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1、 摘要 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各種工業(yè)自動(dòng)化不斷升級(jí)，尤其是在工業(yè)上PLC的應(yīng)用越來越廣泛。其中在生產(chǎn)的第一線有著各種各樣的自動(dòng)加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合再加工，在工業(yè)上常?？梢?。 本次設(shè)計(jì)課題為“基于PLC的多種液體混合控制設(shè)計(jì)”，此設(shè)計(jì)以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。此次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：工作過程分析，I/O分配，主電路，梯形圖，流程圖，指令表，接線圖，程序分析等, 經(jīng)過多次修改和調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)題目要求。設(shè)計(jì)采用三菱FX2N-48PLC去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 PLC 多種液體自動(dòng)混合裝置

2、 目錄 第一章 概述 1.1課題背景 隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制在人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的一項(xiàng)重要標(biāo)志。在許多行業(yè)中，多種液體自動(dòng)混合裝置是必不可少的，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。 由于在某些生產(chǎn)要求中，要求系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了達(dá)到生產(chǎn)要求，特別是要實(shí)現(xiàn)多種液體自動(dòng)混合的目

3、的,多種液體自動(dòng)混合裝置勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題。 隨著PLC控制器的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，對(duì)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(dòng)控制、運(yùn)行管理等多方面的要求。設(shè)計(jì)的多種液體混合裝置利用PLC可編程控制器可實(shí)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、自動(dòng)化程度，適合相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的需要。 1.2課題的意義與發(fā)展方向 在工業(yè)生產(chǎn)中，把多種原料在合適的時(shí)間和條件下進(jìn)行需要的加工得到產(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(duì)順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動(dòng)化操作，但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展，

4、這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。實(shí)際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。 PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。 由于PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在30萬小時(shí)以上，且編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實(shí)現(xiàn)，所以本系統(tǒng)采用PLC控制是再合適不過了。 根據(jù)多種液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用的三菱FX2N-48 PLC具有小

5、型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，其指令豐富，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，所以相當(dāng)具有研究意義。 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的控制要求與總體結(jié)構(gòu) 如圖2-1所示為三種液體混合的裝置。SL1、SL2、SL3、SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時(shí)接通，三種液體（液體A、液體B、液體C）的流入和混合液體流出分別由電磁閥YV1,YV2,YV3,YV4控制，，M為攪勻電動(dòng)機(jī)。 圖2—1 三種液體混合的裝置結(jié)構(gòu)圖 SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-SL1 要求如下： 1、 初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體內(nèi)為放空狀

6、態(tài)。 2、 起始操作：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置開始按規(guī)定工作，液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，關(guān)閉液體A閥門，打開B閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL3時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，打開C閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL4時(shí)，關(guān)閉液體C閥門，攪拌電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌電動(dòng)機(jī)工作1min后，停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液體下降到SL1時(shí)，SL1由接通變?yōu)閿嚅_，再經(jīng)過20s后，容器放空，混合液體閥門YV4關(guān)閉，接著開始下一個(gè)循環(huán)操作。 3、 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。 由控制要求可知設(shè)計(jì)的液體自動(dòng)混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合攪拌

7、。此裝置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒該點(diǎn)時(shí)為ON，YV1,YV2,YV3,YV4為電磁閥，M為攪拌機(jī)。另外還有控制電磁閥和電動(dòng)機(jī)的1個(gè)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。 2.2PLC選型及I/O分配圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、控制要求，選定PLC的型號(hào)為：三菱FX2N-48 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(shí)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，完全滿足要求；擁有8K步的內(nèi)存容量，而本例用

8、戶程序的容量估計(jì)在50步左右，完全夠用。 多種液體自動(dòng)混合裝置的I/0分配如表2-1所示 輸人 輸出 X0：?jiǎn)?dòng)按鈕 Y1:液體A控制閥門YV1 X1：限位開關(guān)SL4 Y2：液體B控制閥門YV2 X2：限位開關(guān)SL3 Y3：液體C控制閥門YV3 X3：限位開關(guān)SL2 Y4：D口控制閥門YV4 X4：限位開關(guān)SL1 Y5：攪拌機(jī)控制M X5：停止按鈕 表2-1 多種液體自動(dòng)混合裝置的I/0分配表 2.3 攪拌電動(dòng)機(jī)主電路 此電動(dòng)機(jī)選用EJ15-3型電動(dòng)機(jī)。 其中“E”表示電動(dòng)機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計(jì)序號(hào)，3為最大工作電流。 相關(guān)元

9、件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： EJ15系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 1）額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法； 2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m。工作溫度-15~40℃/濕度≤90%； 3）EJ15系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。 其主電路硬件接線如圖2-3所示 圖2-3 攪拌電動(dòng)機(jī)的主電路 2.4 PLC外部接線圖 圖2-4 PLC外部接線圖 SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-SL1 第三章 軟件電路設(shè)計(jì) 3

10、.1液體混合裝置程序流程圖 圖3-1 液體混合裝置程序流程圖 3.2多種液體自動(dòng)混合裝置PLC編程梯形圖 圖3-2多種液體自動(dòng)混合裝置PLC編程梯形圖 3.3多種液體自動(dòng)混合裝置PLC編程語句 多種液體混合自動(dòng)裝置指令表如下： 表3-1 多種液體混合自動(dòng)裝置指令表 3.4多種液體自動(dòng)混合裝置PLC編程原件明細(xì)表 多種液體自動(dòng)混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下 編程元件 作用 X0 起動(dòng)開關(guān) X1 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L4 X2 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L3 X3 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L2 X4 觸發(fā)

11、液面?zhèn)鞲衅鱏L1 X5 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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) T0 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)定時(shí) T1 混合液流出定時(shí) 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(jì)時(shí)器T1計(jì)數(shù) 表3-2 多種液

12、體混合自動(dòng)裝置編程原件明細(xì)表 第四章 結(jié)論 實(shí)踐證明，本設(shè)計(jì)所采用三菱FX2N-48型可編程控制器的硬件配置和程序設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中是完全可行的。在實(shí)際控制中，由于PLC產(chǎn)品自身具有可靠性高、靈活性強(qiáng)、對(duì)工作環(huán)境無要求和抗干擾性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，使之完全可以將操作人員從惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中解放出來，因此深受用戶歡迎。同時(shí)采用PLC控制液體混合裝置，還能容易的隨時(shí)修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時(shí)間和工作狀態(tài)，滿足不同液體混合的需要。該控制系統(tǒng)可用較少的資金投入，達(dá)到很高的控制精度。本設(shè)計(jì)已通過模擬仿真檢驗(yàn)，有很好的推廣價(jià)值。 電氣控制與可編程控制器是一門極其重要的課程，

13、它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)。在當(dāng)今由機(jī)械化向自動(dòng)化，信息化飛速發(fā)展的社會(huì)，PLC技術(shù)越來越受人們廣泛應(yīng)用，前景可觀，因此學(xué)會(huì)和運(yùn)用PLC，將對(duì)我們以后踏上工作崗位有極其重要的幫助。 經(jīng)過此次課程設(shè)計(jì)，我明白了任何一個(gè)控制系統(tǒng)都是要經(jīng)過實(shí)踐和時(shí)間的考驗(yàn)方能不斷的完善。而我們自己也應(yīng)該學(xué)會(huì)認(rèn)真、專心，更有毅力的做一件事情，這樣我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)和生活中才能經(jīng)得起實(shí)踐和時(shí)間的考驗(yàn)。 感想 本課程設(shè)計(jì)是在同學(xué)的討論下和查閱各種資料下完成的，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)力量是多么的強(qiáng)大，也明白了以后再有課程設(shè)計(jì)之類的或有什么難題要多向周圍的人請(qǐng)教，多上

14、網(wǎng)找答案。而不只是一個(gè)人專研。 通過此次課程設(shè)計(jì)，我深刻地認(rèn)識(shí)到了PLC可編程邏輯控制器的強(qiáng)大，又進(jìn)一步加深了的對(duì)三菱系列PLC的認(rèn)識(shí)。同時(shí)我也了解了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(jì)，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(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中動(dòng)。因此學(xué)好這門課程對(duì)以后的發(fā)展有舉足輕重的地位 在此，我還要感謝同組同學(xué)的幫忙，在論文資料的收集和實(shí)驗(yàn)期間，不管遇到什么困難同組同學(xué)都主動(dòng)給予幫助、認(rèn)真討論學(xué)習(xí)，在此也感謝他們！ 參考文獻(xiàn) 【1】 X文明， 全自動(dòng)液體灌裝機(jī).，機(jī)電一體化，2003 【2】 X桂香、馬全廣，電器控制與PLC應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)，2004 【3】 陳士瑞、王祥群，高精度灌裝生產(chǎn)線中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用【J】， 包裝與食品機(jī)械，2004 【4】 朱旦，PLC在純凈水灌裝設(shè)備中的應(yīng)用【J】，給水排水，2000 【5】 王東梅、李玉成等，PLC在啤酒灌裝壓蓋機(jī)上的應(yīng)用【J】，包裝工程，2000 【6】 李國(guó)厚，PLC原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)【M】，：化學(xué)工業(yè)，2005 【7】 田瑞庭，可編程控制器及其應(yīng)用技術(shù)【M】，機(jī)械工業(yè)，1994 【8】楊存祥，提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)【J】，機(jī)床與液壓，2003 16 / 16