plc課程設(shè)計(多種液體自動混合裝置的PLC控制)

1、摘要隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各種工業(yè)自動化不斷升 級，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 各樣的自動加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合再加工，在工業(yè)上常常可見。本次設(shè)計課題為“基于 PLC 的多種液體混合控制設(shè)計” ，此設(shè)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(shè)計 過程。此次設(shè)計主要內(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，最終實現(xiàn)題 目要求。設(shè)計采用三菱FX2N-48PLC去實現(xiàn)設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：自動控制 PLC 多種液體自動混合裝置目錄第

2、一章 概述1.1 課題背景隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動控制在人類活動的各個領(lǐng)域中的應(yīng) 用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)先進與否的一 項重要標(biāo)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(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， 這也是人工操作所難以實現(xiàn)的。所以為了達(dá)到生產(chǎn)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(shù)的不斷提高，對原有液體混合 裝置進行技術(shù)改造，提出數(shù)據(jù)采集、自動控制、運行管理等多方面的

3、要求。 設(shè)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(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間和條件下進行需要的加工得到 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(jīng)不 能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要。實際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。PLC 經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(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。隨著

4、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(jù)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-48PLC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(shè)備，有豐富的特殊擴展設(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)鞲衅鳎好嫜蜎]時接通，三

5、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。C液體閥門A攪勻電動機SQ2SQ3SQ4液面?zhèn)鞲衅鱏Q1D混合液體同rr（yv4>圖21三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)裝置投入運行時，液體內(nèi)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(dāng)液面到達(dá)SL2時，關(guān)閉液體 A閥門，打開B閥門。當(dāng)液面到達(dá) SL3時，關(guān)閉液體 B閥門，打開 C閥門。當(dāng)液面到達(dá) SL4時，關(guān)閉液體 C閥門，攪拌電動機開

6、始轉(zhuǎn)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(dāng)液體下降到 SL1時，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

7、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(chǎn)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(nèi)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/O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YV1X1:限位開關(guān)SL4Y2:液體B控制閥門YV2X2:限位開關(guān)SL3Y3:液體C控制閥門YV3X3:限位開關(guān)SL2Y4:

8、 D 口控制閥門 YV4X4:限位開關(guān)SL1丫5:攪拌機控制 MX5 :停止按鈕表2-1多種液體自動混合裝置的I/O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(shè)計序號，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-1540 C /濕度w 90%3）EJ15系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運 行

9、安全可靠。其主電路硬件接線如圖2-3所示3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖圖2-3攪拌電動機的主電路3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖PLC外部接線圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖X0Q1SQ2XKI2XQ03X004Y001Y0D2T0D2Y004Y0D53.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖圖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)

10、計3.1液體混合裝置程序流程圖啟動任務(wù)1開閥門YV1,Q0.0, 輸入液體A-_液體到SL1位_液體到SL2位任務(wù)2關(guān)閥門YV1,Q0.0，開閥門YV2,Q0.1輸入液體B液體到SL3位關(guān)閥門YV2，Q0.1,開閥門YV3,Q0.2輸入液體C液體到SL4位任務(wù)4卜關(guān)閥門YV3,Q0.2,啟動攪拌機Q0.33.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.2多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖_攪拌時間到任務(wù)5停止攪拌機，Q0.3,開閥門YV4，Q0.4 '輸出混合液體D一華感器SL4,SL3,SL2,SL1相繼復(fù)位昆合液體低于SL1任務(wù)6$啟動輸出延時-一延時時間到任務(wù)7 關(guān)閥門YV4,Q

11、0.4,容器排空*按下停止按鈕處理完當(dāng)前循環(huán)周期任務(wù)停止圖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12151924374447xoog-I卜X005HIM2Q0II-II1 FX003M100M100HFX0C2W'MW1Tl-MW1X001出M102T卜M102-¥005HFTOTOX)OO4M104T HN105T I-T1圖3-2 多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3ETME 00IISTYflOiFISTYD02阿YOtSSETYKJ043ETMl 05FISTM2 00阿YBO'才 hi noFISTYU01SHYWSET Y

12、D03< H1Q2KSTYOOSYOOS<TCK600SETpSTYOE 5YQO4< MIO4MI05K200Ml 05V004 end3.3多種液體自動混合裝置PLC編程語句0123458?891011121415IB1?1«19212223242526282930313233U腫3«39404'4?3.4多種液體混合自動裝置指令表如下:多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下II4 4 4-HuTJ燈 wFT -T- rL nu?o- n*oulRSIRSIENDOu lii Duii 4rd-

13、J IkJ.oKeoo o O-J CO 4 L£> _u rtu _nu _nu n* flu -uXDHSYDYOYaYlJMI5Do_u o_ 1 Qu n. o- nu rtu nu nu nu o-1 u-M M T w 卅 M Md n* OL OL *1 o uu flu _nu n* YDMIYD汕MlJI n£ .1. nu nu oMIYDMI3Do=1 *M£ ot Qu flu nu flu nuu- 翎 M M Mn£ 5- 6 s- nu o o _nu miydydtdhydTnLDSETRSTRSTRSTSETSET

14、RSTmANOSETLDPOJIRSTSETLDPOUTSETUDPOJrLDSETOIJTRSTNOPNOP冊II)多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下表3-1多種液體混合自動裝置指令表多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細(xì)表如下編程元件作用X0起動開關(guān)X1觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L4X2觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L3X3觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L2X4觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏L1X5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電動機轉(zhuǎn)動TO電動機轉(zhuǎn)動定時T1混合液流

15、岀定時M200中間繼電器，使閥A門打開M100中間繼電器，使閥門A關(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，使攪拌機工作M104中間繼電器，使M105置位M105使計時器T1計數(shù)表3-2多種液體混合自動裝置編程原件明細(xì)表第四章 結(jié)論實踐證明，本設(shè)計所采用三菱 FX2N-48 型可編程控制器的硬件配置和程序設(shè)計在生產(chǎn)中是完全可行的。在實際控制中，由于PLC產(chǎn)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

16、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(dá)到很高的控制精 度。本設(shè)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(shù) 和自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)。在當(dāng)今由機械化向自動化，信息化飛速發(fā)展的 社會，PLC技術(shù)越來越受人們廣泛應(yīng)用，前景可觀，因此學(xué)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(jīng)過此次課程設(shè)計，我明白了任何一個控制系統(tǒng)都是要經(jīng)過實踐和 時間的考驗方能不斷的完善。而我們自己也應(yīng)該學(xué)會認(rèn)真、專心，更有 毅力的做一件事情，這樣我們在以后的學(xué)

17、習(xí)和生活中才能經(jīng)得起實踐和 時間的考驗。感想本課程設(shè)計是在同學(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，我深刻的認(rèn)識到了團隊力量是多么的強大，也明白了以后再 有課程設(shè)計之類的或有什么難題要多向周圍的人請教，多上網(wǎng)找答案。 而不只是一個人專研。通過此次課程設(shè)計，我深刻地認(rèn)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(rèn)識。同時我也了解了 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，使我 更深刻的理解了 PLC 的編程思想，也能更好的將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中 動。因此學(xué)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(xué)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(xué)都主動給予幫助、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，全自動液體灌裝機 .，機電一體化，2003【 2