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1、 .wd.摘要隨著社會(huì)的不斷開(kāi)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)上常常可見(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)屢次修改和調(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

2、背景隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷開(kāi)展，自動(dòng)控制在人類活動(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局部。由于在某些生產(chǎn)要求中，要求系統(tǒng)要具有配料準(zhǔn)確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了到達(dá)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控制器的不斷開(kāi)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)展技術(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

3、控制器可實(shí)現(xiàn)在混合過(guò)程中準(zhǔn)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課題的意義與開(kāi)展方向在工業(yè)生產(chǎn)中，把多種原料在適宜的時(shí)間和條件下進(jìn)展需要的加工得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進(jìn)展的，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)展自動(dòng)化操作，但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的開(kāi)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)中需要更準(zhǔn)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)，備受國(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

4、斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速開(kāi)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控制是再適宜不過(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)大設(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)的控制要求與總體構(gòu)造如圖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

5、別由電磁閥YV1,YV2,YV3,YV4控制，M為攪勻電動(dòng)機(jī)。圖21 三種液體混合的裝置構(gòu)造圖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)場(chǎng)按規(guī)定工作，液體A閥門(mén)翻開(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)，翻開(kāi)B閥門(mén)。當(dāng)液面到達(dá)SL3時(shí)，關(guān)閉液體B閥門(mén)，翻開(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)場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌電動(dòng)機(jī)工作1min后，停頓攪動(dòng)，混合液體閥門(mén)翻開(kāi)，開(kāi)場(chǎng)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，

6、混合液體閥門(mén)YV4關(guān)閉，接著開(kāi)場(chǎng)下一個(gè)循環(huán)操作。3、 停頓操作：按下停頓按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停頓在初始狀態(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)鞲衅鳎好嫜蜎](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)連接從而到達(dá)控制效果。2.2PLC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F

7、X1N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：?jiǎn)?dòng)按鈕 Y1:液體A控制閥門(mén)YV1X1：限位開(kāi)關(guān)SL4Y2：液體B控制閥門(mén)YV2X2：限位開(kāi)關(guān)SL3Y3：液體C控制閥門(mén)YV3X3：限位開(kāi)關(guān)SL2Y4：D口控制閥門(mén)YV4X4：限位開(kāi)關(guān)SL1Y5：攪拌機(jī)控制M X5：停頓按鈕表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

8、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-1540/濕度90%；3EJ15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

9、混合裝置程序流程圖圖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X0起動(dòng)開(kāi)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 停頓開(kāi)關(guān)Y1閥門(mén)A翻開(kāi)液體A注入Y2閥門(mén)B翻開(kāi)液體B注入Y3閥門(mén)C翻開(kāi)液體C注入Y4閥門(mén)D翻開(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)

10、T1混合液流出定時(shí)M200中間繼電器，使閥A門(mén)翻開(kāi)M100中間繼電器，使閥門(mén)A關(guān)閉，使閥門(mén)B翻開(kāi)M101中間繼電器，使閥B門(mén)關(guān)閉，使閥C門(mén)翻開(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)表3-2 多種液體混合自動(dòng)裝置編程原件明細(xì)表第四章 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

11、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，到達(dá)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，信息化飛速開(kāi)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

12、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)之類的或有什么難題要多向周圍的人請(qǐng)教，多上網(wǎng)找答案。而不只是一個(gè)人專研。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)以后的開(kāi)展有舉足輕重的地位在此，我還要感謝同組同學(xué)的幫助，在論文資料的收集和實(shí)驗(yàn)期間，不管遇

13、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在純潔水灌裝設(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