多種液體自動混合裝置的PLC控制課程設(shè)計說明書

1、 . . . 電氣控制與可編程控制器課程設(shè)計說明書題目：多種液體自動混合裝置的PLC控制 目 錄1課題背景 31.1課題背景 31.2研究目的和意義 31.3本文的主要工作 32已知情況、控制要求、設(shè)計要求 42.1已知情況 42.2控制要求 42.3設(shè)計要求 53總體設(shè)計思路 64程序設(shè)計與調(diào)試 64.1PLC的選型與I/0分配圖 64.2梯形圖、指令表與編程元件明細(xì)表 85電氣設(shè)計 115.1PLC外部接線原理圖 115.2多種液體自動混合裝置電氣元件明細(xì)表 126安裝、接線、與系統(tǒng)聯(lián)合測試127后期工作 137.1操作過程簡要說明 137.2常見故障與排除方案 137.3編寫并提交（課程

2、）設(shè)計說明書 138尚存在的問題與方案建議 149課程設(shè)計總結(jié) 1410致 1511參考文獻(xiàn) 16多種液體自動混合裝置的PLC控制1課題背景1.1課題背景隨著科學(xué)技術(shù)的猛速發(fā)展，自動控制技術(shù)在人類活動的各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的一項重要標(biāo)志。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的程序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(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。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行

3、業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體自動混合的目的,液體自動混合配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題。 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，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)行管理等多方面的要求。設(shè)計的多種液體混合裝置利用可編程控制器實現(xiàn)在混合過程中精確控制，提高了液體混合比例的穩(wěn)定性、運(yùn)行穩(wěn)定、自動化程度高，適合工業(yè)生產(chǎn)的需要.1.2研究目的和意義 在工藝加工最初，把多種原料再合適的時間和條件下進(jìn)行需要的加工以得到產(chǎn)品一直都是在人監(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)在隨著時代的發(fā)展，這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際 需要。實際生產(chǎn)中

4、需要更精確、更便捷的控制裝置。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原來的液體混合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前自動化的需要?？删幊炭刂破饕后w自動混合系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)，計量技術(shù)，傳感器技術(shù)等技術(shù)與一體的機(jī)電一體化裝置。充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。 可編程控制器多種液體自動混合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：系統(tǒng)自動工作；控制的單周期運(yùn)行方式；由傳感器送入設(shè)定的參數(shù)實現(xiàn)自動控制；啟動后就能自動完成一個周期的工作，并循環(huán)。 本系統(tǒng)采用PLC是基于以下兩個原因：PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；編程能力強(qiáng)，可以將模

5、糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)； 根據(jù)多種液體自動混合系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用的PLC具有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對多種液體自動混合實現(xiàn)控制。1.3本文的主要工作本文首先回顧多種液體自動混合裝置的發(fā)展過程，說明了種液體自動混合裝置的PLC控制的重要性和必然性 。然后，講述了可編程程序控制器的應(yīng)用，通過論述可編程程序控制器的優(yōu)點(diǎn)對可控制編程器對多種液體混合裝置的控制有一個總體的認(rèn)識。綜合多種液體自動混合

6、裝置的控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行了外部電路的連線和PLC程序設(shè)計，從部件的選擇，流程的分析，程序順序控制的設(shè)計等方面，完成了本次的設(shè)計任務(wù)。最后，通過對程序液位控制系統(tǒng)的程序的調(diào)試，檢測，再進(jìn)行是對系統(tǒng)的更正，使控制系統(tǒng)更加完善，確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。2已知情況、控制要求、設(shè)計要求 2.1已知情況： 本題目用PLC來模擬并實現(xiàn)多種液體自動混合裝置的控制2.2控制要求：如圖所示為三種液體混合裝置，SQ1、SQ2、SQ3和SQ4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通，液體A、B、C與混合液閥由電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4控制，M為攪勻電動機(jī)，其控制要求如下：1、初始狀態(tài) 裝置投入運(yùn)行時，液體A、B、C閥門關(guān)

7、閉 ，混合液閥門 打開20s將容器放空后關(guān)閉。2、起動操作 按下啟動按鈕SB1，裝置開始按下列給定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。(1) 液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SQ3時，SQ3接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。(2) 當(dāng)液面到達(dá)SQ2時，關(guān)閉液體B閥門，打開液體C閥門。(3) 當(dāng)液面到達(dá)SQ1時關(guān)閉閥門C，攪勻電動機(jī)開始攪勻。(4) 攪勻電動機(jī)工作1min后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。(5) 當(dāng)液面下降到SQ4時，SQ4由接通變斷開，再過20s后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。3、停止操作 按下停止按鈕SB2后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀

8、態(tài)）。2.3設(shè)計要求 ：根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備工作方面與其它方面的需要，本次設(shè)計要達(dá)到如下設(shè)計要求：（1）要求本次設(shè)計的控制裝置采用PLC技術(shù)實現(xiàn);（2）要能完全滿足控制要求；（3） 按下停止按鈕后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作3總體設(shè)計思路 經(jīng)過對上述設(shè)計要求的深入思考后，對系統(tǒng)的設(shè)計過程有了一定的構(gòu)架。具體的想法有一下幾點(diǎn)： 我做的系統(tǒng)為多種液體自動混合，需要對各種液體的液面的高度監(jiān)控，因此，需要運(yùn)用到傳感器進(jìn)行液面高度的監(jiān)控。各種液體入池的比例需要應(yīng)用電磁閥控制，入池后的攪拌，則需要電機(jī)控制。對各個控件的控制，需要一個完整的控制流程，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行編程，可以實現(xiàn)對各個控件的控制。

9、具體控制方法根據(jù)題目要求，按下啟動按鈕時，A種液體進(jìn)入容器，當(dāng)達(dá)到一定值時，停止進(jìn)入，B種液體開始進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到一定值時，停止進(jìn)入C種液體開始進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到一定深度停止所有液體進(jìn)入。攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，一分鐘后攪拌均勻，停止攪拌，放出液體。經(jīng)20s后停止放出，按停止鍵停止操作。 液體的進(jìn)入和放出，需要電磁閥的控制，液面的深度需要傳感器的控制。4程序設(shè)計與調(diào)試4.1 PLC選型與I/O分配圖根據(jù)設(shè)計要求、控制要求，選定PLC的型號為：FX1N系列它是日本三菱公司生產(chǎn)的三菱FX1N系列，擁有28路輸入、18路(繼電器)輸出，而本例實際只需要6路輸入、5路輸出，輸出留有約1/3的余量，輸出所留余量超出1/3

10、，完全滿足要求；擁有8K步的存容量，而本例用戶程序的容量估計在50步左右，完全夠用多種液體自動混合裝置的I/0分配。16 / 16輸人X0：啟動按鈕X1：限位開關(guān)SQ1X2：限位開關(guān)SQ2X3：限位開關(guān)SQ3X4：限位開關(guān)SQ4X5：停止按鈕 輸出Y1:液體A控制閥門YV1Y2：液體B控制閥門YV2Y3：液體C控制閥門YV3Y4：D口控制閥門YV4Y5：攪拌機(jī)控制M 4.2編程PLC多種液體自動混合裝置程序工作過程簡析、編程元件明細(xì)表梯形圖多種液體混合自動裝置指令表如下：PLC編程元件明細(xì)表：編程元件作用X0起動開關(guān)X1觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q1X2觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q2X3觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q3X4觸

11、發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q4X5 停止開關(guān)Y1閥門A打開液體A注入Y2閥門B打開液體B注入Y3閥門C打開液體C注入Y4閥門D打開 混合液流出Y5電動機(jī)轉(zhuǎn)動T0電動機(jī)轉(zhuǎn)動定時T1混合液流出定時M200中間繼電器，使閥A門打開M100中間繼電器，使閥門A關(guān)閉，使閥門B打開M101中間繼電器，使閥B門關(guān)閉，使閥C門打開M102中間繼電器，使閥門C關(guān)閉，使攪拌機(jī)工作M104中間繼電器，使M105置位 M105使計時器T1計數(shù) 5電氣設(shè)計5.1 PLC外部接線原理圖 5.2多種液體自動混合裝置電氣元件明細(xì)表參考電氣控制與PLC應(yīng)用（胡漢文 丁如春主編，人民郵電，2009.5）第9章設(shè)計樣例，擬定本順控設(shè)備電氣元件

12、明細(xì)表如表2所示。序號文字符號名稱型號規(guī)格單位數(shù)量備注11#PLC1號PLCF1N-240M8路輸入8路輸出臺1生產(chǎn)6 安裝、接線、與系統(tǒng)聯(lián)合測試按照電氣設(shè)計圖完成接線，對程序系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合測試，詳細(xì)步驟略。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止7 后期工作7.1操作過程簡要說明本實驗在試驗箱上模擬了多液體自動混合裝置的工作過程，用按鈕代替液 面出發(fā)開關(guān)，用信號燈表示閥門和電動機(jī)的工作狀態(tài)（1）啟動開接通時，系統(tǒng)開始工作，電磁閥YV打開A液體注入（Y1燈亮）。當(dāng)起動開關(guān)斷開時，信號燈運(yùn)行完一個周期后才熄滅。（2）當(dāng)液體液位到達(dá)SQ3位置時，觸動開關(guān)X3，電磁閥YV2打

13、開B液體注入，（Y2燈亮）。（3） 當(dāng)液體液位到達(dá)SQ2位置時，觸動開關(guān)X2，電磁閥YV3打開C液體注入，（Y3燈亮）。（4） 當(dāng)液體液位到達(dá)SQ1位置時，觸動開關(guān)X1，攪勻電動機(jī)開始攪勻，（Y5燈亮），同時計時器T0開始計時，1min鐘后計時完畢，電磁閥YV4閥門打開，（Y4燈亮）。 （5）開始放出混合液體，當(dāng)液面下降到SQ4時，出動X4按鈕，計時器T2開始計時20s，計時完畢完成了一個周期的控制，開始進(jìn)行下一個周期。7.2常見故障與其排除方案(1)檢查PLC能否完成1個工作流程?不能：程序錯誤解決方案：程序重編(2)檢查PLC能否從最后1步（Y4）回到第1步(Y1)開始新一輪循環(huán)?不能：程

14、序錯誤解決方案：程序重編(3) 檢查PLC能否實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行？ 不能：程序錯誤 解決方案：程序重編7.3編寫并提交(課程)設(shè)計說明書“課程設(shè)計說明書”包括以下容：(1)封面(2)課程設(shè)計任務(wù)書(3)摘要(4)目錄(5)已知情況、控制要求、設(shè)計要求(6)總體設(shè)計思路(7)程序設(shè)計與調(diào)試(8)電氣設(shè)計(9)安裝、接線、聯(lián)合測試(10)后期工作(11)課程設(shè)計總結(jié)(12)致(13)主要參考文獻(xiàn)與資料8 尚存在的問題與方案建議本設(shè)計方案雖然“設(shè)計簡約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個問題尚未解決：(1）由于試驗設(shè)備的限制，只能制作成手動的控制裝置，與實際根據(jù)液壓傳感器來自動控制裝置的試驗現(xiàn)象相差

15、較大，到達(dá)指定液位時裝置就自動變化的現(xiàn)象可能有時不太明顯觀察。 （2)隨時停止工作：在設(shè)過程中，為了簡化操作過程，對PLC未加裝強(qiáng)制停止按鈕，突發(fā)情況不能強(qiáng)制停止。9課程設(shè)計總結(jié) 小學(xué)期課程設(shè)計是非常難得的一次理論與實踐相結(jié)合的機(jī)會，通過這次小學(xué)期對“多種液體自動混合裝置的PLC控制”的設(shè)計使我擺脫了單純理論學(xué)習(xí)的狀態(tài)，和眼高手低的毛病，通過本次PLC的課程設(shè)計，使我了解到PLC的重要性。電氣控制與可編程控制器是一門極其重要的課程，他綜合了計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)。在當(dāng)今由機(jī)械化向自動化，信息化飛速發(fā)展的社會，PLC技術(shù)越來越受人們廣泛應(yīng)用，前景可觀，因此學(xué)會和運(yùn)用PLC，將對我們以

16、后踏上工作崗位有極其重要的幫助，在此次設(shè)計中，我們遇到了許多困難，通過對自身的查找，我找出幾點(diǎn)不足之處： 1，不太會利用查翻資料。遇到困難，首先不先查看資料，過多依賴同學(xué)和老師的幫助，相對不獨(dú)立。2，學(xué)習(xí)認(rèn)真程度不夠，學(xué)習(xí)熱情不高，基礎(chǔ)相對薄弱，掌握知識太少。3，設(shè)計時對時間合理安排上欠妥。但正是這次設(shè)計，讓我認(rèn)識到自己的不足，為以后以后的工作學(xué)習(xí)找到了方向和前進(jìn)的動力。通過這次PLC課程設(shè)計實踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知識的撐握都是理論上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把

17、自己想出來的程序用到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。這樣，我就只能一個一個問題的去解決，通過查閱資料或者是請教同學(xué)，一次一次的調(diào)試程序，最后達(dá)到設(shè)計要求。使得我對PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實踐與理論的差距。最后通過本次課程設(shè)計，使我了解了PLC控制技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位；通過本次課程設(shè)計，使我更深刻的理解了PLC的編程思想，也能更好的將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中動。因此學(xué)好這門課程對以后的發(fā)展有舉足輕重的地位。10 致 這次課程設(shè)計基本上涵蓋了我們所學(xué)習(xí)的PLC程序的大部分知識點(diǎn)，課程設(shè)計題目要求不僅要求對課本知識有較深刻的了解，同時要求程序設(shè)計者由較強(qiáng)的思維能力和操作動手能力。這次課程設(shè)計使我對PLC程序的編程、程序的錄入、以與在上機(jī)操作調(diào)試有了很大的提高。大部分同學(xué)只關(guān)心程序運(yùn)行的結(jié)果，而對程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因為