基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！畢業(yè)設(shè)計論文題目基于 PLC 的攪拌機控制系統(tǒng)的設(shè)計系 院電氣工程系專業(yè)電氣工程與自動化班級2021 級 4 班學(xué)生姓名袁樹帥學(xué)號1014090428 指導(dǎo)教師趙娟職稱講師二一四年六月二十日頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！獨 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進展研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承當(dāng)。作者簽名 :

2、 二一四年月日畢業(yè)設(shè)計論文使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計論文的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計論文 ；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽效勞系統(tǒng)，公布設(shè)計論文的局部或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。保密論文在解密后遵守此規(guī)定作者簽名 : 二一四年月日頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！基于 PLC 的攪拌機控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要液體攪拌已成為現(xiàn)代工廠中必不可少的環(huán)節(jié)，以往的攪拌機都是由繼電器控制的，其系統(tǒng)較為復(fù)雜，響應(yīng)速度緩慢?；赑LC 控制技

3、術(shù)的飛速開展，用軟件就可以取代繼電器系統(tǒng)中的觸點和接線，因此，選用PLC 對攪拌機的控制系統(tǒng)進展設(shè)計。本設(shè)計主要采用PLC 控制技術(shù)實現(xiàn)對液體攪拌系統(tǒng)的自動控制。首先設(shè)計系統(tǒng)的工藝流程，根據(jù)工藝流程進展硬件配置，主要包括PLC、電動機、電磁閥、泵、液位變送器等元件的選型。然后對控制系統(tǒng)的主電路、控制電路進展設(shè)計，從而到達控制要求。最后根據(jù)控制要求進展軟件設(shè)計，通過液位變送器將采集到的現(xiàn)場液位高度傳送給PLC，并由PLC 對現(xiàn)場數(shù)據(jù)邏輯處理后，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，完成系統(tǒng)的自動控制。該設(shè)計在保證其功能的前提下，對其構(gòu)造進展了盡量的簡化，從而到達降低制造本錢和維護本錢的目的。關(guān)鍵字： PLC, 液

4、體攪拌，控制系統(tǒng)，自動控制頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！The design of the Mixer Control System based on PLC Abstract Liquid mixing has become an indispensable part of the modern factories, past mixer is controlled by relay, the system is more complicated, the speed of response is slow. Based on the rapid development of PLC

5、 control technology, using the software can replace the contact and connection in relay system, therefore, this article chooses PLC to design the control system of mixer. This design mainly uses the PLC control technology to realize automatic control of liquid mixing system. Firstly, designing proce

6、ss of the system which can determine the hardware configuration , mainly including PLC, motor, solenoid valve, pump, liquid level transmitter components selection, etc. Then so as to achieve the requirements of the control, designing the control system of main circuit, control circuit. At last, acco

7、rding to the control requirements for software design, through the liquid level transmitter will be collected the water height transmitted to PLC, and after processing by PLC to field data logic, a corresponding control instruction, complete the automatic control system. The design under the premise

8、 of function, try to achieve aim of lowering costs manufacturing and maintenance, thereby simplify the structure of system. Keywords: PLC, Liquid mixing, Control system, automatic control頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！目 錄第一章緒論 . 0設(shè)計背景 . 0 1.2 研究目的與意義 . 1 第二章攪拌機控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計. 2 2.1 控制系統(tǒng)的簡介 . 2 2.1.1 控制方式確實定 . 2 2.1

9、.2 控制系統(tǒng)的優(yōu)點 . 3 2.1.3 控制系統(tǒng)的組成 . 3 2.2 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容及需求分析 . 4 2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 . 4 系統(tǒng)需求分析 . 5 2.3 系統(tǒng)設(shè)計的根本步驟 . 5 第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 . 6 3.1 系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計 . 6 3.2 PLC 的工作原理 . 6 3.3 硬件模塊的設(shè)計 . 8 3.3.1 可編程控制器的選用 . 8 3.3.2 液位變送器的選用 . 11 3.3.3 電磁閥的選用 . 12 3.4 系統(tǒng)主電路的設(shè)計 . 13 3.5 系統(tǒng)控制回路的設(shè)計 . 15 第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 16 4.1 程序設(shè)計思想 . 16 4.2 系

10、統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計 . 16 4.3 報警電路程序的設(shè)計 . 17 頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！4.4 斷電保護程序的設(shè)計 . 18 4.5 系統(tǒng)控制過程分析 . 19 第五章總 結(jié) . 20 參考文獻 . 21 謝 辭 . 22 附 錄 . 23頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！第一章緒論目前，我國的液體攪拌系統(tǒng)大局部采用傳統(tǒng)的繼電器進展控制，這種方法耗能大、浪費大、攪拌效果不好，給工廠浪費很多資金，同時噪聲污染也很嚴(yán)重。隨著計算機技術(shù)的飛速開展，生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)的自動化水平有了更高的要求，因此，對攪拌系統(tǒng)應(yīng)該加以改良。 基于 PLC 的攪拌機控制系統(tǒng)可以靈活的根據(jù)液體的不

11、同而進展混料，從而到達節(jié)能環(huán)保目的。1.1 設(shè)計背景在生產(chǎn)第一線有著各種各樣的自動加工系統(tǒng)，其中液體混合加工就是最為常見的一種。在工藝加工最初，把多種原料在適宜的時間和條件下進展順序加工，一直都是在人監(jiān)控或操作下進展的。隨著經(jīng)濟的開展和社會的進步，各種工業(yè)自動化的不斷升級，對于工人的素質(zhì)要求也逐漸提高。從20 世紀(jì) 20 年代開場，人們就把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按照一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)來控制各種生產(chǎn)設(shè)備，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。由于它構(gòu)造簡單、容易掌握、價格廉價，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面比擬廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中也一直占主導(dǎo)地位。但是繼電器控

12、制系統(tǒng)有明顯的缺點：設(shè)備體積大、功能少、動作速度慢、可靠性差，難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制。又因其是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線比擬復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時，原有的接線和控制盤就會更換，所以通用性和靈活性比擬差。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司GM提出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將繼電器便于使用和計算機技術(shù)功能完備、靈活的特點相結(jié)合，生產(chǎn)一種面向過程，面向問題的工業(yè)通用控制器。其主要目的在于簡化計算機編程方法和程序輸入方式，使人們不必花費大量的精力進展計算機編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個方案首先得到了美國數(shù)字設(shè)備 DEC 公司的積極響應(yīng)， 并中標(biāo)。該公司于 1969年研制出了第一臺符合招標(biāo)要

13、求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡稱PLC，并在 GM 公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。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，產(chǎn)品得到飛速開展。由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使用和頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！維護簡便等獨特優(yōu)點， 備受國內(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1。以往采用傳統(tǒng)的繼電器控制液體攪拌系統(tǒng)，使用硬件連接電器多，可靠性差，自動化程度不高，為了克制上述缺點，目前采用先進控制器對傳統(tǒng)的繼電器控制進展改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為生產(chǎn)提供了更可靠的保障?；?

14、PLC 的攪拌機控制系統(tǒng)具有混合準(zhǔn)確高、效率高、控制可靠等特點，它防止了人工在惡劣的工作現(xiàn)場操作，降低了危險系數(shù)。同時提高了企業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化水平，減少了人員的使用，減輕了員工的勞動強度，提高了人員的使用效率，在某些工作環(huán)境惡劣的行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。在化工、食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，液體攪拌是十分重要也是必不可少的環(huán)節(jié)，液體攪拌的關(guān)鍵局部是保證混料過程中原料的準(zhǔn)確性和比例以及保證原料的充分混合?，F(xiàn)場采用計算機控制，盡管可以到達控制精度，但本錢高，對工作環(huán)境要求比擬高， 對現(xiàn)場操作人員的要求也高。 采用可編程序控制器實現(xiàn)液體攪拌控制，不但可以對液體攪拌過程的各

15、個環(huán)節(jié)準(zhǔn)確控制，而且大大降低本錢，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，對現(xiàn)場操作人員的要求也不是很高。該液體攪拌系統(tǒng)采用基于PLC 的控制系統(tǒng)來取代繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化構(gòu)造，具有良好的可移植性和維護性的特點，對企業(yè)提高自動化管理水平具有很大的幫助。在此同時也提高了工作效率和生產(chǎn)線的使用壽命， 減少了企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的波動， 因此具有廣闊的開展前景。液體攪拌控制系統(tǒng)就應(yīng)工廠的生產(chǎn)需要誕生了。頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！第二章攪拌機控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計液體攪拌機控制系統(tǒng)主要通過運用液位變送器采集現(xiàn)場的液位信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換將信號傳遞給PLC 來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。 本系統(tǒng)總體方案設(shè)計的主要目的在

16、于保證混料過程中原料的準(zhǔn)確性以及保證原料的充分混合。2.1 控制系統(tǒng)的簡介攪拌機控制系統(tǒng)關(guān)鍵在于選擇適宜的控制方式和系統(tǒng)組成構(gòu)件，在完成控制任務(wù)的同時，盡量簡化構(gòu)造、降低制造本錢。2.1.1 控制方式確實定就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式可以滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制、單片機控制、可編程序控制器控制。1繼電器控制控制功能是由硬件繼電器實現(xiàn)的。 繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)較為復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器被損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的

17、安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢2。2單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，構(gòu)造上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為工控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中應(yīng)用最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一個集成電路，不能直接將它與外部I/O 信號連接。假設(shè)要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。3可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，因此，用戶不用自己設(shè)計和制作硬件裝置，只需確定可編程序控制器的硬件配置和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯

18、頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！形圖語言編程，用軟件取代繼電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序來適應(yīng)工藝條件的改變3。隨著微電子技術(shù)的不斷開展，PLC 也通過不斷的升級極大的增強了其功能。現(xiàn)在 PLC 已經(jīng)開展成為不但具有邏輯控制功能，還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名副其實的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。因此，選擇PLC 來進展本次設(shè)計。2.1.2 控制系統(tǒng)的優(yōu)點（1）從控制方式上比擬： 用繼電接觸器控制完成一項控制工程，首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出

19、繼電器屏的布置和接線圖等，進展安裝調(diào)試，以后修改起來非常麻煩。 而采用 PLC 控制，由于其硬件和軟件齊全， 為模塊化積木式構(gòu)造，且已商品化，因此僅需按性能、控制要求設(shè)計控制程序，而且在以后的修改中只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。（2）從工作方式上比擬：電氣控制并行工作，而PLC 串行工作，不受制約，I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在構(gòu)造上對耐熱、 防潮、防塵等都有非常周到的考慮。3從控制速度上比擬：電氣控制速度慢，觸點易抖動；而PLC 通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點，故無抖動。4從定時，計數(shù)上比擬：電氣控制定時精度不是很高，易受環(huán)境溫度變化的影響，并且無計數(shù)功

20、能；而PLC 時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬；并且有計數(shù)功能。5從可靠性，可維護性上比擬：電氣控制接觸點多，會產(chǎn)生機械磨損和電弧燒傷，接線較多，可靠性，維護性差；而PLC 無觸點，采用密封、防塵、抗震的外殼封裝構(gòu)造，能適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，使用壽命長，且有自我診斷的功能和對程序執(zhí)行監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。2.1.3 控制系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)由計算機、現(xiàn)場控制柜、電機、位置檢測裝置以及報警裝置組成。計算機安裝在主控室，用以收發(fā)液體混合的實時信號，記錄，存儲和控制現(xiàn)場的運行狀頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！態(tài)。現(xiàn)場控制柜安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，電動機及位置傳感器等安裝在生產(chǎn)線上，受現(xiàn)場控

21、制柜的控制。系統(tǒng)控制框圖如圖2-1 所示。圖 2-1 系統(tǒng)控制框圖為了實現(xiàn)液體攪拌系統(tǒng)的控制要求，系統(tǒng)主要以PLC 作為控制核心。通過液位變送器采集現(xiàn)場液位的高度并將其轉(zhuǎn)換成420mA 的電流信號送至PLC，PLC 通過現(xiàn)場狀況及外部輸入指令來控制攪拌系統(tǒng)，并顯示操作指示及發(fā)出報警。2.2 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容及需求分析系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要是根據(jù)液體攪拌的過程來概述的，并根據(jù)設(shè)計內(nèi)容對系統(tǒng)的需求進展分析。2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容液體攪拌系統(tǒng)由原料罐、攪拌機、出料罐組成。它先將兩種原料送攪拌機，然后在攪拌機內(nèi)混合，最后，送出料罐出料。兩種原料液體進料到達設(shè)定的液面時停頓進料，且攪拌機攪拌時間可根據(jù)濃度的不同

22、而自行設(shè)定。設(shè)計要求在攪拌機內(nèi)混合兩種液體，首先確定攪拌機內(nèi)無殘留液體，即讓放料閥翻開10s，然后注入 A 液體，當(dāng) A 液體上升到 SL2 位置時制止 A 液體流入； B 液開場注入，當(dāng)B 液體上升到 SL1 位置時 B 液體停頓流入；攪拌電機M 開場攪拌，攪拌均勻后 (時間設(shè)定為 30 s)停頓并保溫 10s；出料閥翻開，當(dāng)液位高度下降到SL3 后，再延時 10s出料閥斷電計算機現(xiàn)場控制柜電機位置檢測裝置報警裝置頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！關(guān)閉，并同時開場新的循環(huán)。根據(jù)上述設(shè)想，決定采用PLC、電磁閥、泵、電機以及液位變送器進展設(shè)計。在設(shè)計一個控制系統(tǒng)時，首先要清楚系統(tǒng)所要實現(xiàn)的

23、功能和所具備的的性能，因此需要進展系統(tǒng)需求分析，再決定配置什么樣的硬件和軟件。1功能需求控制系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高，功能強大，擴展容易及連接方便，能夠滿足開關(guān)量控制和數(shù)據(jù)通訊等功能；系統(tǒng)能夠?qū)δM信號進展數(shù)據(jù)采集，并保證在傳輸過程當(dāng)中的可靠性。2實時性需求在液體攪拌控制系統(tǒng)中，根據(jù)液體混合生產(chǎn)工藝流程，對實時性是有要求的，特別是在測量各種物料液位時，要保證各種液位的動態(tài)精度，必須實時地對傳感器數(shù)據(jù)進展采集，并在適當(dāng)?shù)臅r候，系統(tǒng)能盡可能快的作出反映，關(guān)閉某個閥門或電機。也就是說存在一個時限，系統(tǒng)必須在規(guī)定時限內(nèi)動作，加上執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)時間，系統(tǒng)必須反響靈敏4。2.3 系統(tǒng)設(shè)計的根本步驟在液位控制系統(tǒng)

24、的設(shè)計過程中主要考慮以下幾點：1深入了解和分析液體混合控制系統(tǒng)的工藝條件和控制要求。2確定好 I/O 設(shè)備。根據(jù)液位控制系統(tǒng)功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。3根據(jù) I/O 點數(shù)選擇適宜的 PLC 類型。4分配 I/O 點，分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5 設(shè)計液體自動控制系統(tǒng)的梯形圖， 根據(jù)控制要求設(shè)計出完整的梯形圖程序，這是整個液體自動控制系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計在液體攪拌機控制系統(tǒng)的設(shè)計中，想要經(jīng)濟合算地實現(xiàn)工廠自動化，對于任何一種硬件的設(shè)計都應(yīng)有一個最適宜的方案。本控制系統(tǒng)的硬件

25、設(shè)計主要包括系統(tǒng)工藝流程的設(shè)計，各種硬件的選用、主電路的設(shè)計和控制電路的設(shè)計。3.1 系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計整個攪拌系統(tǒng)由進料罐、攪拌機、出料罐以及液位變送器、電機、泵、電磁閥組成。該系統(tǒng)需要1 個攪拌電機，進料泵及出料泵總共3 個，電磁閥 3 個。整個系統(tǒng)的工業(yè)流程如圖3-1 所示。圖 3-1 系統(tǒng)工業(yè)流程圖3.2 PLC 的工作原理當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段5。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。液體 A液體 B泵 1泵 2泵 3閥 B閥 A閥 C攪拌機儲

26、料罐SL1SL2SL3頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！1輸入采樣階段在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣完畢后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中， 即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。 在掃描每一條梯形圖時， 又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控

27、制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進展邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作

28、用。3輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序完畢后， PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC 的真正輸出。同樣的假設(shè)干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說， PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，如圖3-2 所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。頁腳下載后可刪除，如有

29、侵權(quán)請告知刪除！圖 3-2 PLC 的工作過程3.3 硬件模塊的設(shè)計為使系統(tǒng)平安可靠的運行，在進展硬件構(gòu)造設(shè)計時，應(yīng)充分了解各硬件設(shè)備的工作原理，以便選擇適宜的型號。3.3.1 可編程控制器的選用進展 PLC 選型時，應(yīng)該從以下幾個方面進展考慮：1I/O 點數(shù)問題當(dāng)控制對象 I/O 點在 60 點之內(nèi)， I/O 點數(shù)比為 3:2 時選用整體式小型 PLC較為經(jīng)濟；當(dāng)控制對象I/O 點在 100-300 點左右，選用中小型模塊式的較為合理；當(dāng)控制對象 I/O 點在 500點以上時就必須選用大型PLC。2I/O 類型問題I/O 類型也是決定 PLC 選型的重要因素之一，一般而言，多數(shù)小型PLC 只

30、具有開關(guān)量 I/O ；PID、 A/D、D/A、位控功能一般只有大、中型PLC 才有。3聯(lián)網(wǎng)通信問題聯(lián)網(wǎng)通訊是影響PLC 選型的重要因素之一，多數(shù)小型機提供較簡單的RS-232通訊口，少數(shù)小型PLC 沒有通訊功能。而大型PLC 一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。4系統(tǒng)響應(yīng)時間問題系統(tǒng)響應(yīng)時間也是影響PLC 選型的重要因素之一。一般而言，小型PLC 掃描時間為 10-20ms/kb； 中型 PLC掃描時間在 10ms/kb以下； 大型 PLC掃描時間在 1 ms/kb輸入端子輸入映像區(qū)用戶程序輸出映像區(qū)輸出鎖存輸出端子輸入信號輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！以下，

31、而系統(tǒng)響應(yīng)時間約為2 倍的掃描周期6。5可靠性問題應(yīng)從系統(tǒng)的可靠性角度，決定PLC 的類型和組網(wǎng)形式，比方對可靠性要求極高的系統(tǒng)，可考慮選用雙CPU型 PLC 或冗余控制系統(tǒng) /熱備用系統(tǒng)。6程序存貯器問題在 PLC 選型過程中， PLC 內(nèi)存容量、型式也是必須考慮的重要因素。通常的計算方法是 : ）采樣點數(shù)（模擬量（開關(guān)量）點數(shù)25.011201008/OI。進展 PLC 選型時，不要盲目地追求過高的性能指標(biāo)。另外，I/O 點數(shù)，存貯容量應(yīng)留有一定的余量以便實際工作中的調(diào)整。確定 PLC 的型號以后，就必須對各種模塊進展選型，開關(guān)量模塊的選型主要涉及到如下幾個問題 : 1外部接線方式問題。

32、I/O 模塊一般分為獨立式、分組式和匯點式。通常，獨立式的點均價格較高，如果實際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號之間不需隔離可考慮選擇后兩種。2點數(shù)問題。前面所說，點數(shù)是影響PLC 選型的重要因素，同樣在進展I/O模塊的選型時也必須根據(jù)具體點數(shù)的多少選擇恰當(dāng)?shù)腎/O 模塊。一般而言，點數(shù)多的點均價就低。3開關(guān)量輸入模塊。通常的開關(guān)量輸入模塊類型有有源輸入、無源輸入、光電接近傳感器等輸入。進展開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行中的要求綜合考慮。4開關(guān)量輸出模塊。通常的開關(guān)量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開關(guān)量輸出模塊的選型過程中，必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行要求及要求輸出的電壓等級進展

33、相應(yīng)的選型。根據(jù)對控制要求的分析，本設(shè)計選擇了三菱系列中的FX2N-32MR ，它不僅滿足中等性能要求的應(yīng)用，而且應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。其指令非常豐富、功能強大、可靠性高、適應(yīng)性好、構(gòu)造緊湊、易于擴展、性價比高。并且有多種特殊功能模塊或功能擴展板，可以實現(xiàn)多軸定位控制，設(shè)計中使用的PLC 所用的模塊共有I/O 總數(shù)32 點，其中輸入點 12 個，輸出點 12 個?？蓭?8 個特殊擴展單元。 FX2N-32MR 系頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！列所具有的多種性能遞增的CPU 和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O 擴展模塊， 使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇適宜的模塊7。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)雜

34、時，可隨時使用附加的模塊對PLC進展擴展。該系列所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計出PLC 的外部接線圖，如圖3-3 所示。圖 3-3 PLC 外部接線圖根據(jù) PLC 外部接線圖，將11 個輸入信號、 11 個輸出信號按各自的功能類型分好，并與 PLC 的 I/O 端一一對應(yīng)，編排好地址。列出外部I/O 信號與 PLC I/O 端地X0X1X2 X3X4X5X6X7X10X11X12COM開始停止液位開關(guān) SL1液位開關(guān) SL2液位開關(guān) SL3試燈、試鈴消鈴按鈕M1、閥A故障 M2、閥B故障 M3、閥 C故障攪拌機故障Y0Y1Y2Y3

35、Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12COMM1、閥 AM2、閥 BM3、閥 C攪拌機熱電偶報警鈴M1、閥A故障指示燈M2、閥B故障指示燈M3、閥 C故障指示燈攪拌機故障指示燈循環(huán)結(jié)束指示燈三菱FX2N-32MR頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！址編號對照表，如表3-1 所示。表 3-1 I/O 分配表輸入點輸出點X0 開場 SB1 Y0 M1、閥 A X1 停頓 SB2 Y1 M2、閥 B X2 液位開關(guān)SL1 Y2 M3、閥 C X3 液位開關(guān)SL2 Y3 攪拌機X4 液位開關(guān)SL3 Y4 熱電偶X5 試燈、試鈴Y5 報警鈴X6 消鈴按鈕Y6 M1、閥 A 故障指示燈X7 M1、閥 A 故

36、障Y7 M2、閥 B 故障指示燈X10 M2、閥 B 故障Y10 M3、閥 C 故障指示燈X11 M3、閥 C 故障Y11 攪拌機故障指示燈X12 攪拌機故障Y12 一次循環(huán)完畢指示燈3.3.2 液位變送器的選用液位傳感器 靜壓液位計液位變送器液位傳感器水位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器。靜壓投入式液位變送器液位計是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號一般為 420mA 或 15V DC8。液位變送器的選擇首先要根據(jù)其輸出信號類型及大小來選擇，以保證其能與PLC

37、模擬量輸入模塊相匹配，然后再根據(jù)設(shè)計需要選擇量程、工作電壓以及精度等性能適合的液位變送器。頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！在本設(shè)計中，需使用液位變送器采集攪拌機的液位信號，因此根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，選用一個測量范圍為5m 的 HP-31B 液位變送器， 并使用二線輸出使液位變送器輸出 4-20mA 的電流信號。性能指標(biāo)如表3-2 所示。表 3-2 HP-31B 液位變送器性能指標(biāo)傳感部件美國 Sensors充油硅芯體測量范圍0-1、2、3、5、10、.200 m 過載工作溫度-20-85 度工作電壓24V DC 輸出信號4-20mA 二線輸出負載(歐姆) 與介質(zhì)接觸材料a.殼體：不銹鋼1C

38、r18Ni9Ti b.密封圈：丁腈橡膠或氟橡膠c.膜片：不銹鋼316L d.橡膠件：丁腈橡膠e.電纜：聚乙烯導(dǎo)氣電纜儀表接線二線制 不分正負三線制 1.GND 2.+V 3.3.3 電磁閥的選用電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循平安性、可靠性、適用性、經(jīng)濟性四大原那么，其次是根據(jù)管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動作方式、特殊要求等六個方面進展選擇。二位二通電磁閥是指電磁閥有兩個位置開啟、關(guān)閉，兩個通道進油通道、出油通道。在未通電時球閥處于開啟狀態(tài)，即電磁閥的進液口和出液口相通，那么為常開二位二通電磁閥；在未通電時球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，即電磁閥的進液口和出液口關(guān)閉，那么為常閉二位二通電磁閥9。在本設(shè)

39、計中選擇 DF2 型二位二通常閉電磁閥。它為導(dǎo)閥動作式常閉型電磁閥，利用直流或交流電磁鐵進展操作。當(dāng)電磁閥通電時動鐵芯受電磁力作用被吸向頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！上，從而翻開閥門，斷電時，閥即關(guān)閉。其適應(yīng)性比擬強、口徑比擬大，采用膜片式構(gòu)造，密封性能好、耗電量小、體積小、使用范圍大。DF2 型電磁閥性能和尺寸如表 3-3 所示。表 3-3 DF2 型電磁閥性能和尺寸工作介質(zhì)水、油及其他液體工作壓力18Kg/cm2 工作介質(zhì)溫度060工作環(huán)境溫度 060 濕度85% 工作電壓直流 24V 交流 220V 安裝方式管式連接3.4 系統(tǒng)主電路的設(shè)計如圖 3-4 所示，L1、L2、L3 為

40、三相三線電源進線， 經(jīng)電源開關(guān) QS，熔斷器 FU1供應(yīng)電機和電磁閥工作。其中電動機M1 將 A 液體注入泵 1，YV1 為 A 液體進料電磁閥， M1 和 YV1 用接觸器 KM0 控制，假設(shè) KM0 線圈得電后其三對主觸點閉合，M1 和 YV1 進料閥運行將液體A 注入攪拌機。熱繼電器 FR1 對 M1 液壓泵進展過載保護。電動機 M2 將 B 液體注入泵 2，YV2 為 B 液體進料電磁閥， M2 和 YV2 用接觸器 KM1 控制，熱繼電器 FR2 對 M2 進展過載保護。其工作原理和M1 一樣。電動機 M3 為攪拌電機， 用接觸器 KM2 控制，當(dāng)兩種液體注入攪拌機的工作完成后，從

41、PLC 得到攪拌信號后， KM2 線圈得電使 M3 開場攪拌，攪拌時間到后 PLC發(fā)出信號， KM2 線圈失電， M3 停頓攪拌。熱繼電器FR3 對攪拌電機 M3 進展過載保護。電動機 M4 將混合液體注入泵3，YV3 為混合液體出料電磁閥， M4 和 YV3 用接觸器 KM3 控制，假設(shè) KM3 線圈得電后其三對主觸點閉合，液壓泵3 將混合液體注入出料灌。熱繼電器FR4對 M4 液壓泵進展過載保護。頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！圖 3-4 系統(tǒng)主電路圖頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！3.5 系統(tǒng)控制回路的設(shè)計如圖 3-5 所示，中間繼電器KA0 與 KM0 相接，用來控制原料A

42、 液體的注入；中間繼電器 KA1 與接觸器 KM1 相接，用來控制原料B 液體的注入；中間繼電器KA2 與接觸器 KM2 相接，兩種液體注入攪拌機，工作完成后，用來控制攪拌電機；中間繼電器 KA3 與接觸器 KM3 相接，用來控制混合液體的流出。圖 3-5 系統(tǒng)控制電路圖L+QSKA0KA2KA3L-KM0KM1KM2KM3KA1頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計針對該設(shè)計要求，在軟件方面主要是對主程序、報警電路程序、和斷電保護程序進展設(shè)計。本次設(shè)計應(yīng)用的編程軟件是三菱GX Developer，該軟件的主要特點有軟件的共通化、程序標(biāo)準(zhǔn)化、能夠簡單設(shè)定和其他站點的鏈接、具

43、有豐富的調(diào)試功能10。4.1 程序設(shè)計思想為了使 PLC 完成液體攪拌的現(xiàn)場控制功能， PLC 需要采集各液位傳感器模擬量信號，并對此進展處理后，輸出對電磁閥、電動機等各執(zhí)行機構(gòu)的控制信號，其具體細節(jié)如下：1液體 A、液體 B 等由液位傳感器感應(yīng)的信號分別經(jīng)液位變送器進入PLC。由于變送器輸出的是并行BCD 碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進制碼，存儲在PLC的數(shù)據(jù)存放器中，然后經(jīng)過PLC 程序處理。2各液體到達設(shè)定值時停頓給料。3考慮到有可能因突然停電造成配料停頓，為了不使已經(jīng)配好的原料浪費，己經(jīng)配好的原料的液位需要具有停電保護功能，所以在程序中，把這些液位信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù)存放器中。4由于

44、攪拌機運行過程中，攪拌電機等難免不出故障，因此，應(yīng)設(shè)計故障報警程序。4.2 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計PLC 控制程序執(zhí)行輸出動作時，計算機必須己經(jīng)處于數(shù)據(jù)的采集與處理狀態(tài)，因此，需要設(shè)定內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)志。只有當(dāng)計算機復(fù)位該標(biāo)志時，PLC 才能確認(rèn)計算機已處于所要求的狀態(tài)，否那么必須關(guān)斷所有輸出負載，進入等待。同理，完畢時，判斷停頓條件：電磁閥均己關(guān)閉，電動機已停頓，本批攪拌完畢且PLC 無輸出動作等。1 在本系統(tǒng)中， PLC 程序設(shè)計的主要任務(wù)是承受外部開關(guān)信號(按鈕、繼電器)的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！成相應(yīng)

45、的控制任務(wù)。2根據(jù)系統(tǒng)工業(yè)流程及系統(tǒng)控制流程制定出主程序流程圖，以實現(xiàn)整個液體攪拌的過程控制。如圖4-1 所示開始閥C開10秒M1、閥 A運行M2、閥 B運行到達 SL1到達SL2攪拌 30秒保溫 10秒M4、閥C運行到達 SL3定時 10秒停止結(jié)束NYNNYYNY圖 4-1 主程序流程圖4.3 報警電路程序的設(shè)計當(dāng)液位越限或電動機發(fā)生故障時，為了減少對工廠造成的危害，必須設(shè)計報警電路來實時檢測系統(tǒng)是否運行正常。一旦液位越限或電動機發(fā)生故障，報警器可立頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！即發(fā)出聲光來提醒人們來排除故障，因此，設(shè)計報警電路具有重要的價值和意義。由于條件有限，報警電路的設(shè)計較為簡

46、單，如圖4-2 所示為程序運行流程圖。圖 4-2 報警電路運行流程圖4.4 斷電保護程序的設(shè)計由于整個設(shè)備的工作流程是連續(xù)循環(huán)進展的，因此斷電之后再起動必須仍然恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。 程序設(shè)計選擇具有斷電保護的內(nèi)部輔助保持繼電器和數(shù)據(jù)，將泵、電磁閥或電機的運行狀態(tài)和參數(shù)進展保存，實現(xiàn)斷電保護。圖4-3 所示為程序運行流程圖。圖 4-3 斷電保護運行流程圖故障產(chǎn)生按下試燈、試鈴按鈕故障指示燈亮，報警電鈴響按消鈴按鈕關(guān)閉電鈴，報警指示燈變常亮消除故障報警燈熄滅原始配方及控制參數(shù)初始化是否執(zhí)行斷電恢復(fù)？開始調(diào)入斷電時狀態(tài)結(jié)束一次循環(huán)接上次斷電時狀態(tài)運行系統(tǒng)初始化YN頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！

47、4.5 系統(tǒng)控制過程分析1啟動操作按下啟動按鈕 SB1，X0 的常開觸點閉合， Y2、T2 同時得電并通過Y2 常開觸點自鎖， Y2 常開觸點閉合，使M4 和 YV3 通電排放剩余混合液體，經(jīng)T2 延時 10s后 M4 和 YV3 斷電，即關(guān)閉閥 C。同時 M1 和 YV1 通電翻開，液體 A 流入攪拌機。2液面上升到 SL2 當(dāng)液面到達 SL2 時，SL2 觸點接通，即 X3 接通， Y1 置位，其常閉觸點翻開，使 Y0 斷電， M1 和閥 A 關(guān)閉，液體 A 停頓流入；同時 Y1 線圈得電，使其控制的M2 和 YV2 通電翻開，液體 B 流入攪拌機。3液面上升到 SL1 當(dāng)液面上升到 SL

48、1 時，SL1 觸點接通，即 X4 接通， Y1 控制 M2 和 YV2 關(guān)閉，液體 B 停頓注入，同時Y3 和 T0 接通，攪拌電動機開場工作。4攪勻后放混合液攪拌電機工作時， T0 計時，30s后 M3 斷開，攪拌電機停頓工作。同時T1 觸點控制熱電偶接通，保溫10s，M3 和 YV3 得電，開場放混合液體。5液面下降到 SL3 當(dāng)液面?zhèn)鞲衅?SL3X4由接通變?yōu)閿嚅_時， T2 開場工作， 10s 后混合液體放完，T2 常開觸點閉合，復(fù)位所用的內(nèi)部繼電器M， 使 Y3 斷開，其控制的 M4 和 YV3斷電，同時 T2 常開使 X0 得電 Y0 接通， M1 和 YV1 通電，使液體 A 流入攪拌機，開場進入下一個循環(huán)。6停頓操作按下停頓按鈕 SB2，X1 接通，其常閉觸點斷開，切斷循環(huán)信號。在當(dāng)前的操作處理完畢后，使X1 不能再接通，即停頓操作。當(dāng)一次循環(huán)完畢時進展判斷，如果判斷的是停頓按鈕后，PLC 程序?qū)⒎祷氐皆紶顟B(tài)，當(dāng)再次開場的時候，需要提供PLC 一個上電脈沖 M8002。如果想進入下一次循環(huán)，而這期間又沒有按下停頓按鈕，那么PLC 將返回到程序自動運行的下一循環(huán)點進展下一次的操作。頁腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請告知刪除！第五章總 結(jié)本文首先對攪拌機控制系統(tǒng)的開展前景進展分析，從液體攪拌的工藝流程介紹開場，確定了基于 PLC 的