而不是看我們過去的能力到底有多強(qiáng)，那是一種態(tài)度的端正和目的的明確，只有這樣把自己置身于具體的問題中，我們才能更好地解決問題。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中，口角的斗爭在所難免，關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?，而不是一味的?jì)較和埋怨。這

22、不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中，生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理能力，面對分歧大家要消除誤解，相互理解，增進(jìn)理解，到達(dá)諒解，也許很多問題沒有想象中的那么復(fù)雜，關(guān)鍵還是我們的心態(tài)，那種處理和解決分歧的心態(tài)，因?yàn)楫吘刮覀兊某霭l(fā)點(diǎn)都是很好的。結(jié)論隨著 PLC 技術(shù)的飛速開展，人們可以對原有液體混合裝置進(jìn)行技術(shù)改造，提出數(shù)據(jù)采集、自動控制、運(yùn)行監(jiān)控、報(bào)警，運(yùn)行管理等多方面要求。按照本設(shè)計(jì)組成的液體混合控制系統(tǒng)，采取了一系列可靠的設(shè)計(jì)方案，利用 PLC 實(shí)現(xiàn)了對混合過程的精確控制，提高了工作過程的穩(wěn)定性和自動化程度，具有很高的可靠性與實(shí)用性，因此具有廣闊的市場前景，適合于各種液體的混合調(diào)配。當(dāng)然，在該系統(tǒng)中尚有許多缺乏，有些地方的設(shè)備思想還不成熟