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摘要 隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術的不斷提高 各種工業(yè)自動化不斷升級 尤 其是在工業(yè)上 PLC 的應用越來越廣泛 其中在生產的第一線有著各種各樣的自動 加工系統(tǒng) 其中多種原材料混合再加工 在工業(yè)上常?？梢?本次設計課題為 基于 PLC 的多種液體混合控制設計 此設計以液體混合 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)的設計過程 此 次設計主要內容包括 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 經過多次修改和調試 最終實現(xiàn)題目要求 設計采 用三菱 FX2N 48PLC 去實現(xiàn)設計要求 關鍵詞 自動控制 PLC 多種液體自動混合裝置 目錄 第一章 概述 1 1 課題背景 隨著社會科學技術的不斷發(fā)展 自動控制在人類活動的各個領域中的應用越 來越廣泛 它的水平已成為衡量一個國家生產和科學技術先進與否的一項重要標 志 在許多行業(yè)中 多種液體自動混合裝置是必不可少的 而且也是其生產過程 中十分重要的組成部分 由于在某些生產要求中 要求系統(tǒng)要具有配料精確 控制可靠等特點 這也 是人工操作所難以實現(xiàn)的 所以為了達到生產要求 特別是要實現(xiàn)多種液體自動 混合的目的 多種液體自動混合裝置勢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)展和計算機技術的不斷提高 對原有液體混合裝置 進行技術改造 提出數(shù)據采集 自動控制 運行管理等多方面的要求 設計的多 種液體混合裝置利用 PLC 可編程控制器可實現(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 自動化程度 適合相關工業(yè)生產的需要 1 2 課題的意義與發(fā)展方向 在工業(yè)生產中 把多種原料在合適的時間和條件下進行需要的加工得到產品 一直都是在人監(jiān)控或操作下進行的 在后來多用繼電器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作 過程進行自動化操作 但是現(xiàn)在隨著時代的發(fā)展 這些方式已經不能滿足工業(yè)生 產的實際需要 實際生產中需要更精確 更便捷的控制裝置 PLC 一經出現(xiàn) 由于它的自動化程度高 可靠性好 設計周期短 使用和維 護簡便等獨特優(yōu)點 備受國內外工程技術人員和工業(yè)界廠商的極大關注 生產 PLC 的廠家云起 隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中的應用 使 PLC 的功 能不斷得到增強 產品得到飛速發(fā)展 由于 PLC 具有很高的可靠性 通常的平均無故障時間都在 30 萬小時以上 且編 程能力強 可以將模糊化 模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn) 所以本系 統(tǒng)采用 PLC 控制是再合適不過了 根據多種液體自動混合系統(tǒng)的要求與特點 我們采用的三菱 FX2N 48 PLC 具 有小型化 高速度 高性能等特點 其指令豐富 可以接各種輸出 輸入擴充設 備 有豐富的特殊擴展設備 所以相當具有研究意義 第二章 硬件電路設計 2 1 系統(tǒng)的控制要求與總體結構 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 為攪勻電動機 圖 2 1 三種液體混合的裝置結構圖 SQ1 SL4 SQ2 SL3 SQ3 SL2 SQ4 SL1 要求如下 1 初始狀態(tài) 當裝置投入運行時 液體內為放空狀態(tài) 2 起始操作 按下啟動按鈕 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 當液面到達 SL2 時 關閉液體 A 閥門 打開 B 閥門 當液面到達 SL3 時 關閉液體 B 閥門 打開 C 閥門 當液面到達 SL4 時 關閉液體 C 閥門 攪拌電動機開始轉動 攪拌電動機工作 1min 后 停止 攪動 混合液體閥門打開 開始放出混合液體 當液體下降到 SL1 時 SL1 由接通變?yōu)閿嚅_ 再經過 20s 后 容器放空 混合液體閥門 YV4 關閉 接著開始下一個循環(huán)操作 3 停止操作 按下停止按鈕后 要處理完當前循環(huán)周期剩余任務后 系統(tǒng) 停止在初始狀態(tài) 由控制要求可知設計的液體自動混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌 此裝置需要控制的元件有 其中 SL1 SL2 SL3 SL4 為液面?zhèn)鞲衅?液面淹沒該點 時為 ON YV1 YV2 YV3 YV4 為電磁閥 M 為攪拌機 另外還有控制電磁閥和電動 機的 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 與相應的控制系統(tǒng)連接從而達到控制效果 2 2 PLC 選型及 I O 分配圖 根據設計要求 控制要求 選定 PLC 的型號為 三菱 FX2N 48 它是日本三菱公司生產的三菱 FX1N 系列 擁有 28 路輸入 18 路 繼電器 輸 出 而本例實際只需要 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 步的內存容量 而本例用戶程序的容量估 計在 50 步左右 完全夠用 多種液體自動混合裝置的 I 0 分配如表 2 1 所示 輸人 輸出 X0 啟動按鈕 Y1 液體 A 控制閥門 YV1 X1 限位開關 SL4 Y2 液體 B 控制閥門 YV2 X2 限位開關 SL3 Y3 液體 C 控制閥門 YV3 X3 限位開關 SL2 Y4 D 口控制閥門 YV4 X4 限位開關 SL1 Y5 攪拌機控制 M X5 停止按鈕 表 2 1 多種液體自動混合裝置的 I 0 分配表 2 3 攪拌電動機主電路 此電動機選用 EJ15 3 型電動機 其中 E 表示電動機 J 表示交流的 15 為設計序號 3 為最大工作電 流 相關元件主要技術參數(shù)及原理如下 EJ15 系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機 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 電動機運行地點的海拔不超過 1000m 工作溫度 15 40 濕度 90 3 EJ15 系列電動機效率高 節(jié)能 堵轉轉矩高 噪音低 振動小 運行安 全可靠 其主電路硬件接線如圖 2 3 所示 圖 2 3 攪拌電動機的主電路 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 軟件電路設計 3 1 液體混合裝置程序流程圖 任務 1 啟動 開閥門 Y V 1 Q 0 0 輸入液體 A 關閥門 Y V 1 Q 0 0 開閥門 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 攪拌時間到 任務 2 關閥門 Y V 2 Q 0 1 開閥門 Y V 3 Q 0 2 輸入液體 C 關閥門 Y V 3 Q 0 2 啟動攪拌機 Q 0 3 任務 3 任務 4 任務 5 任務 6 啟動輸出延時 延時時間到 停止攪拌機 Q 0 3 開閥門 Y V 4 Q 0 4 輸出混合液體 D 關閥門 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 相繼復位 混合液體低于 S L 1 任務 7 循 環(huán) 停止 按下停止按鈕 處理完當前循環(huán)周期任務 圖 3 1 液體混合裝置程序流程圖 3 2 多種液體自動混合裝置 PLC 編程梯形圖 圖 3 2 多種液體自動混合裝置 PLC 編程梯形圖 3 3 多種液體自動混合裝置 PLC 編程語句 多種液體混合自動裝置指令表如下 表 3 1 多種液體混合自動裝置指令表 3 4 多種液體自動混合裝置 PLC 編程原件明細表 多種液體自動混合裝置 PLC 編程原件明細表如下 編程元件 作用 表 3 2 多種液體混合自動裝置編程原件明細表 X0 起動開關 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 停止開關 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 電動機轉動 T0 電動機轉動定時 T1 混合液流出定時 M200 中間繼電器 使閥 A 門打開 M100 中間繼電器 使閥門 A 關閉 使閥門 B 打開 M101 中間繼電器 使閥 B 門關閉 使閥 C 門打開 M102 中間繼電器 使閥門 C 關閉 使攪拌機工作 M104 中間繼電器 使 M105 置位 M105 使計時器 T1 計數(shù) 第四章 結論 實踐證明 本設計所采用三菱 FX2N 48 型可編程控制器的硬件配置和程 序設計在生產中是完全可行的 在實際控制中 由于 PLC 產品自身具有可靠 性高 靈活性強 對工作環(huán)境無要求和抗干擾性能好等諸多優(yōu)點 使之完全 可以將操作人員從惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中解放出來 因此深受用戶歡迎 同時采 用 PLC 控制液體混合裝置 還能容易的隨時修改可編程控制器程序 以改變 液體混合裝置的工作時間和工作狀態(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 達到很高的控制精度 本設計已通過模擬仿真檢驗 有很好的推廣價值 電氣控制與可編程控制器是一門極其重要的課程 它綜合了計算機技術和自 動控制技術和通訊技術 在當今由機械化向自動化 信息化飛速發(fā)展的社會 PLC 技術越來越受人們廣泛應用 前景可觀 因此學會和運用 PLC 將對我們以 后踏上工作崗位有極其重要的幫助 經過此次課程設計 我明白了任何一個控制系統(tǒng)都是要經過實踐和時間 的考驗方能不斷的完善 而我們自己也應該學會認真 專心 更有毅力的做 一件事情 這樣我們在以后的學習和生活中才能經得起實踐和時間的考驗 感想 本課程設計是在同學的討論下和查閱各種資料下完成的 通過這次課程 設計 我深刻的認識到了團隊力量是多么的強大 也明白了以后再有課程設 計之類的或有什么難題要多向周圍的人請教 多上網找答案 而不只是一個 人專研 通過此次課程設計 我深刻地認識到了 PLC 可編程邏輯控制器的強大 又進一步加深了的對三菱系列 PLC 的認識 同時我也了解了 PLC 控制技術在 工業(yè)應用和工業(yè)生產中的重要地位 通過本次課程設計 使我更深刻的理解 了 PLC 的編程思想 也能更好的將所學知識應用到實踐中動 因此學好這門 課程對以后的發(fā)展有舉足輕重的地位 在此 我還要感謝同組同學的幫忙 在論文資料的收集和實驗期間 不 管遇到什么困難同組同學都主動給予幫助 認真討論學習 在此也感謝他們 參考文獻 1 張文明 全自動液體灌裝機 機電一體化 2003 2 張桂香 馬全廣 電器控制與 PLC 應用 化學工業(yè)出版社 2004 3 陳士瑞 王祥群 高精度灌裝生產線中的自動化技術應用 J 包裝與食品機械 2004 4 朱旦 PLC 在純凈水灌裝設備中的應用 J 給水排水 2000 5 王東梅 李玉成等 PLC 在啤酒灌裝壓蓋機上的應用 J 包裝工程 2000 6 李國厚 PLC 原理及應用設計 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 7 田瑞庭 可編程控制器及其應用技術 M 機械工業(yè)出版社 1994 8 楊存祥 提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性設計 J 機床與液壓 2003