PLC 多種液體自動混合控制系統(tǒng)設(shè)計

?？粕n程設(shè)計報告題 目 多種液體自動混合控制系統(tǒng)設(shè)計課 程 電氣控制及可編程控制器專 業(yè)電氣工程及其自動化班 級 電氣21131 學(xué) 號 20101131412010113145 2010113姓 名 指導(dǎo)老師 完成日期2013年6月TOC\o"1-5"\h\z1緒論 1\o"CurrentDocument"1.1課程題目 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計目的及要求 1\o"CurrentDocument"1.3原始資料 1\o"CurrentDocument"1.4課題要求 1\o"CurrentDocument"1.5日程安排 2\o"CurrentDocument"1.2主要參考書 2\o"CurrentDocument"2器件選擇 3\o"CurrentDocument"2.1總體結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"2.2具體器件的選擇 3\o"CurrentDocument"2.2.1液位傳感器的選擇 3\o"CurrentDocument"2.2.2溫度傳感器的選擇 4\o"CurrentDocument"2.2.3攪拌電動機(jī)的選擇 4\o"CurrentDocument"2.2.4電磁閥的選擇 5\o"CurrentDocument"2.2.5接觸器的選擇 5\o"CurrentDocument"2.2.6熱繼電器的選擇 6\o"CurrentDocument"3程序設(shè)計 7\o"CurrentDocument"3.1總體設(shè)計思路 7\o"CurrentDocument"3.2PLC輸入輸出口分配 8\o"CurrentDocument"3.3主電路設(shè)計 9\o"CurrentDocument"3.4液體混合裝置的輸入輸出接線圖 9\o"CurrentDocument"3.5液體混合裝置的梯形圖 11\o"CurrentDocument"4安裝、接線及系統(tǒng)聯(lián)合測試 13\o"CurrentDocument"5后期工作 13\o"CurrentDocument"6總結(jié) 14\o"CurrentDocument"7參考文獻(xiàn) 14

1.1.緒論1.1課程題目多種液體自動混合控制系統(tǒng)設(shè)計1.2設(shè)計目的及要求1、 熟悉電氣控制系統(tǒng)的一般設(shè)計原則、設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計程序。2、 掌握電氣設(shè)計制圖的基本規(guī)范，熟練掌握PLC程序設(shè)計的方法和步驟。3、 學(xué)會收集、分析、運(yùn)用電氣設(shè)計有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。4、 培養(yǎng)獨(dú)立工作和工程設(shè)計能力以及綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。1.3原始資料圖例是三種液體自動加熱攪拌混合示意圖，工作過程如下：打開電磁閥Y1加入液體A，加到L3位置時停止，然后打開Y2加入液體B，到L2位置時停止，再打開丫3，加入液體C，到位置L1停止，此時，電爐接通加熱，攪拌電機(jī)工作。當(dāng)溫度到后停止加熱和攪拌，打開電磁閥Y4,排放加工好的液體，排放時間由撥碼開關(guān)設(shè)定，時間到后關(guān)斷Y4,加工完成。撥碼開關(guān)第一位為設(shè)定產(chǎn)量，7段數(shù)碼管顯示當(dāng)前產(chǎn)量，設(shè)計電路，編寫程序。1.4課題要求1、 根據(jù)項目技術(shù)要求，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)總體方案；2、 根據(jù)方案選擇相應(yīng)電氣元器件后列寫主要元器件清單；3、 繪制電路圖、控制板電氣元件布置圖、電氣安裝接線圖;4、 在控制板上安裝接線；5、 系統(tǒng)控制板測試；6、 通電聯(lián)調(diào)；7、 整理技術(shù)資料，編寫項目報告，項目驗(yàn)收。1.5日程安排本次課程設(shè)計時間共一周，進(jìn)度安排如下：1、 設(shè)計準(zhǔn)備，熟悉有關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范，熟悉課題設(shè)計要求及內(nèi)容。（1天）2、 分析控制要求、主電路及控制電路方案設(shè)計。（1天）3、 繪制控制流程圖、I/O端子接線圖。（1天）4、 梯形圖設(shè)計、編制程序及程序說明。（1天）5、 整理計算書及圖紙、寫課程設(shè)計報告。（1天）1.6主要參考書1、 《電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》郁漢琪主編東南大學(xué)出版社2、 《工廠電氣控制技術(shù)》方承遠(yuǎn)主編機(jī)械工業(yè)出版社3、 《可編程控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)》徐世許主編中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社4、 《工廠常用電氣設(shè)備手冊》（第2版）上、下冊中國電力出版社器件選擇2.1總體結(jié)構(gòu)

從圖2-1中可知設(shè)計的液體混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌并控制溫度，如圖2-1所示。此裝置需要控制的元件有：其中L1、L2、L3為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒該點(diǎn)時為ON。Y1、Y2、Y3、Y4為電磁閥，M為攪拌電機(jī)，T為溫度傳感器，H為加熱器。另外還有控制電磁閥和電動機(jī)的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果。液體c液體c液面?zhèn)鞲衅鲌D2.1液體混合灌裝機(jī)2.1具體器件的選擇2.2.1液位傳感器的選擇選用LSF-2.5型液位傳感器其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液體時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的品體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：工作壓力可達(dá)2.5Mpa工作溫度上限為125°C觸點(diǎn)壽命為100萬次觸點(diǎn)容量為70w開關(guān)電壓為24VDC切換電流為0.5A3.3在本實(shí)驗(yàn)中，I/O接線圖中用限位開關(guān)來代替液位傳感器。2.2.2溫度傳感器的選擇選用KTY81-210A型溫度傳感器其中“T”表示溫度KTY系列溫度傳感器采用進(jìn)口Philips硅電阻元件精心制作而成，具有精度高，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，產(chǎn)品壽命長等優(yōu)點(diǎn)，該溫度傳感器已廣泛應(yīng)用于電機(jī)變頻調(diào)速溫度控制，太陽能熱水器溫度測量領(lǐng)域彩印設(shè)備溫控，汽車油溫測量、發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)中過熱保護(hù)、加熱控制系統(tǒng)、電源供電保護(hù)等。選用KTY81-210A型溫度傳感器。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：測量溫度范圍為-50~150°C°C溫度系數(shù)TC為0.79%/K精度等級為0.5%公稱壓力為0.6MPa2.2.3攪拌電動機(jī)的選擇選用EJ15-3型電動機(jī)其中“E”表示電動機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計序號，3為最大工作電流相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法。電動機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m。工作溫度-15?40°C/濕度忍90%。EJ15系列電動機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運(yùn)行安全可靠。2.2.4電磁閥的選擇入罐液體選用VF4-25型電磁閥其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計序號，25表示口徑(mm)寬度。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體。介質(zhì)溫度^150/^環(huán)境溫度-20?60°C。使用電壓：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。功率：AC：2.5KW。操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。出罐液體選用AVF-40型電磁閥其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑(mm)相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：其最大特點(diǎn)就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時排空的效果。其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力。使用電壓：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。功率：AC：5KW。2.2.5接觸器的選擇選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設(shè)計編號，10/16為主觸頭額定電流相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：操作頻率為1200/h機(jī)電壽命為1000萬次主觸頭額定電流為10/16(A)額定電壓為380/220(A)（5）功率為2.5KW2.2.6熱繼電器的選擇選用JR16B-60/3D型熱繼電器其中“J”表示繼電器，“D”帶斷相保護(hù)相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 額定電流為20（A）（2） 熱元件額定電流為32/45（A）程序設(shè)計3.1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)：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(shí)現(xiàn)對各個控件的控制。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。對于本課題來說，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實(shí)現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的開關(guān)以及電動機(jī)啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案?？刂屏鞒虉D如下。到L2時Y2閉合Y3打開，進(jìn)液體C7當(dāng)?shù)絃1時Y3閉合，并且電動機(jī)M和電爐H開始攪拌和加熱當(dāng)混合液體加熱到所設(shè)定的溫度時，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，電爐停止加熱。同時打開Y4.k)混合液體鎖排的時間由撥碼開關(guān)所設(shè)定的時間決定，當(dāng)時間一到時，閉合Y4.、)f 勺產(chǎn)量由數(shù)碼管顯示。結(jié)束圖3-1J液體混合裝置流程圖

3.2PLC輸入輸出口分配輸入/輸出地址分配如表1表1液體混合裝置輸入/輸出地址分配輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能X22SB0啟動按鈕Y10電磁閥Y1X21SB1停止按鈕Y11電磁閥Y2X23L3液傳感器Y12電磁閥Y3X24L2液位傳感器Y13攪拌機(jī)MX25L1液位傳感器Y14加熱器HX26T溫度傳感器Y15電磁閥Y4X6FR常閉觸點(diǎn)Y0數(shù)碼館A段顯示X27撥碼器時間設(shè)定啟動按鈕Y1數(shù)碼館B段顯示X28撥碼器數(shù)碼館顯示按鈕Y2數(shù)碼館C段顯示Y3數(shù)碼館D段顯示Y4數(shù)碼館E段顯示Y5數(shù)碼館F段顯示Y6數(shù)碼館G段顯示

3.3主電路設(shè)計因?yàn)橹挥袛嚢铏C(jī)是電動機(jī)控制的，所以主電路只需要一個電機(jī)控制，并攪拌機(jī)只有啟動與停止兩種工作狀態(tài)，因此只需要一組主觸點(diǎn)。主電路如下。圖3-2液體混合裝置的主電路3.4液體混合裝置的輸入輸出接線圖液體混合裝置輸人輸出接線圖如下。圖3-3液體混合裝置的I/O接線圖3.5液體混合裝置的梯形圖圖3-4液體混合裝置的梯形圖3.6：撥碼開關(guān)圖3—5撥碼升關(guān)接線吧版的撥碼開關(guān)內(nèi)部已經(jīng)接到PLC內(nèi)部，所以只要把00——03和04——07接到com0端口，把10——13和14——17接到com2端口，右邊的三個撥碼開關(guān)是控制電磁閥閉合的時間，當(dāng)時間一到時電磁閥Y4閉合，從而完成一個循環(huán)。但是要把撥碼開關(guān)的8421碼通過PLC的BIN指令裝換成可由7段數(shù)碼管顯示的十進(jìn)制數(shù)這段程序是：IK0270 || INK3K000DO}而撥碼開關(guān)的左面第一位是8段數(shù)碼管的顯示，他是顯示液體流量的。它的效果是通過下面的程序來實(shí)現(xiàn)的：IK0206 || pINK1KO14D1} SEGDDI K2Y000 }而7段數(shù)碼管是效果圖如下:3.6數(shù)碼管4.安裝、接線及系統(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5.后期工作1、操作過程簡要說明本實(shí)驗(yàn)在試驗(yàn)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)打開電磁閥Y1加入液體A，加到L3位置時停止，然后打開Y2加入液體B，到L2位置時停止，再打開丫3，加入液體C，到位置L1停止，此時，電爐接通加熱，攪拌電機(jī)工作。當(dāng)溫度到后停止加熱和攪拌，打開電磁閥Y4，排放加工好的液體，排放時間由撥碼開關(guān)設(shè)定，時間到后關(guān)斷Y4,加工完成。撥碼開關(guān)第一位為設(shè)定產(chǎn)量，7段數(shù)碼管顯示當(dāng)前產(chǎn)量，設(shè)計電路，編寫程序。2、常見故障及其排除方案(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⑵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