2023 PLC及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)踐報(bào)告

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電氣原理圖及梯形圖為PDF格式,另附

PLC及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)踐

厭氧發(fā)酵罐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

學(xué)院：自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院

班級(jí)：10級(jí)1班

姓名：

學(xué)號(hào)：20233060

指導(dǎo)老師：

完成日期：2023/6/20

電氣原理圖及梯形圖為PDF格式,另附

目錄

0.摘要

1.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1.1控制對(duì)象

1.2需要控制的設(shè)備清單及配置

1.3控制要求

1.4電控箱面板上按鈕和指示燈說(shuō)明

2.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

2.2電氣原理圖設(shè)計(jì)

2.3觸摸屏上的參數(shù)設(shè)定

2.4PLC的梯形圖設(shè)計(jì)

3.心得體會(huì)

電氣原理圖及梯形圖為PDF格式,另附

0.摘要

使用三菱FX2N可編程控制器（PLC）對(duì)發(fā)酵罐的工作流程進(jìn)行控制。通過(guò)人機(jī)界面（觸摸屏）設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)PLC輸入輸出模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的控制。

1.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1.1控制對(duì)象

厭氧發(fā)酵工藝流程圖

1.2需要控制的設(shè)備清單和配置

1.轉(zhuǎn)子泵一臺(tái)（循環(huán)泵），功率2.2KW,AC,三相，380V.

2.離心泵一臺(tái)（熱水泵），功率1.5KW,AC,三相，380V.

3.電加熱器一臺(tái)，功率30KW,AC,三相，380V.Y型接法

4.進(jìn)出料電動(dòng)閥兩臺(tái)（V1和V2),

5.熱水罐補(bǔ)水電磁閥（V40）一臺(tái)，線(xiàn)圈為AC220V。

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6.排氣電磁閥(V3)一臺(tái)，線(xiàn)圈為AC220V。

7.溫度變送器兩臺(tái)。（T1檢測(cè)熱水罐溫度，T2檢測(cè)發(fā)酵罐溫度），兩線(xiàn)制，DC24V供電。

8.液位開(kāi)關(guān)一套，有高中低三個(gè)液位點(diǎn)。

9.壓力變送器一臺(tái)，用來(lái)檢測(cè)發(fā)酵罐壓力。

10.氣體流量計(jì)一臺(tái)（FQ),記錄氣體總量。

說(shuō)明：

1.進(jìn)出料電磁閥接線(xiàn)圖：

2.電磁閥V3，V4為標(biāo)準(zhǔn)電磁閥，線(xiàn)圈為AC220V

3.溫度變送器為兩線(xiàn)制，工作電壓15-30，量程為0-100℃

4.壓力變送器為兩線(xiàn)制，工作電壓15-30V,量程是0-100mbar

5、觸摸屏選5.7吋的單色的。

1.3控制要求

1、進(jìn)料：物料由閥門(mén)V1進(jìn)入罐中。要求有閥位指示。

2、排料：物料由閥門(mén)V2排出。要求有閥位指示。

3、物料保溫?cái)嚢柩h(huán)：

(1)啟動(dòng)發(fā)酵工藝自動(dòng)程序后,系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)罐內(nèi)物料溫度并將根據(jù)設(shè)定的物料溫度自動(dòng)判斷是否開(kāi)啟電加水器,開(kāi)啟加熱循環(huán)泵,當(dāng)物料溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)加熱循環(huán)自動(dòng)中止,當(dāng)溫度低于某設(shè)定值，加熱系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。

注意：熱水罐水位低于中液位自動(dòng)補(bǔ)水到高液位，低于低液位時(shí)加熱泵和電加熱器自動(dòng)保護(hù)。電加熱器的啟停溫度在觸摸屏上設(shè)定。

(2)攪拌器以及物料循環(huán)泵是否工作，以及攪拌速度、循環(huán)起停時(shí)間均可根據(jù)需要在觸摸屏上自行設(shè)定；攪拌電機(jī)需要變頻調(diào)速。

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(3)排氣口處安裝有氣體流量傳感器，可顯示在線(xiàn)流量以及并提供信號(hào)給PLC系統(tǒng)用于計(jì)算累計(jì)流量。（流量信號(hào)輸出為高速脈沖）。

4、熱水罐的控制說(shuō)明：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)熱水罐的水位低于中液位時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)水電磁閥補(bǔ)水，補(bǔ)到高液位停。當(dāng)熱水罐液位低于中液位時(shí)，電加熱器和循環(huán)加熱泵均無(wú)法啟動(dòng)。

注意：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)請(qǐng)將相應(yīng)的手動(dòng)閥調(diào)到合理的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

1.4電控箱面板上按鈕和指示燈說(shuō)明

在電控箱面板上有以下按鈕和指示燈：進(jìn)料閥開(kāi)、進(jìn)料閥關(guān)、排料閥開(kāi)，排料閥關(guān)，系統(tǒng)運(yùn)行和系統(tǒng)中止以及急停。具體的使用說(shuō)明如下：

1、進(jìn)料閥開(kāi)/關(guān)：當(dāng)按下進(jìn)料閥開(kāi)按鈕時(shí)，進(jìn)料電動(dòng)閥開(kāi)啟，當(dāng)閥門(mén)全部開(kāi)啟后，進(jìn)料閥開(kāi)

的按鈕上的綠色指示燈亮，同時(shí)進(jìn)料泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)按下進(jìn)料閥關(guān)時(shí)，進(jìn)料閥關(guān)閉，同時(shí)進(jìn)料泵停，當(dāng)進(jìn)料閥完全關(guān)閉后，進(jìn)料閥關(guān)的按鈕上的紅色指示燈亮。

2、排料閥開(kāi)/關(guān)：當(dāng)按下排料閥開(kāi)按鈕時(shí)，排料電動(dòng)閥開(kāi)啟，當(dāng)閥門(mén)全部開(kāi)啟后，排料閥開(kāi)

的按鈕上的綠色指示燈亮；當(dāng)按下排料閥關(guān)時(shí)，排料閥關(guān)閉，當(dāng)排料閥完全關(guān)閉后，排料閥關(guān)的按鈕上的紅色指示燈亮。

3、系統(tǒng)運(yùn)行：當(dāng)按下系統(tǒng)運(yùn)行按鈕后，整個(gè)系統(tǒng)依照設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行

指示燈亮；當(dāng)按系統(tǒng)中止按鈕后，系統(tǒng)中止運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)中止運(yùn)行指示燈亮。

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4、急停按鈕：出現(xiàn)緊急狀況時(shí)可以按下急停按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)。

2.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

考慮到發(fā)酵罐的控制要求及經(jīng)濟(jì)性原則，本系統(tǒng)采用三菱FX2N-24MR可編程控制器。

2.2電氣原理圖設(shè)計(jì)

電氣原理圖如下：

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2.3觸摸屏上的參數(shù)設(shè)定

主畫(huà)面

系統(tǒng)上電后，觸摸屏自動(dòng)進(jìn)入主畫(huà)面，此畫(huà)面中顯示發(fā)酵罐內(nèi)當(dāng)前的溫度，壓力以及攪拌的轉(zhuǎn)速和熱水罐的溫度以及液位狀態(tài)；進(jìn)出料狀態(tài)也在此畫(huà)面中顯示。按下參數(shù)設(shè)定鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定畫(huà)面。

參數(shù)設(shè)定一

在此畫(huà)面中設(shè)定熱水罐和發(fā)酵罐的工作參數(shù)，說(shuō)明如下：（參數(shù)都在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)生效）

(1)熱水罐加熱器啟動(dòng)/中止溫度：當(dāng)熱水管內(nèi)溫度低于啟動(dòng)溫度時(shí)，并且熱水罐內(nèi)的水位超過(guò)了中液位時(shí)，電加熱器自動(dòng)啟動(dòng)，加熱到設(shè)定的中止溫度后，電加熱器自動(dòng)中止運(yùn)行。注意：中止溫度應(yīng)大于啟動(dòng)溫度。

(2)發(fā)酵罐加熱泵啟動(dòng)/中止溫度：當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)的溫度低于啟動(dòng)溫度時(shí)，并且熱水罐內(nèi)的水位超過(guò)了中液位時(shí)，加熱泵啟動(dòng)循環(huán)，給發(fā)酵罐加熱，當(dāng)溫度到中止溫度時(shí)，加熱泵中止。注意：中止溫度應(yīng)大于啟動(dòng)溫度。

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(3)發(fā)酵罐排氣閥開(kāi)/關(guān)壓力：當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)的壓力大于開(kāi)閥壓力時(shí)，排氣電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)壓力降到關(guān)閥壓力時(shí)，排氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。注意：開(kāi)閥壓力應(yīng)大于關(guān)閥壓力。

(4)攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)定：通過(guò)此參數(shù)來(lái)設(shè)定變頻器的頻率。從而設(shè)定發(fā)酵罐攪拌器的轉(zhuǎn)速。

(5)按下一頁(yè)進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定二畫(huà)面，按返回，回到主畫(huà)面。

參數(shù)設(shè)定二

參數(shù)畫(huà)面二說(shuō)明：

(1)攪拌和循環(huán)工作方式選擇：通過(guò)切換按鈕可以改變攪拌和循環(huán)的動(dòng)作方式：休止工作和連續(xù)工作，休止工作：依照休止工作的參數(shù)中的開(kāi)機(jī)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行，運(yùn)行開(kāi)機(jī)的時(shí)間后，攪拌和循環(huán)中止，等到停機(jī)時(shí)間到后，又繼續(xù)攪拌和循環(huán)。連續(xù)工作：攪拌和循環(huán)一直運(yùn)行。

(2)系統(tǒng)重啟工作方式：當(dāng)系