三菱系列的可編程控制器（PLC）第一章進(jìn)行了設(shè)計(jì)的分析第二章根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)的分析進(jìn)行了方案的確定和PLC型號(hào)的選用同時(shí)進(jìn)行了IO接點(diǎn)的分配第三章進(jìn)行了電氣原理圖的設(shè)計(jì)同時(shí)對(duì)按鈕等電器元件進(jìn)行了選用第四..

1、定時(shí)攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中常常用儲(chǔ)料罐儲(chǔ)存液體以及用作攪拌以加快化學(xué)反應(yīng)，本次設(shè)計(jì)中針對(duì)的就是這樣的儲(chǔ)料罐攪拌系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的目的主要是根據(jù)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求改造過(guò)去采用的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)此操作的自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)鍛煉和提高自己的設(shè)計(jì)能力，并初步具備從理論走向?qū)嵺`的設(shè)計(jì)思想，夯實(shí)過(guò)去所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。本設(shè)計(jì)采用的是三菱系列的可編程控制器（PLC）。第一章進(jìn)行了設(shè)計(jì)的分析。第二章根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)的分析進(jìn)行了方案的確定和PLC型號(hào)的選用，同時(shí)進(jìn)行了IO接點(diǎn)的分配。第三章進(jìn)行了電氣原理圖的設(shè)計(jì)同時(shí)對(duì)按鈕等電器元件進(jìn)行了選用，第四章進(jìn)行了PLC程序的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程的敘述。關(guān)鍵字：攪拌機(jī)，PLC,自

2、動(dòng)化，控制IN FIXED TIME MIX BLEND A SYSTEM DESIGN ACCORDING TO MITSUBISHI PLCABSTRACTProduces in the chemical industry in usually use to keep to anticipate a bottle of storage liquid and used to agitation with speed chemical reaction, this designs in aim at of be so keep to anticipate a bottle of agitati

3、on system.The purpose of this design mainly is adopted in the past according to the modernization request reformation of the production of after electric appliances control system, carried out the automation production of this operation, toughens and improves own design ability in the meantime, and

4、first step have to head for fulfillment from the theories of design thought, the professional knowledge that Hang learn when actually past.This design adoption is the programmable controller(PLC) of Mitsubishi series.Chapter 1 carried on the analysis of design.Chapter 2 according to carrying on a pr

5、oject really and settling with PLC to the analysis of design the choice of the model number, carried on the allotment of IO point of contact in the meantime.Chapter 3 carried on the design of electricity principle diagram to wait an electric appliances component to carry on choice towards pressing b

6、utton in the meantime, chapter 4 carried on PLC the design of the procedure and the description of the operation process.KEY WORDS:The mixer, PLC, the automation, controls目錄前 言1第1章 定時(shí)攪拌機(jī)簡(jiǎn)介21.1設(shè)計(jì)摘要21.2設(shè)計(jì)對(duì)象介紹31.3課題任務(wù)提出31.4 控制方案選擇4第2章 控制方案分析設(shè)計(jì)52.1自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)動(dòng)作順序分析52.2用戶(hù)I/O設(shè)備及所需PLC的I/O點(diǎn)數(shù)52.3用戶(hù)存儲(chǔ)容量的選擇62.4 P

7、LC型號(hào)的選擇6第3章自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)83.1自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的電氣原理圖設(shè)計(jì)83.1.1電氣原理圖的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)83.2自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程83.2.1設(shè)計(jì)要求83.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇93.3電氣控制線路圖的設(shè)計(jì)93.3.1 主電路設(shè)計(jì)93.3.2控制電源的設(shè)計(jì)93.3.3控制電路的設(shè)計(jì)93.4電氣元件的選擇93.5 電器原理圖11第四章 PLC程序設(shè)計(jì)134.1 PLC系統(tǒng)簡(jiǎn)介134.2 梯形圖程序設(shè)計(jì)154.3 指令表程序18總 結(jié)21謝 辭22參考文獻(xiàn)234前 言PLC是從20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計(jì)算控制技術(shù)、通信技術(shù)融為一體，

8、以其顯著的優(yōu)點(diǎn)正被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中。注塑機(jī)具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)電、汽車(chē)、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機(jī)不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個(gè)塑料成型設(shè)備的20-30，從而成為目前塑料機(jī)械中增長(zhǎng)最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。自動(dòng)注塑機(jī)的工作過(guò)程一般分為合模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開(kāi)模等幾個(gè)階段，各階段所需的工作壓力和流量是不同的，就油泵馬達(dá)而言，整個(gè)注塑過(guò)程是處于不斷變化的負(fù)載狀態(tài)，目前注塑機(jī)絕大部分為定量泵，其油泵馬達(dá)以

9、恒定折轉(zhuǎn)速成輸出恒定的流量，而在生產(chǎn)過(guò)程中有些階段只需極左少的流量和壓力，多余的液壓油通過(guò)溢流閥回流油箱，在注塑機(jī)行業(yè)中該過(guò)程高壓節(jié)流。根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，被加工件不都是在最大壓力，流量下工作的，因此有富余量，過(guò)去一般依靠壓力輸出功率，因此能耗相當(dāng)大。然而，目前，注塑機(jī)行業(yè)正進(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期、競(jìng)爭(zhēng)日益激烈時(shí)期，電費(fèi)占了整個(gè)注塑產(chǎn)品成本中相當(dāng)大的比例。注塑機(jī)設(shè)備電能浪費(fèi)特別嚴(yán)重，如何才能有效地節(jié)能降低也就成為迫切需要解決的問(wèn)題。因此，在注塑機(jī)中應(yīng)用可編程控制器（PLC）之后,使系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均有明顯提高,充分體現(xiàn)了可靠、快速、靈活的控制特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了以往難以做到的多種復(fù)雜控制和故障保護(hù)。采

10、用梯形圖方式進(jìn)行編程,使系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、容易,大大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性,也提高了編程人員的工作效率。此外這種方法也為程序的調(diào)試、試運(yùn)行帶來(lái)了難以言傳的方便?？傊?應(yīng)用可編程控制器（PLC），使系統(tǒng)具備了小型化、操作簡(jiǎn)單化和控制智能化,具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)。第1章 定時(shí)攪拌機(jī)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)提出了一種用可編程控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)定時(shí)攪拌的設(shè)計(jì)方案。由于傳統(tǒng)的繼電器控制接線復(fù)雜.體積較大.比較笨重.自動(dòng)化程度不高.功能不很完善.可靠性也不很高，所以改用可編程控制器進(jìn)行控制。文中比較詳細(xì)地介紹了設(shè)計(jì)過(guò)程，包括具體的設(shè)計(jì)要求.對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析.可編程控制器型號(hào)的選擇.I/O接點(diǎn)的

11、分配.實(shí)際狀態(tài)及傳感器與I/O接點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.PLC接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件電路圖.軟件流程圖.梯形圖程序和指令表程序1.1設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)的目的主要是根據(jù)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求改造過(guò)去采用的繼電器控制系統(tǒng)，同時(shí)鍛煉和提高自己的設(shè)計(jì)能力，并初步具備從理論走向?qū)嵺`的設(shè)計(jì)思想，夯實(shí)過(guò)去所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括具體的設(shè)計(jì)要求.對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析.可編程控制器型號(hào)的選擇.I/O接點(diǎn)的分配.實(shí)際狀態(tài)及傳感器與I/O接點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.PLC接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件電路圖.軟件流程圖.梯形圖程序和指令表程序，繪制了完整的硬件接線圖和電氣原理圖。本次設(shè)計(jì)的要求是某定時(shí)攪拌系統(tǒng)原先由

12、于采用傳統(tǒng)的繼電器控制，接線復(fù)雜、體積較大、比較笨重、自動(dòng)化程度不高、功能不很完善、可靠性也不很高，所以要求改用可編程控制器進(jìn)行控制。定時(shí)攪拌系統(tǒng)如下圖1-1所示，該攪拌系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程如下：初始狀態(tài)是出料泵A關(guān)閉，然后進(jìn)料泵B打開(kāi)，開(kāi)始進(jìn)料，液面開(kāi)始上升。當(dāng)液面位置開(kāi)關(guān)L1的觸點(diǎn)接通后，攪拌機(jī)開(kāi)始攪拌。攪拌5min后，停止攪拌，打開(kāi)出料泵A，抽走成品。當(dāng)液面下降到位置開(kāi)關(guān)L2的觸點(diǎn)接通時(shí)，關(guān)閉出料泵A，又重新打開(kāi)進(jìn)料泵B，開(kāi)始進(jìn)料，重復(fù)上述過(guò)程。進(jìn)料泵BL1L2出料泵A電機(jī)圖1-1 定時(shí)攪拌系統(tǒng)圖1.2設(shè)計(jì)對(duì)象介紹本次設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)對(duì)象是自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)，化學(xué)工業(yè)中常常用儲(chǔ)料罐儲(chǔ)存液體以及用作攪

13、拌以加快化學(xué)反應(yīng)，本次設(shè)計(jì)中針對(duì)的就是這樣的儲(chǔ)料罐，罐的上方有一個(gè)進(jìn)料泵B，出口處有一個(gè)出料泵A，正下方是用作攪拌用的攪拌電機(jī)，L1、L2分別是用作檢測(cè)液面位置的位置開(kāi)關(guān)。初始狀態(tài)是出料泵A關(guān)閉，然后進(jìn)料泵B打開(kāi)，開(kāi)始進(jìn)料，液面開(kāi)始上升。當(dāng)液面位置開(kāi)關(guān)L1的觸點(diǎn)接通后，攪拌機(jī)開(kāi)始攪拌。攪拌5min后，停止攪拌，打開(kāi)出料泵A，抽走成品。當(dāng)液面下降到位置開(kāi)關(guān)L2的觸點(diǎn)接通時(shí)，關(guān)閉出料泵A，又重新打開(kāi)進(jìn)料泵B，開(kāi)始進(jìn)料，重復(fù)上述過(guò)程。 1.3課題任務(wù)提出日常生活中，經(jīng)?？梢?jiàn)采用繼電器控制的工作系統(tǒng)，但是采用繼電器控制存在著諸多問(wèn)題。例如繼電器控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)硬件連線來(lái)完成，功能專(zhuān)一，不靈

14、活，觸點(diǎn)數(shù)量有限，而且其觸點(diǎn)容易磨損造成生產(chǎn)事故，工作方式采用并行方式，即當(dāng)電源接通之后，滿足條件的繼電器將同時(shí)動(dòng)作，這樣就不可避免的出現(xiàn)繼電器控制觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。于是從解決實(shí)際問(wèn)題出發(fā)就需要找到一種先進(jìn)的控制方式，用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。當(dāng)今用于工業(yè)控制的系統(tǒng)有很多，它們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。立足于本專(zhuān)業(yè)，結(jié)合所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程和本人的實(shí)際能力，提出了采用可編程控制器（PLC）對(duì)原有的繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的控制。1.4 控制方案選擇對(duì)生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)化控制時(shí)，可選比較先進(jìn)而又穩(wěn)定的單片機(jī)和PLC控制，但采用單片機(jī)控制還要附加配套的集成電路

15、I/O接口，又必須完成大量硬件設(shè)計(jì)和制作工作，而且單片機(jī)的維修對(duì)工人的知識(shí)水平要求較高，需要專(zhuān)業(yè)水平較高的人員進(jìn)行維護(hù)，所以其成本比采用PLC控制要高。鑒于此種情況本設(shè)計(jì)選用了PLC控制的方案。從微機(jī)的應(yīng)用范圍來(lái)說(shuō)，PLC是專(zhuān)用機(jī)，而我們通常說(shuō)的PC機(jī)是通用機(jī)。從工業(yè)控制的角度來(lái)說(shuō)，PLC是工業(yè)控制的通用計(jì)算機(jī)。因此，PLC的抗干擾能力比PC高，編程及硬件配置簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短。第2章 控制方案分析設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)動(dòng)作順序分析本次設(shè)計(jì)中的自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的動(dòng)作在上面的描述中已經(jīng)介紹清楚，所以經(jīng)過(guò)分析自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程共分為3個(gè)工步。即從原點(diǎn)開(kāi)始，首先打開(kāi)進(jìn)料泵B，然后啟動(dòng)攪拌電

16、機(jī)，啟動(dòng)5min定時(shí)，最后打開(kāi)出料泵A，3個(gè)動(dòng)作后完成一個(gè)周期，并周而復(fù)始重復(fù)上述的動(dòng)作。2.2用戶(hù)I/O設(shè)備及所需PLC的I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)前述要求可知PLC需要以下一些輸出端：分別控制2個(gè)泵的2個(gè)輸出端、1個(gè)控制攪拌電機(jī)的輸出端，總共需要3個(gè)輸出端。PLC所需要的輸入信號(hào)端有：1個(gè)能檢測(cè)液面是否已上升到預(yù)定位置的位置開(kāi)關(guān)L1，1個(gè)能檢測(cè)液面是否已下降到預(yù)定位置的位置開(kāi)關(guān)L2，定時(shí)攪拌系統(tǒng)的啟動(dòng)按鈕以及遇到緊急情況停止的按鈕，3個(gè)熱繼電器的輸入點(diǎn)，另外還有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)控制按鈕5個(gè)，這樣就一共需要12個(gè)輸入端。所以要選用輸入點(diǎn)的個(gè)數(shù)12、輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)3的PLC型號(hào)。如表2-1所示：表2-1 I

17、/O接點(diǎn)分配輸入輸出X0啟動(dòng)按鈕Y0進(jìn)料泵接觸器X1急停按鈕Y2出料泵接觸器X2位置開(kāi)關(guān)L1Y1攪拌電機(jī)接觸器X3位置開(kāi)關(guān)L2X4熱繼電器FR1X5熱繼電器FR2X6熱繼電器FR3X7進(jìn)料泵停止按鈕X10攪拌電機(jī)啟動(dòng)按鈕X11攪拌電機(jī)停止按鈕X12出料泵啟動(dòng)按鈕X13出料泵停止按鈕2.3用戶(hù)存儲(chǔ)容量的選擇存儲(chǔ)容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)容量。PLC用戶(hù)程序所需內(nèi)存容量一般與開(kāi)關(guān)量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)以及用戶(hù)程序達(dá)的編寫(xiě)質(zhì)量等有關(guān)。對(duì)于控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲(chǔ)容量大些。對(duì)于同

18、樣的系統(tǒng)，不同用戶(hù)編寫(xiě)的程序可能會(huì)使程序長(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間差距很大。對(duì)PLC用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量的估算，可用下面推薦的經(jīng)驗(yàn)公式：存儲(chǔ)器總字節(jié)數(shù)=（開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10）+（模擬量點(diǎn)數(shù)*150）按經(jīng)驗(yàn)公式所得的存儲(chǔ)器總字節(jié)數(shù)要考慮25%的余量。因?yàn)樯厦娼?jīng)過(guò)分析需要12個(gè)輸入點(diǎn)，3個(gè)輸出點(diǎn)，這樣就總共15個(gè)I/O點(diǎn)數(shù)因此，存儲(chǔ)器總字節(jié)數(shù)15*10=1502.4 PLC型號(hào)的選擇在功能滿足要求的前提下，保證性能可靠、維護(hù)使用方便，以獲得最佳的 性別價(jià)格比。在選用PLC型號(hào)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。（1）輸出點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)。因此，在選用PLC時(shí)，首先要確保有足夠的I/O點(diǎn)數(shù)，并留有一定的余地

19、，一般可考慮10%-15%的備用量。（2）存儲(chǔ)容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)容量。PLC用戶(hù)程序所需內(nèi)存容量一般與開(kāi)關(guān)量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)以及用戶(hù)程序達(dá)的編寫(xiě)質(zhì)量等有關(guān)。對(duì)于控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲(chǔ)容量大些。對(duì)于同樣的系統(tǒng)，不同用戶(hù)編寫(xiě)的程序可能會(huì)使程序長(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間差距很大。（3）輸入/輸出模塊的選擇。輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸

20、出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統(tǒng)中輸入/輸出信號(hào)的種類(lèi)、參數(shù)要求和技術(shù)要求。例如，輸入模塊分為直流5V、12V、24V、48V、60V幾種，交流115V和220V兩種。一般應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離來(lái)選擇電壓的大小。（4）PLC機(jī)型要統(tǒng)一，即使在一個(gè)工廠，PLC使用的機(jī)型要盡量統(tǒng)一，以便于維護(hù)和管理。這樣有利于PLC應(yīng)用技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)，同時(shí)可使多臺(tái)PLC共用一個(gè)編程器，經(jīng)濟(jì)也合算。根據(jù)以上分析，本次設(shè)計(jì)中需要選擇輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)12，輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)3，存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)150的PLC。對(duì)PLC的掃描速度以

21、及其他方面無(wú)特殊要求。所以我們選擇的PLC型號(hào)是FX2-48MR，該型號(hào)的PLC有24個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)?？芍苯域?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也可以通過(guò)繼電器或接觸器控制功率很大的負(fù)載。外部需要220V的交流電源供應(yīng)。22第3章自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的電氣原理圖設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的電氣原理圖時(shí)，主要涉及到以下幾點(diǎn)。首先，設(shè)計(jì)的原理圖要滿足自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的主要性能，即進(jìn)料泵進(jìn)料、出料泵出料和攪拌電機(jī)攪拌等3個(gè)主要的性能要求。其次，電動(dòng)機(jī)的功率和其他控制元件的性能應(yīng)能滿足控制要求。最后設(shè)計(jì)出自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的電氣原理圖。該圖包括電氣原理圖和電氣元件目錄表。電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法主

22、要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)兩種，具體的設(shè)計(jì)方法此處不再贅述。3.1.1電氣原理圖的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)有時(shí)候，設(shè)計(jì)出來(lái)的實(shí)際線路會(huì)出現(xiàn)不正確不合理不經(jīng)濟(jì)等現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意：（1）避免觸點(diǎn)“臨界競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象”的產(chǎn)生（2）盡量減少電器元件的觸點(diǎn)數(shù)量（3）合理安排電器元件觸點(diǎn)數(shù)量（4）盡量減少電氣線路的電源種類(lèi)（5）盡量減少電器元件的品種、規(guī)格、數(shù)量和觸點(diǎn)數(shù)量（6）盡可能減少通電電器數(shù)量3.2自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程3.2.1設(shè)計(jì)要求儲(chǔ)料罐的上方有一個(gè)進(jìn)料泵B，出口處有一個(gè)出料泵A，正下方是用作攪拌用的攪拌電機(jī)，L1、L2分別是用作檢測(cè)液面位置的位置開(kāi)關(guān)。初始狀態(tài)是出料泵A關(guān)閉，然后進(jìn)料泵B打開(kāi)

23、，開(kāi)始進(jìn)料，液面開(kāi)始上升。當(dāng)液面位置開(kāi)關(guān)L1的觸點(diǎn)接通后，攪拌機(jī)開(kāi)始攪拌。攪拌5min后，停止攪拌，打開(kāi)出料泵A，抽走成品。當(dāng)液面下降到位置開(kāi)關(guān)L2的觸點(diǎn)接通時(shí)，關(guān)閉出料泵A，又重新打開(kāi)進(jìn)料泵B，開(kāi)始進(jìn)料，重復(fù)上述過(guò)程。3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)課題概述和設(shè)計(jì)要求，可以知道需要3臺(tái)電動(dòng)機(jī)：進(jìn)料泵電動(dòng)機(jī)，設(shè)為M1、出料泵電動(dòng)機(jī)，設(shè)為M2以及攪拌用電動(dòng)機(jī)，設(shè)為M3。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇如下： 進(jìn)料泵電動(dòng)機(jī)M1選為Y112M-4 （4KW，380V，10A，1440r/min） 攪拌電動(dòng)機(jī)M2選為Y160M-4 （11KW，380V，22.6A，1460 r/min） 出料泵電動(dòng)機(jī)M1選為Y112M-4

24、 （4KW，38 0V，10A，1440r/min）3.3電氣控制線路圖的設(shè)計(jì)3.3.1 主電路設(shè)計(jì)3臺(tái)電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)控制方式，用接觸器進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)，因此分別采用熱繼電器和熔斷器進(jìn)行過(guò)載和短路保護(hù)3.3.2控制電源的設(shè)計(jì)考慮到安全可靠和為以后的PLC改造提供方便，采用控制變壓器TC進(jìn)行供電，其一次側(cè)交流380V，二次側(cè)為交流220V 3.3.3控制電路的設(shè)計(jì) 由于本次設(shè)計(jì)中的控制按鈕較少，所以用一個(gè)控制盤(pán)實(shí)現(xiàn)3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制就可以了。3.4電氣元件的選擇1.電源開(kāi)關(guān)的選擇電源開(kāi)關(guān)QS的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī)M1-M3的額定電流和啟動(dòng)電流，而在控制變壓器TC二次側(cè)

25、的接觸器及繼電器線圈在變壓器一次產(chǎn)生的電流較小，可以不予考慮。已知M1、M2和M3的額定電流分別為22.6A、10A、10A，但是它們并不是同時(shí)工作的，因此我們選擇的電源開(kāi)關(guān)為：HZ10-40/3型，額定電流40A。 2.熱繼電器的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)M1-M3的額定電流，選擇如下：FR2應(yīng)選用JR0-40型熱繼電器。熱元件的額定電流為25A，額定電流調(diào)節(jié)范圍為16-25A，工作時(shí)調(diào)整在22.6A。FR1和FR3應(yīng)選用JR0-40型熱繼電器。熱元件的額定電流為16A，額定電流調(diào)節(jié)范圍為10-16A，工作時(shí)調(diào)整在10A。3.接觸器的選擇因攪拌電機(jī)的M2的額定電流為22.6A，控制回路電源220V，需主

26、觸點(diǎn)3對(duì)，輔助常開(kāi)觸點(diǎn)2個(gè)，輔助常閉觸點(diǎn)1個(gè)，所以接觸器KM2應(yīng)選用CJ10-40型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流40A，線圈電壓220V。另外兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，即進(jìn)料泵電動(dòng)機(jī)M1和出料泵電動(dòng)機(jī)M3的型號(hào)相同，它們的額定電流為10A，控制回路電源220V，需主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助常開(kāi)觸點(diǎn)2個(gè)，輔助常閉觸點(diǎn)1個(gè)，所以接觸器KM1和KM3應(yīng)選用CJ10-20型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流20A，線圈電壓220V4.繼電器的選擇時(shí)間繼電器的主要功用是延時(shí)接通或斷開(kāi)，本次設(shè)計(jì)中選用的時(shí)間繼電器型號(hào)是JS7-A系列的時(shí)間繼電器。5.熔斷器的選擇熔斷器FU1的功用是對(duì)3臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流分別是：10A、22

27、.6A、10A，根據(jù)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)熔斷器時(shí)熔體額定電流的計(jì)算公式：Ifu（1.5-2.5）INmax + IN若取系數(shù)為2.5，易算得Ifu76.5A，因此可選用RL1-100型熔斷器，配用80A熔體。熔斷器FU2選擇為RL1-15型，熔體2A。6.按鈕的選擇啟動(dòng)按鈕SB1、SB4、SB6和停止按鈕SB2、SB3、SB5、SB7可選擇LA-18型按鈕，電壓220V，電流5A。其中啟動(dòng)按鈕為綠色，停止按鈕為紅色。7.位置（行程）開(kāi)關(guān)的選擇本次設(shè)計(jì)中行程開(kāi)關(guān)的作用是檢測(cè)液面的位置，以此為準(zhǔn)控制進(jìn)/出料泵的啟停，所以本次設(shè)計(jì)中選擇的行程開(kāi)關(guān)是LX19型。表3-1自動(dòng)定時(shí)攪拌系統(tǒng)電氣元器件目錄表：

28、序號(hào)符號(hào)名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量1M1、M3三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M-44KW，10A，380V，1440r/min各12M2攪拌電機(jī)Y160M-411KW,22.6A,380V,1460 r/min13QS三極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HZ10-40/3三極,500V,40A14KM1、KM3交流接觸器CJ10-2020A,線圈電壓220V各15KM2交流接觸器CJ10-4040A，線圈電壓220V16KT時(shí)間繼電器JS7-A線圈電壓220V17FR1、FR3熱繼電器JR0-40額定電流16A，整定電流10A各18FU1熔斷器RL1-100500V，熔體80A19FR2熱繼電器JR0-40額定電流25A，整定電流22

29、.6A110FU2熔斷器RL1-15500V，熔體2A111SB1、SB4、SB6控制按鈕LA-185A，綠色112SB2、SB3、SB5、SB7控制按鈕LA-185A，紅色113SQ1、SQ2行程開(kāi)關(guān)LX19LX19各13.5 電器原理圖 電器原理圖如圖3-1所示：圖3-1 攪拌機(jī)電氣原理圖第四章 PLC程序設(shè)計(jì)4.1 PLC系統(tǒng)簡(jiǎn)介PLC是以CPU為核心的電子系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上就是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。PLC系統(tǒng)的組成與微機(jī)系統(tǒng)基本相同，它也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。下圖為一般小型PLC的基本單元主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出模塊、電源模塊、I/O擴(kuò)展接口、外設(shè)I/O接口以及

30、編程器等組成。PLC的軟件系統(tǒng)也包括系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。（1）CPU CPU是PLC的核心組成部分，與通用微機(jī)的CPU一樣，是PLC的控制運(yùn)算中心。主要完成對(duì)系統(tǒng)本身進(jìn)行自動(dòng)管理和監(jiān)控輸入/輸出設(shè)備的狀態(tài)，處理和運(yùn)行用戶(hù)程序。 （2）存儲(chǔ)器 PLC中配有兩種存儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)的管理和監(jiān)控程序、對(duì)用戶(hù)程序作編譯處理的程序，以及PLC內(nèi)部的各種狀態(tài)參數(shù)。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用于存放用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和按工藝要求編制的應(yīng)用程序，可通過(guò)編程器輸入或修改用戶(hù)程序。 （3）輸入和輸出模塊（I/O模塊）I/O模塊是CPU與現(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)I/O設(shè)備之間聯(lián)系的橋梁。輸入模塊用

31、以接收和采集外設(shè)各類(lèi)輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成CPU能接受和處理的數(shù)據(jù)。輸出模塊則是將CPU輸出的控制信息轉(zhuǎn)換成外設(shè)所需要的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。（4）編程器編程器用于對(duì)用戶(hù)程序的編制、編輯、調(diào)試檢查，還可以通過(guò)其鍵盤(pán)去調(diào)用和顯示PLC內(nèi)部的一些狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。（5）外設(shè)I/O接口外設(shè)I/O接口的作用是將外圍設(shè)備，如盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫(xiě)入器、高分辨大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等與CPU連接。（6）I/O擴(kuò)展接口當(dāng)用戶(hù)的輸入輸出設(shè)備所需的I/O點(diǎn)數(shù)超過(guò)了主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，可用I/O擴(kuò)展單元加以擴(kuò)展以下就是PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖：開(kāi)關(guān)或傳感器照明電磁裝置電動(dòng)機(jī)其他執(zhí)行裝置輸入接口中

32、央處理單元輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)輸出接口存儲(chǔ)器繼電器觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)模擬量輸入編程單元地址總線控制總線數(shù) 據(jù) 總 線電 源 單 元地址總線控制總線圖4-1 PLC硬件簡(jiǎn)化框圖PLC采用周期性循環(huán)掃描的工作方式，其工作過(guò)程可以分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。其工作原理圖如下圖4-2所示圖4-2 PLC工作流程圖（1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先按順序采樣所有的輸入端子，并將輸入點(diǎn)的狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器，即輸入刷新，隨即關(guān)閉輸入端口。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)有變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也會(huì)不改變。輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周

33、期的輸入采樣階段被讀入。（2）程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段PLC對(duì)用戶(hù)程序掃描，在掃描每一條指令時(shí)，所需的輸入狀態(tài)可從輸入映象寄存器中讀入，從元件映象寄存器讀入當(dāng)前的輸出狀態(tài)然后按程序進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映象寄存器中。所以對(duì)每一個(gè)元件來(lái)說(shuō)，元件映象寄存器的內(nèi)容，會(huì)隨著程序的執(zhí)行過(guò)程而變化。（3）輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，并通過(guò)一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，這才是PLC的實(shí)際輸出。經(jīng)過(guò)三個(gè)階段，完成一個(gè)掃描周期。對(duì)一般小型PLC，I/O點(diǎn)數(shù)少，采用的就是這種集中采樣、集中輸出的掃描工作方式。由于這種方式

34、在每一個(gè)掃描周期中，只對(duì)輸入狀態(tài)采樣一次，對(duì)輸出刷新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即存在著輸入/輸出的滯后現(xiàn)象。但這樣從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的可靠性增強(qiáng)。一般PLC的響應(yīng)延遲只有幾毫秒、幾十毫秒，這對(duì)一般的工業(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的無(wú)關(guān)緊要的。4.2 梯形圖程序設(shè)計(jì)PLC的I/O分配表見(jiàn)表4-1：表4-1 PLC/IO接點(diǎn)分配表輸入輸出X0啟動(dòng)按鈕Y0進(jìn)料泵接觸器X1急停按鈕Y2出料泵接觸器X2位置開(kāi)關(guān)L1Y1攪拌電機(jī)接觸器X3位置開(kāi)關(guān)L2X4熱繼電器FR1X5熱繼電器FR2X6熱繼電器FR3X7進(jìn)料泵停止按鈕X10攪拌電機(jī)啟動(dòng)按鈕X11攪拌電機(jī)停止按鈕X12出料泵啟動(dòng)按鈕X13出料泵停止按鈕根據(jù)上面的分析過(guò)程，繪制PLC的流程圖及PLC結(jié)構(gòu)框圖如圖4-3：0123開(kāi)啟進(jìn)料泵B啟動(dòng)攪拌電機(jī)啟動(dòng)5min定時(shí)啟動(dòng)出料泵A圖4-3 PLC的I/O結(jié)構(gòu)框圖X0X1 Y0X2X3 Y1X4X5 Y2X6X7X10X11X12X13COM COMKM1KM2KM3圖4-4 I/O接點(diǎn)分配圖M0M1T0#3000M2Y0Y1Y2END圖4-4 自