《基于PLC的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)》9100字（論文）

II基于PLC的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)摘要科技在不斷進(jìn)步，我們的生活方式越來越智能化，生產(chǎn)開發(fā)能力更是這樣。PLC作為計(jì)算機(jī)家族中的一員，專為產(chǎn)業(yè)操作應(yīng)用而開發(fā)。隨著微型CPU、計(jì)算機(jī)科學(xué)與能力和信息傳輸能力的迅速進(jìn)步，可編程控制器PLC在工業(yè)操作中占據(jù)越來越高的影響，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且可編程控制器在工業(yè)控制中占到的比例逐漸上升。本次設(shè)計(jì)是利用組態(tài)軟件組態(tài)王監(jiān)控PLC實(shí)現(xiàn)兩種液體的自動(dòng)混合。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要考慮其各個(gè)不同狀態(tài)動(dòng)作的連續(xù)和關(guān)聯(lián)，對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行不同的動(dòng)作控制輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將AB兩種液體混合的周期性控制（包括單周期）。本次設(shè)計(jì)的主要意義是:用可編程控制器來控制，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)約人力和物力、財(cái)力的目的；而且PLC程序的合理性，全面性以及可靠性可以使液體混合更加穩(wěn)定和全面地完成。關(guān)鍵詞：PLC；液體混合裝置；自動(dòng)控制II目錄TOC\o"1-3"\h\u一、緒論 一、緒論1.1研究背景及意義科學(xué)能力正在迅速的進(jìn)步，自動(dòng)控制逐漸出現(xiàn)在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，在一定范圍開始的應(yīng)用，其掌握程度早已躍然變?yōu)轶w現(xiàn)國家開發(fā)和科技是否進(jìn)步的重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。在石油開采、藥物制造、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域，液體混合已經(jīng)是必不可少的步驟，也是產(chǎn)業(yè)開發(fā)中非常重點(diǎn)的一環(huán)。但是，由于這些領(lǐng)域大部分都是腐蝕性毒性媒體和容易燃燒以及爆炸媒體，設(shè)備所在的位置作業(yè)情況較為一般，不適合員工在設(shè)備所在位置工作。此外，該系統(tǒng)還應(yīng)具備開發(fā)流程中材料精準(zhǔn)、操作好等指標(biāo)，這是半智能和手動(dòng)操作控制不容易完成的。所以，有關(guān)領(lǐng)域發(fā)生的此類情況，特別是中小企業(yè)，為了要求許多液體智能混合，液體自動(dòng)混合成為擺在我們面前的重要課題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有液體混合設(shè)備進(jìn)行了軟硬件升級(jí)，提出了數(shù)據(jù)信息的收集、自動(dòng)控制、運(yùn)行管理等多種要求。設(shè)計(jì)的多種液體混合裝置通過運(yùn)用可編程控制器的控制，在混合流程中可以準(zhǔn)確操作，液體混合穩(wěn)定，智能化好，適合產(chǎn)業(yè)開發(fā)。可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，專為產(chǎn)業(yè)操作應(yīng)用而開發(fā)。可編程控制器的縮寫是PLC。其特點(diǎn)為：高穩(wěn)定性；豐富的I/O端口單元；單元化架構(gòu)的使用；編程操作簡(jiǎn)單；安裝方便。為了提升系統(tǒng)效果，減少系統(tǒng)開發(fā)所需要時(shí)間，適應(yīng)系統(tǒng)快速更換的要求，系統(tǒng)開發(fā)朝著減少預(yù)算，減少開發(fā)所需要時(shí)間，提升開發(fā)效果等方向進(jìn)步。石油開采、藥物制造、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域中多種液體混合是必不可少的工藝，也是開發(fā)流程中非常重點(diǎn)的一環(huán)，但這種領(lǐng)域中有很多擁有腐蝕性毒性的雜質(zhì)和容易燃燒以及爆炸媒體，因此設(shè)備所在的位置作業(yè)情況較為一般，不適合員工在設(shè)備所在位置作業(yè)。液體自動(dòng)混合是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。多種液體混合使用在灌裝多種瓶裝飲品，用于大型或者中型飲品制造商。最早的灌裝機(jī)機(jī)大部分采用蠕行機(jī)式、體積泵式作為測(cè)量辦法。擁有能力強(qiáng)、消耗少、加工效果高的特點(diǎn)，是目前最好的灌裝技術(shù)，不過這個(gè)技術(shù)仍存在一定缺點(diǎn)。該液體混合平臺(tái)使用基于PLC的操作平臺(tái)，采用單元化架構(gòu)擁有良好的兼容性和可運(yùn)營性。對(duì)提升企業(yè)開發(fā)和管理自動(dòng)水平有很強(qiáng)的促進(jìn)，提升開發(fā)線的效益、使用時(shí)長(zhǎng)和效果，降低企業(yè)項(xiàng)目效果的不穩(wěn)定性，擁有無限的應(yīng)用前景，液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。如何使PLC在飲品灌裝中實(shí)現(xiàn)控制功能，從有關(guān)開發(fā)資料和報(bào)道中經(jīng)無跡可尋，以致人們無法根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)來進(jìn)行參數(shù)校對(duì)，無法設(shè)計(jì)出更優(yōu)異的系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)就是基于以上問題進(jìn)行的一些探索。1.2研究現(xiàn)狀在工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，眾多行業(yè)都尋求一種新的發(fā)展方向，例如煉油、化工、制藥等行業(yè)。在這些行業(yè)的生產(chǎn)加工中，經(jīng)常需要將多種液態(tài)物質(zhì)精確進(jìn)行混合，混合時(shí)液體的量和順序需要嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并要對(duì)這一環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)并時(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，而這一要求是人工和現(xiàn)代半自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的，目前行業(yè)急需一種能夠自動(dòng)控制液態(tài)物質(zhì)混合的系統(tǒng)。以往之前的液態(tài)物質(zhì)混合控制系統(tǒng)大部分采用繼電器接觸器為核心控制元件，但是繼電器接觸器接線復(fù)雜，自我診斷程序繁瑣，而且想要對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新也比較困難，最大的缺點(diǎn)是靈活性和可靠性越來越跟不上現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求。后來人們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中加入了可編程邏輯控制器，并對(duì)其添加了簡(jiǎn)單的運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)收發(fā)等功能，基本滿足了現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求，完成了真正意義上的自動(dòng)化工業(yè)控制系統(tǒng)。后來，隨著PC技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將可編程控制器定名為PLC，這一名稱能夠反映出其具有自動(dòng)控制功能的特點(diǎn)。上世紀(jì)七十年代中葉，PLC技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，人們開始把PC技術(shù)與PLC技術(shù)相結(jié)合，PLC技術(shù)發(fā)展也越來越快。更快的處理速度、更小的體積、更強(qiáng)的工業(yè)抗干擾能力和模擬量運(yùn)算、PID功能都使其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要的一部分。上世紀(jì)八十年代初，許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國家在工業(yè)生產(chǎn)上都運(yùn)用了PLC技術(shù)，帶動(dòng)了PLC生產(chǎn)的風(fēng)潮，越來越多的PLC生產(chǎn)廠家如雨后春筍一般出現(xiàn)，這也標(biāo)志著PLC技術(shù)在工業(yè)上產(chǎn)中的霸主地位開始確立。一直到九十年代的這十年間，是PLC技術(shù)發(fā)展發(fā)展最快的十年，在這期間，PLC一直保持在30%-40%的恐怖年增長(zhǎng)率，而PLC技術(shù)的處理模擬量能力、數(shù)字處理能力、互聯(lián)網(wǎng)通信能力和人機(jī)互聯(lián)能力也越來越成熟，正是因?yàn)镻LC技術(shù)的幾大特點(diǎn)非常完美的契合現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，而且這期間發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)與各種各樣的特殊控制單元、通信單元和更加人性化的操作界面，使應(yīng)用PLC技術(shù)的工業(yè)控制設(shè)備操作更加容易，控制工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備變得更為簡(jiǎn)潔。因此，PLC逐漸取代了之前的過程控制中的DCS系統(tǒng)，成為了生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域的真正統(tǒng)治者。二、液體混合監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1方案設(shè)計(jì)原則整個(gè)設(shè)計(jì)過程是按工藝流程設(shè)計(jì)，提供機(jī)器配置、工作和維護(hù)運(yùn)營服務(wù)。設(shè)計(jì)是根據(jù)電子智能化工程開發(fā)中電氣設(shè)備的國家通用基礎(chǔ)形狀符號(hào)(GB4728)和其他有關(guān)制成和規(guī)則編制的。設(shè)計(jì)原則基本包含:運(yùn)行條件:工程為電子操作電路供給的詳細(xì)文獻(xiàn)，平臺(tái)穩(wěn)定、可靠，在最短的時(shí)間內(nèi)盡可能經(jīng)濟(jì)、合理，共同降低機(jī)器成本。在對(duì)方案的挑選以及零部件的選擇上會(huì)優(yōu)先考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴墒謩?dòng)控制到自動(dòng)控制，在仿真中由微機(jī)操作，功能的完成越來越多，技術(shù)也的越發(fā)成熟了。針對(duì)這一課題，液體混合系統(tǒng)部分是大體量產(chǎn)業(yè)操作平臺(tái)的重組升級(jí)，所操作的機(jī)器根據(jù)企業(yè)、工藝和機(jī)器現(xiàn)狀配置，應(yīng)充分通過舊系統(tǒng)的部件。技術(shù)人員與機(jī)器操作方式的建設(shè)后，系統(tǒng)的工作模式應(yīng)盡可能與建設(shè)前相似，以便操作員能夠迅速掌握。從公司的建設(shè)內(nèi)容能夠了解到，在新的操作平臺(tái)中，虛擬量和大量開關(guān)量都需要處理。系統(tǒng)的穩(wěn)定性要高，技術(shù)人員對(duì)機(jī)器的操作界面要熟悉，應(yīng)該具備數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析匯總的功能。要完成整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從完成多個(gè)電磁開關(guān)和啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的角度來考慮?，F(xiàn)在要通過確定系統(tǒng)方案來解決這些問題。2.2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求在這種混合液體設(shè)備中，兩種液體的進(jìn)入，混合攪拌和排出混合料體的功能需要準(zhǔn)確完成，操作要求如下：1.混合流程：首先排放混合液的開關(guān)開啟并延遲20S后自動(dòng)關(guān)閉，A液體閥門的開關(guān)Y0打開，注入A液體；當(dāng)液體表面上升到SL2時(shí)，關(guān)閉A液體開關(guān)Y0,然后開啟B液體開關(guān)Y1，注入B液體；當(dāng)液體表面上漲到SL1時(shí)，關(guān)閉B液體閥門的開關(guān)，啟動(dòng)定時(shí)攪拌，在液體混合攪拌20S后停止。2.停止流程:在攪拌停止后，系統(tǒng)則自動(dòng)開始排出混合液體，當(dāng)混合液體的液面下降到SL3時(shí)，計(jì)時(shí)開始20S，排氣開關(guān)Y3關(guān)閉。一個(gè)周期結(jié)束。3.本設(shè)計(jì)通過液位SL1、SL2、SL3三個(gè)傳感器來操作液體A、B的進(jìn)入和混合液排出的3個(gè)電磁閥門及攪拌機(jī)的動(dòng)與停止。2.3系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可以更加方便的應(yīng)用和維護(hù)。液體混合設(shè)備必須滿足節(jié)能、穩(wěn)定、效率及開發(fā)和使用需求：高穩(wěn)定性高穩(wěn)定性是考量電氣操作機(jī)器的重點(diǎn)性能標(biāo)準(zhǔn)。PLC采用了現(xiàn)代大多數(shù)集成電子線路的技術(shù)，采用嚴(yán)格的開發(fā)工藝生產(chǎn)，內(nèi)部線路采用了優(yōu)秀的抗影響能力，有較高的穩(wěn)定性，因此開發(fā)的系統(tǒng)穩(wěn)定能力通常不錯(cuò)。2.配套及功能完善，適用能力強(qiáng)如今的PLC，逐步發(fā)展出了大型、中型、小型體量的型號(hào)化項(xiàng)目?？梢杂糜诿恳环N規(guī)模的工業(yè)操作情況。除了性能上的結(jié)構(gòu)分析外，目前的PLC基本上有了相對(duì)完善的數(shù)據(jù)信息計(jì)算功能，可用在多種的數(shù)字控制情況。3.容易學(xué)習(xí)，受工程人員歡迎。作為廣泛的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC是工礦公司的產(chǎn)業(yè)控制機(jī)器。其界面簡(jiǎn)單，編程語言容易被項(xiàng)目技術(shù)員所接納。梯形圖編程語言的符號(hào)和字符及表達(dá)與繼電器的線路圖相當(dāng)相似，只用一小部分的PLC閥門邏輯操作指令即可輕松完成繼電機(jī)線路中的功能。對(duì)于不了解電子線路、計(jì)算機(jī)科學(xué)與能力道理、匯編技術(shù)的人，使用電腦從事產(chǎn)業(yè)操作可以減少很多作業(yè)量，節(jié)省時(shí)間。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造工作量小，方便維護(hù)和改造PLC中存有的思維被連線思維取代，很大程度減少了操作機(jī)器的外接連線數(shù)量，大大縮短了操作平臺(tái)的開發(fā)和構(gòu)建所需要時(shí)間，易于運(yùn)營。更關(guān)鍵的是，同樣的機(jī)器僅僅改變程序，就能完成不同的生產(chǎn)線，給要求多種類、少量開發(fā)的情況提供了許多方便。5.所占空間較小，耗電量低；6.所占空間較小，耗電量低；2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案根據(jù)本控制系統(tǒng)的要求所選用模塊是FC3U-32MRPLC，其中啟動(dòng)/急停/停止按鈕，液面?zhèn)鞲衅?，液面監(jiān)控裝置輸入到PLC中，則PLC作出相應(yīng)的輸出，其中此系統(tǒng)中的輸出量有電磁閥線圈，危險(xiǎn)警報(bào)接觸器線圈，加熱裝置接觸器線圈及攪拌電機(jī)。具體框圖如下圖2.1所示圖2.1系統(tǒng)框圖

三、液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1.1硬件選型（1）PLC的選擇在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為5點(diǎn)，開關(guān)量輸出為4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。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用三菱FX系列FC3U-32MRPLC作控制單元來控制整個(gè)系統(tǒng)。（2）攪拌電動(dòng)機(jī)的選擇在本控制系統(tǒng)中，攪拌電動(dòng)機(jī)所用的規(guī)格型號(hào)是三相交流異步電動(dòng)220VY系列，本系列的型號(hào)運(yùn)行比較可靠，并且性價(jià)比極高。（3）電磁閥的選擇在本控制系統(tǒng)中，Y0~Y5電磁閥使用的規(guī)格型號(hào)是ZCT-(2.5~50A)220V，其中電磁閥的電流需要在2.5~50A的范圍中選擇。（4）液面?zhèn)鞲衅鞯倪x擇液面?zhèn)鞲衅髟诒驹O(shè)計(jì)中也有很大的作用，當(dāng)液面到達(dá)一定高度時(shí)，傳感器將信號(hào)輸入到PLC中，其使用的規(guī)格型號(hào)為DJ-TY05。（5）按鈕的選擇按鈕均使用的型號(hào)為L(zhǎng)AY37。（6）接觸器的選擇在本設(shè)計(jì)中，主要使用了危險(xiǎn)警報(bào)接觸器線圈和加熱裝置接觸器線圈，其中警報(bào)接觸器用的規(guī)格型號(hào)為L(zhǎng)K-JDW188，加熱裝置接觸器型號(hào)為TXAC1-2525A。（6）接觸器的選擇其中擴(kuò)展模塊為模擬量輸入端轉(zhuǎn)換模塊，所用規(guī)格型號(hào)為EM235CN。電氣元件選型清單如下表3.1所示:表3.1電氣元件選型清單序號(hào)符號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)1M攪拌電動(dòng)機(jī)三相交流異步電動(dòng)220VY系列2PLC可編程序控制器FC3U-32MR3Y0~Y5電磁閥ZCT-(2.5~50A)220V4SL1~SL3液面?zhèn)鞲衅鱀J-TY055X0啟動(dòng)按鈕LAY376X1急停按鈕LAY377X2停止按鈕LAY378X3注入液體開關(guān)按鈕LAY379X4開啟攪拌按鈕LAY3710X5開啟加熱按鈕LAY3711X6放出混合液體按鈕LAY3712Y6危險(xiǎn)警報(bào)接觸器線圈LK-JDW18813Y7加熱裝置接觸器線圈TXAC1-2525A14擴(kuò)展模塊EM235CN3.1.2PLC輸入輸出口分配PLC對(duì)于環(huán)境的要求不高，能夠適應(yīng)各種各樣的工業(yè)環(huán)境，不需專門配備的機(jī)房。使用時(shí)只需要將外界設(shè)備與PLC的I/0接口相連接，就能組成系統(tǒng)并且運(yùn)行。PLC的各個(gè)模塊上都有運(yùn)行指示燈與故障指示燈，這樣能夠更加方便的了解機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。由于PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊之間是相互獨(dú)立的，當(dāng)其中的一個(gè)模塊發(fā)出故障不會(huì)導(dǎo)致其它的模塊發(fā)生故障，所以只需要更換發(fā)生故障的模塊就可以解決問題。系統(tǒng)的I/O口資源分配見表3.1。表3.1I/O口資源分配輸入操作輸出操作X0啟動(dòng)Y0電磁閥1線圈X1急停Y1電磁閥2線圈X2停止Y2電磁閥3線圈X3手動(dòng)注入液體Y3電磁閥4線圈X4手動(dòng)開啟攪拌Y4電磁閥5線圈X5手動(dòng)開啟加熱Y5電磁閥6線圈X6手動(dòng)放出混合液體Y6危險(xiǎn)報(bào)警接觸器線圈X7Y7加熱裝置接觸器線圈3.1.3液體混合裝置輸入輸出接線圖圖3.1液體混合輸入/輸出接線圖圖3.2模擬量輸入端轉(zhuǎn)換模塊3.1.4PLC主電路圖電動(dòng)機(jī)M負(fù)責(zé)啟動(dòng)本次設(shè)計(jì)的混合液體攪拌。這次設(shè)計(jì)的PLC采用了短路保護(hù)、過載保護(hù)等措施，短路保護(hù)由FU熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過載保護(hù)由FR熱繼電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。當(dāng)液體的表面到SL1時(shí)，KM1接通，攪拌電機(jī)開始運(yùn)行。液體混合裝置的主電路圖如圖3.3所示。圖3.3主電路3.2系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)3.2.1程序設(shè)計(jì)的一般方法1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即嘗試法。在具備一些電路知識(shí)之后，根據(jù)功能要求，能夠依靠經(jīng)驗(yàn)選取合適的器件和電路。此辦法可以應(yīng)用到一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，具備速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其詳細(xì)流程如下：（1）選取輸入/輸出器件；（2）選取輸入和輸出點(diǎn)的數(shù)量和位置、確定PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配；（3）畫出系統(tǒng)工作工程流程圖；（4）選取PLC指令并編寫程序；（5）編寫其它控制所需的程序；把每個(gè)部分編寫的程序組合到一塊，獲取一個(gè)滿足功能需要的程序。2.邏輯設(shè)計(jì)法：在工業(yè)電氣控制線路的過程中，需要用到繼電器等電子器件。但是繼電器、交流接觸器一般只有兩種控制方式：斷開與閉合，所以，為采用邏輯代數(shù)方法來設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)條件。此方法由數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，其采用邏輯表達(dá)式進(jìn)行表達(dá)，再由邏輯表達(dá)式畫圖。3.順序設(shè)計(jì)法：有些設(shè)計(jì)時(shí)需要具備先后順序的系統(tǒng)，能夠采用此方法。因此順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然代碼復(fù)雜，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、內(nèi)容很少。因此，在使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí)，需要畫流程圖。其可以全面的表達(dá)處系統(tǒng)各個(gè)部分的功能和程序運(yùn)行所需的條件。流程圖可以細(xì)分為流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵守一些規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，如下：（1）步于步之間用轉(zhuǎn)移隔開；（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間用步隔開；（3）轉(zhuǎn)移和步之間通過有向線段連接，畫順序功能圖時(shí)，方向從上向下或從左向右，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭；（4）一個(gè)順序功能圖中至少有一初始步。3.2.2液體混合控制的流程圖PLC控制相關(guān)流程圖如圖3.4所示，主要是有混合過程和停止過程兩個(gè)方面構(gòu)成：1.混合過程：開始排放混合液體閥打開延時(shí)20S后自動(dòng)關(guān)閉，A液體閥Y0打開，注入A液體。當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，關(guān)閉A液體閥Y0，同時(shí)注入B液體閥Y1打開，注入B液體。當(dāng)液面上升到SL1時(shí)，關(guān)閉B液體閥，并開始定時(shí)攪拌，攪拌20S后停止。2.停止過程：停止攪拌后自動(dòng)排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁面下降到SL3時(shí)，開始計(jì)時(shí)到20S后關(guān)閉排氣閥Y3。一個(gè)循環(huán)結(jié)束。具體運(yùn)行過程為：按下開始按鈕，排放液體閥Y3打開，20S后關(guān)閉排放液體閥Y3，打開A液體閥Y0，當(dāng)液面上升到SL2是，關(guān)閉A液體閥Y0,打開B液體閥Y1，當(dāng)液面上升到SL1是，關(guān)閉B液體閥Y1,KM接通，攪拌電機(jī)Y2開始運(yùn)行，并且計(jì)時(shí)器開始計(jì)算，20S后，攪拌電機(jī)停止運(yùn)行，排放液體閥Y3打開，開始排放液體，當(dāng)液面下降到SL3是，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，20S后，排放液體閥Y3關(guān)閉，A閥打開，如此循環(huán)進(jìn)行工作。圖3.4程序框圖3.2.3液體混合監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)程序加入了急停按鈕，在超液位情況下便可以立即按下，如果液體沒有超出液位并且緊急按鈕沒有被按下的情況下，則可以啟動(dòng)，梯形圖如圖3.5所示：圖3.5啟停梯形圖程序需要進(jìn)行溫度、液位等的采集，所以作出采集模擬量程序，梯形圖如圖3.6所示：圖3.6模擬量采集梯形圖程序中若沒有超過液位，則需打開電磁閥門，然后進(jìn)行五秒延遲之后電磁閥門自動(dòng)斷開，梯形圖如圖3.7所示： 圖3.7電磁閥門控制梯形圖程序中，當(dāng)所有閥門全部開啟后變頻器控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖3.8所示），并且根據(jù)液位高低分為高液位速度，中液位速度和低液位速度（如圖3.9所示），然后攪拌30秒后，混合液體流出；圖3.8液體混合攪拌梯形圖圖3.9液位區(qū)別梯形四、液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1組態(tài)王軟件的簡(jiǎn)介組態(tài)軟件，位于自動(dòng)化控制系統(tǒng)管理層的第一部分，組態(tài)方式靈活多變，幫助用戶們進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，起到監(jiān)管作用、通用層次的軟件工具。在組態(tài)軟件投入到工業(yè)生產(chǎn)之前，自動(dòng)化控制工程通常會(huì)使用效率低、成本高的人工作業(yè)以及人機(jī)交互軟件應(yīng)用，導(dǎo)致工程所需周期長(zhǎng)，缺乏有效性；也有的企業(yè)會(huì)去購買專門的自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)，但是通用系統(tǒng)為了符合廣大用戶的需求，放棄了其內(nèi)部的特殊功能，導(dǎo)致無法與實(shí)際環(huán)境進(jìn)行聯(lián)系，很難進(jìn)行升級(jí)或者更新，制約因素非常多。因此組態(tài)軟件的出現(xiàn)幫助客戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，進(jìn)行獨(dú)立自主的系統(tǒng)開發(fā)。[14]人們的日常生活中越來越需要自動(dòng)化技術(shù)的水平提升，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)操控也被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，所以市場(chǎng)的需求不斷的在推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展。基于傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要先進(jìn)行控制系統(tǒng)中源程序的修改，因此研發(fā)的工期會(huì)延長(zhǎng)；已經(jīng)研制結(jié)束的工業(yè)操控軟件因?yàn)槠鋬?nèi)部的模塊創(chuàng)新性較強(qiáng)，從而造成價(jià)格高昂的現(xiàn)象。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和過程控制，為了實(shí)現(xiàn)該方面的操作需要依靠專業(yè)軟件，也就是組態(tài)仿真軟件，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)管模塊和通用層次進(jìn)行作業(yè)。組態(tài)軟件被稱之為人機(jī)接口軟件，又名監(jiān)管操控和數(shù)據(jù)采集軟件。各個(gè)國家對(duì)于組態(tài)仿真軟件也開發(fā)研究出了大量的系統(tǒng)，比如InTouch軟件、FIX軟件、Citech軟件、Wincc軟件、組態(tài)王軟件、Controx軟件、ForceControl軟件以及組態(tài)王軟件。[15]本設(shè)計(jì)選擇使用系統(tǒng)功能多樣化的開發(fā)監(jiān)管系統(tǒng)軟件，因此本研究選擇組態(tài)王進(jìn)行系統(tǒng)平臺(tái)的搭建。組態(tài)王擁有較高的靈活性，能夠做到根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行功能的更改，所以可以做到快速的搭建、實(shí)驗(yàn)以及設(shè)置自動(dòng)化應(yīng)用，做到將被測(cè)環(huán)境的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋、發(fā)送和后臺(tái)儲(chǔ)存。工作人員可以通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地的監(jiān)管，并操控工業(yè)生產(chǎn)的過程。組態(tài)王軟件系統(tǒng)的默認(rèn)語言是中文，能夠更加合理的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，界面布局也更加的清晰明顯。目前的系統(tǒng)用戶需要容易學(xué)習(xí)、便于修改的功能，能夠做到實(shí)時(shí)提供參數(shù)進(jìn)行更加直觀的系統(tǒng)操作，所以組態(tài)王的強(qiáng)交互性能夠幫助廣大用戶進(jìn)行更加靈活的系統(tǒng)平臺(tái)搭建。4.2組態(tài)界面設(shè)計(jì)界面中可以觀察出容器內(nèi)溫度、液位、攪拌、加熱、轉(zhuǎn)速等，在容器內(nèi)，攪拌器的轉(zhuǎn)速是由液體液位的由低到高而變化的，液位越高，則他的轉(zhuǎn)速也快，由于攪拌速度的增加，容器內(nèi)的溫度也開始隨之升高，所以容器內(nèi)便會(huì)處于一個(gè)加熱的狀態(tài)。之后我們可以通過控制區(qū)的一些閥門的開關(guān)來控制各個(gè)液體注入管道及混合液體的流出。當(dāng)容器體內(nèi)的液體達(dá)到一定容量后，夾雜起來后液體便可以從總閥門管道流出(如圖4.1所示)。圖4.1組態(tài)界面設(shè)計(jì)

五、調(diào)試與總結(jié)5.1下位機(jī)調(diào)試由此系統(tǒng)的梯形圖，采用PLC的仿真軟件進(jìn)行仿真。詳細(xì)流程如下：1.輸入梯形圖2.運(yùn)行3.調(diào)試接通X0（開啟），Y3（排放液體閥）啟動(dòng)，定時(shí)器工作，20S后，Y3（排放液體閥）關(guān)閉，Y0（A液體閥）啟動(dòng),開啟X3（中位置開關(guān)），Y0（A液體閥）關(guān)閉，Y1（B液體閥）開啟，啟動(dòng)X2（上位置開關(guān)），Y1（B液體閥）關(guān)閉，Y2（攪拌電機(jī)）開啟,定時(shí)器工作，20s后，Y2（拌電機(jī)）關(guān)閉，Y3（排放液體閥）開啟，啟動(dòng)X4（下位置開關(guān)），開始計(jì)時(shí)，20S后，Y3（排放液體閥）關(guān)閉，假如沒有按下停止按鈕，Y0（A液體閥），進(jìn)行循環(huán)。5.2上位機(jī)調(diào)試界面顯示五個(gè)閥門已經(jīng)全部打開，系統(tǒng)開始運(yùn)行，系統(tǒng)的監(jiān)控運(yùn)行界面（如下圖5.1所示）5.3系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試上位機(jī)計(jì)算機(jī)和PLC通過編程來進(jìn)行信息傳輸，前提是使用者能夠熟練應(yīng)用其通信協(xié)議，根據(jù)其通信協(xié)議來編寫程序，需要使用者具備一定的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。但是通過工程控制組態(tài)軟件來進(jìn)行信息傳輸，不需要用戶具備一定的技術(shù)能力，原因是工程控制組態(tài)具備了通訊驅(qū)動(dòng)程序，節(jié)省了用戶的精力，比如，三菱公司的FX系列PLC與工控組態(tài)軟件之間可進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與PLC之間的通訊設(shè)備調(diào)試之后，窗口中“通訊狀態(tài)標(biāo)志”輸出是“0”時(shí)，按下確認(rèn)按鍵。下面介紹組態(tài)王與PLC之間通訊的實(shí)現(xiàn)步驟。1.添加串口父設(shè)備一添加FX驅(qū)動(dòng)2.電纜連接上，啟動(dòng)設(shè)備窗口中的設(shè)備調(diào)試，調(diào)試值1=不正常，0=正常3.正常后可以按需求添加通道，連接變量了4.系統(tǒng)運(yùn)行成功后，開啟組態(tài)王，啟動(dòng)液體自動(dòng)混合的控制系統(tǒng)。將PLC開關(guān)設(shè)置為“RUN”狀態(tài)，觀察運(yùn)行狀態(tài)，記錄運(yùn)行結(jié)果圖5.1系統(tǒng)的監(jiān)控運(yùn)行界面5.4總結(jié)這個(gè)系統(tǒng)大概的介紹了液體混料罐的自動(dòng)控制，液體混料詳細(xì)過程為：料、混料、出料的自動(dòng)控制。這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較清晰、穩(wěn)定性好、靈敏性高。其中采用了三菱FX系列的PLC，由此來編寫控制程序。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容有些復(fù)雜，并且設(shè)計(jì)過程中遇到了很多問題，但是讓我更加了解了PLC以及收獲到了許多新的知識(shí)，在原有的層面上擴(kuò)寬了很多。我了解了很多系統(tǒng)的使用條件，知道了在什么情況下，應(yīng)該選取什么樣的設(shè)備，還有各種器件的使用方法都有了一些了解。在設(shè)計(jì)過程中和老師的交流讓我也獲得了更多的知識(shí)和一些不錯(cuò)的想法，并且認(rèn)識(shí)到了自己一些方面的不足之處，在這次的論文設(shè)計(jì)中我明白自己應(yīng)該不斷努力，不斷提高自己。因?yàn)檫@次的設(shè)計(jì)時(shí)間比較緊張，此設(shè)計(jì)也存在一些問題，比如，沒有完全完成PLC于組態(tài)軟件之間的通和聯(lián)機(jī)調(diào)試，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制停留在理論層面，沒有完成PLC與液位傳感器之間的信息傳輸。此后，我會(huì)對(duì)以上問題進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)。

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