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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(lái)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?jiàn) 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(guò)程 此 次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括 工作過(guò)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(guò)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 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(lèi)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越 來(lái)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(guò)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(guò)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(lái)多用繼電器系統(tǒng)對(duì)順序或邏輯的操作 過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化操作 但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展 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?chē)?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(wú)故障時(shí)間都在 30 萬(wàn)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(lái)實(shí)現(xiàn) 所以本系 統(tǒng)采用 PLC 控制是再合適不過(guò)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(méi)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)為放空狀態(tài) 2 起始操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1 裝置開(kāi)始按規(guī)定工作 液體 A 閥門(mén)打開(kāi) 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(mén) 打開(kāi) B 閥門(mén) 當(dāng)液面到達(dá) SL3 時(shí) 關(guān)閉液體 B 閥門(mén) 打開(kāi) C 閥門(mén) 當(dāng)液面到達(dá) SL4 時(shí) 關(guān)閉液體 C 閥門(mén) 攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)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(mén)打開(kāi) 開(kāi)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_(kāi) 再經(jīng)過(guò) 20s 后 容器放空 混合液體閥門(mén) YV4 關(guān)閉 接著開(kāi)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 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(méi)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(guò)引線 與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果 2 2 PLC 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 啟動(dòng)按鈕 Y1 液體 A 控制閥門(mén) YV1 X1 限位開(kāi)關(guān) SL4 Y2 液體 B 控制閥門(mén) YV2 X2 限位開(kāi)關(guān) SL3 Y3 液體 C 控制閥門(mén) YV3 X3 限位開(kāi)關(guān) SL2 Y4 D 口控制閥門(mén) YV4 X4 限位開(kāi)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(guò) 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 1 液體混合裝置程序流程圖 任務(wù) 1 啟動(dòng) 開(kāi)閥門(mén) Y V 1 Q 0 0 輸入液體 A 關(guān)閥門(mén) Y V 1 Q 0 0 開(kāi)閥門(mén) Y V 2 Q 0 1 輸入液體 B 液體到 S L 1 位 液體到 S L 2 位 液體到 S L 3 位 液體到 S L 4 位 攪拌時(shí)間到 任務(wù) 2 關(guān)閥門(mén) Y V 2 Q 0 1 開(kāi)閥門(mén) Y V 3 Q 0 2 輸入液體 C 關(guān)閥門(mén) Y V 3 Q 0 2 啟動(dòng)攪拌機(jī) Q 0 3 任務(wù) 3 任務(wù) 4 任務(wù) 5 任務(wù) 6 啟動(dòng)輸出延時(shí) 延時(shí)時(shí)間到 停止攪拌機(jī) Q 0 3 開(kāi)閥門(mén) Y V 4 Q 0 4 輸出混合液體 D 關(guān)閥門(mén) Y V 4 Q 0 4 容器排空 傳感器 S L 4 S L 3 S L 2 S L 1 相繼復(fù)位 混合液體低于 S L 1 任務(wù) 7 循 環(huán) 停止 按下停止按鈕 處理完當(dāng)前循環(huán)周期任務(wù) 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(yǔ)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 表 3 2 多種液體混合自動(dòng)裝置編程原件明細(xì)表 X0 起動(dòng)開(kāi)關(guān) X1 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅?SL4 X2 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅?SL3 X3 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅?SL2 X4 觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅?SL1 X5 停止開(kāi)關(guān) Y1 閥門(mén) A 打開(kāi)液體 A 注入 Y2 閥門(mén) B 打開(kāi)液體 B 注入 Y3 閥門(mén) C 打開(kāi)液體 C 注入 Y4 閥門(mén) D 打開(kāi) 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(mén)打開(kāi) M100 中間繼電器 使閥門(mén) A 關(guān)閉 使閥門(mén) B 打開(kāi) M101 中間繼電器 使閥 B 門(mén)關(guān)閉 使閥 C 門(mén)打開(kāi) M102 中間繼電器 使閥門(mén) 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) 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(wú)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(lái) 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(guò)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(mén)極其重要的課程 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(lái)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(guò)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(guò)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(zhuān)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(guò)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(lèi)的或有什么難題要多向周?chē)娜苏?qǐng)教 多上網(wǎng)找答案 而不只是一個(gè) 人專(zhuān)研 通過(guò)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(guò)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(mén) 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 張文明 全自動(dòng)液體灌裝機(jī) 機(jī)電一體化 2003 2 張桂香 馬全廣 電器控制與 PLC 應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 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 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 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)出版社 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