plc超聲波清機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)方案

1、摘要在日益機(jī)械化的工業(yè)環(huán)境中，自動(dòng)化清洗機(jī)的積極作用正日益為人們所認(rèn) 識(shí)，本設(shè)計(jì)的目的就是研制自動(dòng)化程度高、 工作可靠、穩(wěn)定的超聲波清洗機(jī)控制 系統(tǒng)，使其完成超聲波清洗的全自動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。本文詳細(xì)闡述了應(yīng)用西門(mén)子公 司的具有高性能價(jià)格比的微型可編程控制器 S7-200系列PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng) 充分利用了學(xué)習(xí)中講述的可編程控制器（PLC）的多方面的設(shè)計(jì)知識(shí)和方法。這 一控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，充分體現(xiàn)了PLC系統(tǒng)在工業(yè)的應(yīng)用，以及根據(jù)設(shè)計(jì)和不同的需求改變數(shù)據(jù)和狀況，還可以使其應(yīng)用的范圍更加廣泛。超聲波清洗機(jī)原理超聲波清洗機(jī)清洗原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而

2、傳播到介質(zhì)-清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬(wàn)計(jì)的直徑為50-500卩m的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)。 這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓 區(qū)形成、生長(zhǎng)，而在正壓區(qū)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增大，然后突然閉合。 并在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓，破壞不溶性污物而使 他們分散于清洗液中，當(dāng)團(tuán)體粒子被油污裹著而黏附在清洗件表面時(shí)，油被乳化, 固體粒子及脫離，從而達(dá)到清洗件凈化的目的。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的 過(guò)程中，氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過(guò) 1000個(gè)氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不 斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小“爆炸

3、”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及 縫隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面清洗凈化的目的。第二超聲波在液體中傳播，使液體與清洗槽在超聲波頻率下一起振動(dòng)， 液體 與清洗槽振動(dòng)時(shí)有自己固有頻率，這種振動(dòng)頻率是聲波頻率，所以人們就聽(tīng)到嗡 嗡聲。另外，在超聲波清洗過(guò)程中，肉眼能看見(jiàn)的泡并不是真空核群泡， 而是空氣 氣泡，它對(duì)空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。 只有液體中的空氣氣泡被完全 拖走，空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。超聲波清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)可以進(jìn)行清洗、漂洗還有超聲，有進(jìn)水閥、進(jìn)液閥、排水閥、排液 閥、水泵電動(dòng)機(jī)和液泵電動(dòng)機(jī)。容腔內(nèi)包含兩個(gè)液位傳感器，上限位和下限位。清洗液沖洗

4、時(shí)，液泵工作，進(jìn)液泵、排液泵同時(shí)打開(kāi)； 清水沖洗時(shí)，水泵工作，進(jìn)水閥、排水閥同時(shí)打開(kāi)。要求：1）畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖；2）設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖。Y啟動(dòng)請(qǐng)隨沖洗進(jìn)清水_清洗液沖洗NY4S到?排水Y2S 至V?Y清洗液超聲清洗N5S進(jìn)清洗液排液1Y f清水超聲清 洗1上限位 至U?下限位至驗(yàn)到上限位？Y r清水沖洗1_ 下限位 至驗(yàn)Y清洗液超 聲漂洗2S 至U?3S到？Y排水N1/下限為到？響鈴。亮燈結(jié)束地址分配表:輸入輸出功能地址功能地址手動(dòng)10.0進(jìn)水閥Q0.0單周期10.1進(jìn)液閥Q0.1連續(xù)10.2排水、液閥Q0.2啟動(dòng)10.3水泵Q0.3停止I0.4液泵Q0.4上限位I0.5超

5、聲清洗Q0.5下限位I0.6超聲漂洗Q0.6手動(dòng)進(jìn)水閥I0.7聲Q0.7手動(dòng)進(jìn)液閥I1.0光Q1.0手動(dòng)排水、液閥11.1超聲清洗11.2超聲漂洗I1.3/»! rlu /LJ . I b- F -o nuT1 I I ITL14 3 二I-動(dòng)期變動(dòng)止位也S：網(wǎng)隔朮洗 手卑； 上下曲進(jìn)非蘆士尸I/O端口分配圖：PLC的選型原則：在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則 選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、

6、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng) 硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程控制器、功 能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)， 應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和 動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 一般在選擇PLC時(shí)考慮以下幾方面：一、輸入輸出（I/O ）點(diǎn)數(shù)的估算二、存儲(chǔ)器容量的估算三、控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能和處理速度等特性的 選擇。PLC型號(hào)的選擇：本題目

7、的設(shè)計(jì)為滿足設(shè)計(jì)要求共分配有 21個(gè)I/O點(diǎn)，輸入12個(gè)，輸出9個(gè)。 根據(jù)PLC功能及其參數(shù)我選擇了西門(mén)子的CPU為CPU224。CPU224基本參數(shù)如下：100 230V AC 電源；24V DC輸入；繼電器輸出；本機(jī)集成14輸入/10輸出；共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)；可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊；最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)；13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30KHZ高數(shù)計(jì)數(shù)器；2個(gè)獨(dú)立的20KHZ高數(shù)脈沖輸出；具有PID控制器；1個(gè)RS485通訊/編程口；具有PPI通訊協(xié)議。程序流程圖：(10.1+10.2)(SM0.1+M2.1)M2.0-C0M0.0I0.3M0.

8、1Q0.1Q0.2Q0.4T37復(fù)位C04s-Q0.1Q0.43s-Q0.6T385sQ0.5T39+ 丁37M0.2 二I0.5M0.3 T38M0.4 M2.02.0M1.5C0T43Q0.7Q1.0T435s27MO-Q梯形圖:3-tt7f2M22M5 z M6 z M32M5544zMzoMCxiMp1 otMOO(M0.3T38M0.4K4INTON50-PT100 msT39MD.5MOB()INTONPT100 msT40)TM1.0()INTONPT100 msT41M1.2IM1.1)M1J吐2T42M1.3uID.6M1.2)M1.3INTONPT100 ms14220-M

9、1.4M0.1M15PML4)M1.4M2MO.OCOHH )SMQ5QD.7T H)Q1.0)T43INTON50-fT100 msMl.5M0.6QO.OIMO7Ml 一 2M25MO.1QO.1I)MO.2M26o5M22M二M二MM o 0MsMojQOK)語(yǔ)句表:LD10.3A10.0OM2.7ANI0.4=M2.7LDM2.7LPSAI0.7ANI0.5=M2.5LRDAI1.0ANI0.5=M2.6LRDAI1.1ANI0.6=M2.2LRDAI1.2=M2.3LPPAI1.3=M2.4LDI0.3AI0.2OM2.0ANI0.4=M2.0LDI0.1OI0.2EU=M2.1LD

10、I0.1OI0.2LDSM0.1OM2.1ALDLDM1.4ANM2.0LDM1.5AT43OLDO MO.OOLDAN M0.1=MO.OLD M1.4A M2.0AN COLD MO.OA IO.3OLDO MO.1AN MO.2=MO.1TON T37, 4OLD MO.1A T37O MO.2AN MO.3=MO.2LD MO.2A IO.5O MO.3AN MO.4=MO.3TON T38, 3OLD MO.3A T38O MO.4AN MO.5=MO.4TON T39, 5OLD MO.4A T39O MO.5AN MO.6=MO.5LD MO.5A IO.6O MO.6AN MO

11、.7=MO.6TON T4O, 2OLD MO.6A T40O M0.7AN M1.0=M0.7LD M0.7A I0.5O M1.0AN M1.1=M1.0TON T41,60LD M1.0A T41O M1.1AN M1.2=M1.1LD M1.1A I0.6O M1.2AN M1.3=M1.2TON T42, 20LD M1.2A T42O M1.3AN M1.4=M1.3LD M1.3A I0.6O M1.4AN M0.0AN M0.1AN M1.5=M1.4LD M1.4LD M0.0CTU C0, 5LD M1.4A M2.0A C0O M1.5AN M0.0LPS=M1.5A SM0.5=Q0.7=Q1.0LPPTON T43, 50LD M0.6O M0.7O M1.2O M2.