電氣自動(dòng)化混合液畢業(yè)設(shè)計(jì)完整免費(fèi)版1

1、!第二份!摻混 PLC 控制系統(tǒng)摘 要:可編程序控制器(Programmable controller簡(jiǎn)稱 PLC ,是近年來(lái)一種極為迅速, 應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。它是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)行的電子系 統(tǒng),它采用可編程程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)存儲(chǔ)用戶指令,通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入 /輸出完成 確定的邏輯順序、 定時(shí)、 記數(shù)、 運(yùn)算和一些確定的功能來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 由于 PLC 的性能優(yōu)越,兼具計(jì)算機(jī)的功能完備,靈活性強(qiáng),通用性好和繼電接觸器 控制簡(jiǎn)單易懂, 維修方便等雙重優(yōu)點(diǎn), 形成以微電腦為核心的電子控制設(shè)備。 可編程序控 制器技術(shù)在世界上己廣泛應(yīng)用,成為自動(dòng)化系統(tǒng)中

2、的基本電控裝置 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn) 和實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用,由于可編程控制器(PLC 具有編程軟件采自易學(xué)易懂的 梯形圖語(yǔ)言、控制靈活方便、 抗干擾能力強(qiáng)、 運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn), 現(xiàn)在的工業(yè)自動(dòng)化生 產(chǎn)控制多采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該摻混控制系統(tǒng),根據(jù)實(shí)際要求利用 PLC 的實(shí)時(shí)控制和順序處理功能,完成系統(tǒng)控 制, 。在本次論文中,給出了控制系統(tǒng)的硬件原理圖,主電路圖及軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:可編程序控制器、存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)技術(shù)。第 1章 緒 論在生產(chǎn)過(guò)程、 科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中, 可編程序自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣 泛的 , 在自動(dòng)控制的設(shè)備中 , 可編程序自動(dòng)控制亦比其它的控制方法使

3、用得更普遍。 隨著科 學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展 , 特別是大規(guī)模集成電路的問(wèn)世和微處理機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 , 使可編程序 自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段,因此 , 了解和學(xué)習(xí)這些重要技術(shù)對(duì)高校工程類專業(yè) 的學(xué)生來(lái)說(shuō) , 已是必不可少。摻混 PLC 控制系統(tǒng)這個(gè)課題具有其重要的意義。1.1 課題名稱及來(lái)源課題名稱:摻混 PLC 控制系統(tǒng)課題的來(lái)源:在國(guó)內(nèi)的許多化工廠,水泥廠,鋼廠,尤其是國(guó)有老廠,其控制系統(tǒng)還 在使用過(guò)時(shí)的模擬控制, 甚至是全人工控制。 人工控制由于人員過(guò)多效益過(guò)低, 生產(chǎn)的產(chǎn) 品不夠精確, 安全隱患大增加了系統(tǒng)故障的可能性, 還有就是工廠的試驗(yàn)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備 存在一定的相差度, 以致影

4、響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。 而隨著產(chǎn)品性能的提高, 對(duì)自動(dòng)控 制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高, 傳統(tǒng)控制已達(dá)不到系統(tǒng)要求。 隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路 的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),控制系統(tǒng)開始由傳統(tǒng)控制向自動(dòng)(數(shù)字控制方向發(fā)展。1.2 研究的意義及目的以可編程序控制器為主要控制裝置所構(gòu)成的控制系統(tǒng)為可編程序控制系統(tǒng)或 PLC 控 制統(tǒng)?？删幊炭刂破?(PLC控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可靠、易學(xué)易用、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn) , 在工業(yè) 控制中得到廣泛的應(yīng)用。目前, 國(guó)外的可編程自動(dòng)控制設(shè)備技術(shù)順應(yīng)時(shí)代潮流, 與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展, 向著 通用化、模塊化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向迅猛發(fā)展。國(guó)內(nèi)的發(fā)展從全盤引 進(jìn)、仿

5、制到自行研究,取得了舉世矚目的成績(jī),但從整體上看,我們?cè)诩夹g(shù)性能、制造工 藝等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還存在很大差距。 眾所周知, 我國(guó)的生產(chǎn)力水平還不是很高, 特 別是 80年代以前的國(guó)有大中型企業(yè),出于人才和經(jīng)濟(jì)因素的考慮,還有很多的廠礦企業(yè) 正在使用著原有的落后設(shè)備和技術(shù)。 因此, 改變?cè)械穆浜笤O(shè)備和技術(shù), 設(shè)計(jì)以可編程序 器與計(jì)算機(jī)結(jié)合的自動(dòng)控制系統(tǒng), 提高工業(yè)自動(dòng)化的程度, 對(duì)加速我國(guó)盡早成為現(xiàn)代化工 業(yè)強(qiáng)國(guó)意義重大。本課題摻混 PLC 控制系統(tǒng),其目的就是以 PLC 為核心,配合智能儀表,完成系統(tǒng)功 能控制,狀態(tài)顯示,信息檢測(cè)和報(bào)警硬件組建所需要的 PLC 和傳感器等元件的選擇,實(shí)現(xiàn)對(duì)

6、摻混的自動(dòng)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)功能和顯示功能。用 PLC 對(duì)摻混進(jìn)行控制,系 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 服務(wù)功能增強(qiáng)、 系統(tǒng)的可靠性大大提高,且節(jié)省了成本,使摻混系統(tǒng) 的性能價(jià)格比提高。 尤其在集散控制系統(tǒng)中, 利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù), 可方便地進(jìn)行集中監(jiān)控 管理。1.3 可編程控制器基本應(yīng)用和發(fā)展方向1.3.1 PLC的基本應(yīng)用可編程控制器是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 由于它能滿足設(shè)備使用 環(huán)境的要求和控制的復(fù)雜、可靠性 , 在現(xiàn)代的工業(yè)控制系統(tǒng)中大量應(yīng)用 , 前景非常廣闊。 最初, PLC 主要用于開關(guān)量的邏輯控制。 隨著 PLC 技術(shù)的進(jìn)步, 它的應(yīng)用如今, PLC 不僅用于開關(guān)量控

7、制, 還用于模擬量及數(shù)字量的控制, 可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù), 還可對(duì)控制系 統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控;還可聯(lián)網(wǎng)、通訊,實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制用 PLC 進(jìn)行開關(guān)量控制實(shí)例 是很多的,冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等,幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。 PLC 具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn), 這是它能持久的占有市場(chǎng)的根本原因。1.3.2 PLC發(fā)展方向由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)需求的多樣性, PLC 的發(fā)展方向有兩個(gè):1、朝著小型、簡(jiǎn)易、價(jià)格低廉方向發(fā)展。近年來(lái),單片機(jī)的出現(xiàn),促進(jìn)了 PLC 向緊 湊型發(fā)展,體積減小,價(jià)格降低,可靠性不斷提高。這種 PLC 可以廣泛取代繼電器控制

8、 系 統(tǒng) , 應(yīng) 用 于 單 機(jī) 控 制 和 規(guī) 模 比 較 小 的 自 動(dòng) 線 控 制 , 如 日 本 立 石 公 司 的 C20PC40PC60PC20HC40H等。2、朝著大型、高速、多功能方向發(fā)展。大型的 PLC 一般為多處理器系統(tǒng),由字處理 器、 位處理器和浮點(diǎn)處理器等組成, 有較大的存儲(chǔ)能力和功能很強(qiáng)的輸入輸出接口。 通過(guò) 豐富的智能外圍接口, 可以獨(dú)立完成位置控制、 閉環(huán)調(diào)節(jié)等特殊功能;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口, 可 級(jí)連不同類型的 PLC 和計(jì)算機(jī),從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò),適用于大型自動(dòng)化 控制系統(tǒng),如霍尼韋爾的 9000系列等。從 PLC 的發(fā)展趨勢(shì)看, PLC 控制技術(shù)將成為今

9、后工業(yè)自動(dòng)化的主要手段。在未來(lái)的 工業(yè)生產(chǎn)中, PLC 技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和 CAD/CAM技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。1.4 本課題的主要任務(wù)和基本參數(shù)1.4.1設(shè)計(jì)課題的要求及主要任務(wù)課題的設(shè)計(jì)要求:1、 以 PLC 為核心,配合智能儀表2、 主要完成系統(tǒng)功能控制、狀態(tài)顯示、信息檢測(cè)和報(bào)警硬件組建所需要的 PLC 和 傳感器等元器件的選擇3、 完成系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)4、 實(shí)現(xiàn)對(duì)摻混的自動(dòng)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)功能和顯示功能。1.4.2 主要任務(wù)系統(tǒng)的方案及總體設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成自動(dòng)控制功能、 狀態(tài)顯示和信息檢測(cè) 所需要的硬件和傳感器等元器件的選擇。并完成控制軟件設(shè)計(jì)和 PL

10、C 與單片機(jī)通訊的通 信協(xié)議的設(shè)計(jì)。包括:1、總體方案的確定2、 PLC 的選擇3、各模塊電路的設(shè)計(jì)4、軟件設(shè)計(jì)5、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書第 2章 摻混控制系統(tǒng)設(shè)備狀況及控制要求2.1設(shè)備概況該摻混 PLC 控制系統(tǒng)是適用于粉末狀物料混合生產(chǎn)系統(tǒng)。整個(gè)控制系統(tǒng)包括過(guò)渡倉(cāng) 兩個(gè),混倉(cāng)兩個(gè),包裝倉(cāng)兩個(gè),音叉料位開關(guān),氣動(dòng)閥,切換閥,松動(dòng)風(fēng),泄壓閥,倉(cāng)壁 振動(dòng)器,電磁閥等部分組成。控制系統(tǒng)有進(jìn)料、循環(huán)、輸送三種工作狀態(tài)。分自動(dòng)控制和 手動(dòng)控制兩種工作模式。 無(wú)論是自動(dòng)控制工作模式還是手動(dòng)控制工作模式, 過(guò)渡倉(cāng)、 混料 倉(cāng)、包裝倉(cāng)只能夠交替運(yùn)行,不允許同時(shí)運(yùn)行。并且控制系統(tǒng)有報(bào)警的軟硬件 。2.1.1 過(guò)渡倉(cāng)

11、、混倉(cāng)和包裝倉(cāng)過(guò)渡倉(cāng)主要是負(fù)責(zé)進(jìn)料工作, 通過(guò)管道將物料傳送到混倉(cāng), 物料在混倉(cāng)內(nèi)混合, 混合 完成后物料再次運(yùn)送到包裝倉(cāng)。2.1.2 音叉式料位計(jì)音叉式料位計(jì)工作原理是通過(guò)安裝在音叉基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振 頻率下振動(dòng), 當(dāng)音叉與被測(cè)介質(zhì)相接時(shí), 音叉的頻率和振幅將改變, 這些變化由智能電路 來(lái)進(jìn)行檢測(cè), 處理并將之轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)。 適用于檢測(cè)各種非粘滯性的干燥粉狀及小 顆粒固體物料,測(cè)量精度不高, 要求能承受物料、進(jìn)料時(shí)的推力和出料時(shí)的拉力。作為高 低物位控制和報(bào)警的一種高靈敏度檢測(cè)儀表,廣泛應(yīng)用于食品、糧食加工部門、輕工業(yè)、 建材、醫(yī)藥、塑料等工業(yè)以及冶金業(yè)的鑄造型砂、小

12、鐵粒、各種金屬粉末等物位控制。2.1.3 氣動(dòng)閥氣動(dòng)閥是自動(dòng)化系統(tǒng)的氣動(dòng)執(zhí)行器之一, 廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造紙、食 品等工業(yè)、控制氣體、液體的流量、壓力、液位等有關(guān)工藝參數(shù),特別適用于變壓吸附氣 體分離設(shè)備上作開關(guān)閉。2.1.4 泄壓閥泄壓閥是一種有效的壓力保護(hù)裝置, 其靈敏性、 泄流量直接關(guān)系到管道運(yùn)行安全。 采 用密閉輸送工藝的長(zhǎng)輸管道, 除了要使用調(diào)壓閥控制進(jìn)出站壓力外, 還要使用壓力保護(hù)裝置, 以防止管道超壓運(yùn)行而發(fā)生泄露。 其作用就是當(dāng)管道系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí), 在超壓點(diǎn)將部 分甚至全部液體泄放到常壓罐中, 以便減輕瞬變壓力波動(dòng), 防止瞬變壓力造成危害。 泄壓 系統(tǒng)一般由泄壓閥、

13、常壓罐和與之相連接的管道三部分組成。 其工作原理為當(dāng)管路中的壓 力大于卸壓閥的設(shè)定壓力的時(shí)候, 油液會(huì)有卸壓閥處流出, 從而控制管路中的壓力不會(huì)超 過(guò)某一限定值。針式卸壓閥, 是通過(guò)調(diào)整閥門中的彈簧力長(zhǎng)短,來(lái)調(diào)節(jié)壓緊力,當(dāng)管路中 壓力高于設(shè)定值時(shí), 彈簧被反向壓迫, 從而密封頂針打開, 油液泄漏流出, 起到保護(hù)設(shè)備, 調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力的作用。2.1.5 倉(cāng)壁振動(dòng)器倉(cāng)壁振動(dòng)器又稱振動(dòng)防閉塞裝置,是一種以振動(dòng)電機(jī)為激振源的一種新型防閉塞裝 置,將該裝置安裝于各種料倉(cāng)上,用來(lái)使料倉(cāng)、 料缶或料斗漏料段的傾斜壁高頻振動(dòng), 以 防止倉(cāng)(缶、斗內(nèi)的物料起拱、出現(xiàn)管狀通道、倉(cāng)壁粘料等不暢流現(xiàn)象,以保證物料從 料

14、倉(cāng)、料缶或料斗中順暢流出。當(dāng)防閉塞裝置工作時(shí),振動(dòng)電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng),便產(chǎn)生了對(duì) 料倉(cāng)壁的周期性高頻振動(dòng), 由于防閉塞裝置的周期性振動(dòng), 一方面使物料與倉(cāng)壁脫離接觸、 消除物料與倉(cāng)壁的摩擦,另一方面使物料受交變速度和加速度的影響,處于不穩(wěn)定狀態(tài), 從而有效地克服物料的內(nèi)摩擦力和聚集力, 以消除料倉(cāng)內(nèi)物料間的相對(duì)穩(wěn)定性, 使物料從 料倉(cāng)口順利排出。倉(cāng)壁振動(dòng)器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防堵塞能力強(qiáng)、能耗低、壽命長(zhǎng)、激振 力可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金、耐火、發(fā)電、建材、食品、港口和鐵道運(yùn) 輸?shù)刃袠I(yè)。2.1.6電磁閥電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備, 用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、 流量、 速度 和其

15、他的參數(shù)。 電磁閥有很多種, 不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用, 最常用 的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制,主 要的控制方式由繼電器控制。 這樣, 電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制, 而控 制的精度和靈活性都能夠保證。2.2 控制過(guò)程該摻混控制系統(tǒng)有過(guò)渡倉(cāng) 2個(gè),混倉(cāng) 2個(gè),包裝倉(cāng) 2個(gè)(分別用 1、 2標(biāo)記區(qū)別 ?？?制系統(tǒng)有進(jìn)料,循環(huán),輸送三種工作狀態(tài)。整個(gè)摻混 PLC 控制系統(tǒng)的過(guò)程出要分為以下幾個(gè)部分:1、進(jìn)料過(guò)程(過(guò)渡倉(cāng)到混倉(cāng)2、進(jìn)料過(guò)程停止3、循環(huán)過(guò)程(混倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行4、循環(huán)過(guò)程停止5、輸送過(guò)程(混倉(cāng)到包裝倉(cāng)6、輸送過(guò)程停止2.

16、2.1進(jìn)料過(guò)程(過(guò)渡倉(cāng)到混倉(cāng)只要當(dāng)過(guò)渡倉(cāng)有物料時(shí),即可進(jìn)行進(jìn)料過(guò)程。運(yùn)行過(guò)程為過(guò)渡倉(cāng) 1輸送到混倉(cāng) 1。 整個(gè)進(jìn)料過(guò)程為:1開過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐泄壓閥(13 2延時(shí) 3開過(guò)渡倉(cāng)下料氣動(dòng)閥 (15 ,過(guò)渡倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(17 4音叉檢測(cè)(11 5關(guān)過(guò)渡倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(17 ,過(guò) 渡倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(13 ,過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐泄壓閥(15 6開過(guò)渡倉(cāng)底部松動(dòng)風(fēng)(1 、過(guò)渡 倉(cāng)發(fā)送線切換閥(19 ,混倉(cāng)切換閥(63開過(guò)渡倉(cāng)輸送氣刀閥(9 ,過(guò)渡倉(cāng)輸送氣動(dòng)閥 (7 7音叉檢測(cè)(5 8關(guān)過(guò)渡倉(cāng)底部松動(dòng)風(fēng)(1 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(3 ,過(guò)渡 倉(cāng)輸送氣動(dòng)閥(7 9關(guān)過(guò)渡倉(cāng)輸送氣刀閥(9 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送線切換閥(19 、混倉(cāng)切換

17、 閥(63 。其具體流程圖如圖 2.1(本說(shuō)明流程圖中, “, ”表示順序動(dòng)作, “ -”表示同時(shí)動(dòng)作。 所示:圖 2.1 進(jìn)料過(guò)程流程圖 2.2.2 進(jìn)料過(guò)程停止進(jìn)料過(guò)程停止有三種方式:1、手動(dòng)停止 在手動(dòng)模式下共分為 8種過(guò)程, 當(dāng)存在允許運(yùn)行進(jìn)料過(guò)程的混倉(cāng)時(shí), 就能夠啟動(dòng)一種 進(jìn)料過(guò)程,并且能夠隨時(shí)停止任一進(jìn)料過(guò)程(包括自動(dòng)模式下的進(jìn)料過(guò)程 。手動(dòng)控制的 8種過(guò)程為:單一運(yùn)行 過(guò)渡倉(cāng) 混倉(cāng) 1 過(guò)渡倉(cāng) 混倉(cāng) 1 過(guò)渡倉(cāng) 混倉(cāng) 2 過(guò)渡倉(cāng) 混倉(cāng) 2交替運(yùn)行 過(guò)渡倉(cāng) 1、 混倉(cāng) 1 過(guò)渡倉(cāng) 1、 混倉(cāng) 2停止過(guò)程 過(guò)渡倉(cāng) 1停止 過(guò)渡倉(cāng) 2停止以混倉(cāng) 1為例子, 當(dāng)使用鍵盤手動(dòng)輸入指令可進(jìn)行

18、停止操作, 系統(tǒng)發(fā)生以下動(dòng)作停止 運(yùn)轉(zhuǎn):1關(guān)閉過(guò)渡倉(cāng)椎體松動(dòng)風(fēng) (17 , 過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐泄壓閥 (13 , 過(guò)渡倉(cāng)下料氣動(dòng)閥 (15 2過(guò)渡倉(cāng)開底部松動(dòng)風(fēng)(1 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(3 ,過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送線切換閥(19 、 混倉(cāng)切換閥 (63 3開過(guò)渡倉(cāng)輸送氣動(dòng)閥 (7 、 過(guò)渡倉(cāng)輸送氣刀閥 (9 4音叉檢測(cè) (5 5關(guān)過(guò)渡倉(cāng)開底部松動(dòng)風(fēng)(1 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(3 ,過(guò)渡倉(cāng)輸送氣動(dòng)閥(7 、過(guò) 渡倉(cāng)輸送氣刀閥(9 ,過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送線切換閥(19 、混倉(cāng)切換閥(63 。具體流程圖如圖 2.2。 2、自動(dòng)停車在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)混倉(cāng) 1倉(cāng)體上音叉(57 或混倉(cāng) 2倉(cāng)體上音(58叉發(fā)生有料信號(hào)后 則報(bào)警,如三分

19、鐘內(nèi)無(wú)新指令輸入,則按情況一的順序自動(dòng)停車。在自動(dòng)控制模式下兩過(guò)渡倉(cāng)只能夠交替運(yùn)行, 不允許同時(shí)運(yùn)行。 當(dāng)過(guò)渡倉(cāng)的兩料位計(jì) 過(guò)渡倉(cāng) 1音叉(21 、過(guò)渡倉(cāng) 2音叉(22發(fā)出有料信號(hào),開啟先發(fā)出有料信號(hào)的過(guò)渡倉(cāng) 進(jìn)行送料。若同時(shí)發(fā)出有料信號(hào),則優(yōu)先 1倉(cāng),然后再 1、 2倉(cāng)交替運(yùn)行。 (即過(guò)渡倉(cāng) 1輸送氣動(dòng)閥(7 、過(guò)渡倉(cāng) 1輸送氣刀閥(9 、過(guò)渡倉(cāng) 1發(fā)送線切換閥(19開啟時(shí),過(guò)渡 倉(cāng) 2輸送氣動(dòng)閥(8 、過(guò)渡倉(cāng) 2輸送氣刀閥(10 、過(guò)渡倉(cāng) 2發(fā)送線切換閥(20關(guān)閉, 在此時(shí)間段內(nèi) 2倉(cāng)同時(shí)完成過(guò)渡倉(cāng) 2下料氣動(dòng)閥(16 由閉到開的過(guò)程,反之, 當(dāng)過(guò)渡倉(cāng) 1輸送氣動(dòng)閥(7 、過(guò)渡倉(cāng) 1輸送氣

20、刀閥(9 、過(guò)渡倉(cāng) 1發(fā)送線切換閥(19關(guān)閉時(shí),而 過(guò)渡倉(cāng) 2發(fā)送罐上音叉(12顯示有料,則立即開啟過(guò)渡倉(cāng) 2輸送氣動(dòng)閥(8 、過(guò)渡倉(cāng) 2輸送氣刀閥(10 、過(guò)渡倉(cāng) 2發(fā)送線切換閥(20送料,此時(shí)間段內(nèi)倉(cāng)同時(shí)完成過(guò)渡倉(cāng) 1下料氣動(dòng)閥(15由開到閉的過(guò)程。 在自動(dòng)進(jìn)料過(guò)程運(yùn)行之前需要對(duì)進(jìn)料倉(cāng)工作狀態(tài)進(jìn)行選擇。 同一混倉(cāng)在進(jìn)行循環(huán)或輸 送時(shí)不能同時(shí)進(jìn)行進(jìn)料過(guò)程。 如果有一混倉(cāng)允許進(jìn)行進(jìn)料過(guò)程, 則自動(dòng)選擇該混倉(cāng)。 如有 兩個(gè)及以上混倉(cāng)允許運(yùn)行時(shí), 則發(fā)出報(bào)警聲, 并彈出菜單,由操作人員進(jìn)行確認(rèn)。 確認(rèn)后 報(bào)警聲自動(dòng)消失,如在兩分鐘內(nèi)無(wú)確認(rèn),則自動(dòng)按 1、 2倉(cāng)的順序優(yōu)先選擇小序號(hào)。如無(wú) 允許運(yùn)行進(jìn)

21、料過(guò)程的混倉(cāng), 進(jìn)料過(guò)程不動(dòng)作, 并發(fā)出報(bào)警聲, 在操作人員確認(rèn)后報(bào)警消失。 3、緊急停車以過(guò)渡倉(cāng) 1到混倉(cāng) 1為例, 在發(fā)生故障或其他緊急事件時(shí), 輸入緊急停止指令后, 則 系統(tǒng)控制點(diǎn)發(fā)生如下動(dòng)作: 1關(guān)過(guò)渡倉(cāng)開底部松動(dòng)風(fēng)(1 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(3 , 過(guò)渡倉(cāng)輸送氣動(dòng)閥(7 ,過(guò)渡倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(17 ,過(guò)渡倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(13 、過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送 罐泄壓閥(15 2延時(shí) 3過(guò)渡倉(cāng)輸送氣刀閥(9 ,過(guò)渡倉(cāng)發(fā)送線切換閥(19 ,混倉(cāng)切 換閥(63 。系統(tǒng)流程圖如圖 2.3所示 圖 2.3 緊急停車流程圖92.2.3 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程是在混倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行。 啟動(dòng)一個(gè)循環(huán)過(guò)程的先決條件為:該倉(cāng)沒(méi)有進(jìn)行輸送過(guò)程

22、 或者是進(jìn)料過(guò)程。只要混倉(cāng)內(nèi)有料 (不管音叉狀態(tài)如何即可進(jìn)行循環(huán),并且允許 2個(gè)混 倉(cāng)同時(shí)進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)過(guò)程分四種情況:混倉(cāng) 1循環(huán), 混倉(cāng) 2循環(huán), 混倉(cāng) 1循環(huán)停止, 混倉(cāng) 2循環(huán)停止。 在循環(huán)過(guò)程中,振動(dòng)器在兩組之間交替運(yùn)行,運(yùn)行周期位 3分鐘。以混倉(cāng) 1為例, 其運(yùn)行過(guò)程如下:1開混倉(cāng)泄壓電磁閥 (47 、 混倉(cāng)倉(cāng)體松動(dòng)風(fēng) (55 、 混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 ,混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 ,混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 ,混倉(cāng) A 組振動(dòng)器 或 B 組振動(dòng)器(59、 60 2音叉檢測(cè)(37 3關(guān)混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 4開混倉(cāng)發(fā) 送罐底部松動(dòng)風(fēng)(23 ,混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 ,混倉(cāng)循環(huán)線氣刀閥(29

23、,混倉(cāng)循環(huán)線 氣動(dòng)閥(31 5音叉檢測(cè)(43 6關(guān)混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 、 混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 7開混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng)(41 , 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 8關(guān)混倉(cāng)發(fā) 送罐松動(dòng)風(fēng)(25 9音叉檢測(cè)(37 10開混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 11關(guān)混倉(cāng)上罐 松動(dòng)風(fēng) (41 , 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥 (39 12開混倉(cāng)泄壓電磁閥 (47 、 混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng) (49 、 混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45回第 5步。其流程圖如圖 2.4所示。10圖 2.4 循環(huán)過(guò)程流程圖11 2.2.4 循環(huán)過(guò)程停止循環(huán)過(guò)程停止運(yùn)行過(guò)程:1關(guān)混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 、混倉(cāng)下 料氣動(dòng)閥(45 2開混倉(cāng)上

24、罐松動(dòng)風(fēng)(41 3關(guān)混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 4開混倉(cāng) 隔離氣動(dòng)閥(39 5音叉檢測(cè)(27 6關(guān)混倉(cāng)發(fā)送罐底部松動(dòng)風(fēng)(23 、混倉(cāng)上罐松動(dòng) 風(fēng)(41 、混倉(cāng)循環(huán)線氣刀閥(29 、混倉(cāng) 1切換閥(63 、混倉(cāng) A 組振動(dòng)器(59或 B 組 振動(dòng)器(60 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(55 、混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng)(41 、混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 。 其流程圖如圖 2.5所示。 圖 2.5 循環(huán)過(guò)程停止流程圖循環(huán)過(guò)程緊急停止運(yùn)行過(guò)程:1關(guān)混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 、混 倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 、混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 、混倉(cāng)發(fā)送罐底部松動(dòng)風(fēng)(23 、混倉(cāng)循環(huán) 線氣動(dòng)閥(31 、混倉(cāng) A 組振動(dòng)器(59 、

25、混倉(cāng)倉(cāng)體松動(dòng)風(fēng)(55 、混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng)(41 、 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 2關(guān)混倉(cāng)循環(huán)線氣刀閥(29其流程圖如圖 2.6所示 圖 2.6 循環(huán)過(guò)程緊急停止流程圖122.2.5 輸送過(guò)程輸送過(guò)程是從混倉(cāng)到包裝倉(cāng)的過(guò)程。當(dāng)混倉(cāng)有料且沒(méi)有進(jìn)行進(jìn)料和輸送過(guò)程,并存在未全滿的包裝倉(cāng)就可進(jìn)行輸送過(guò)程。 輸送過(guò)程分為:自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種模式。開始輸送過(guò)程前需先進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)的確認(rèn)。 在自動(dòng)控制模式下, 同一混倉(cāng)的輸送過(guò) 程在兩個(gè)包裝倉(cāng)之間交替進(jìn)行。 且按照先 1后 2的順序選擇未滿的包裝倉(cāng) (即包裝倉(cāng)的音 叉顯示無(wú)料 輪流輸送。 當(dāng)一個(gè)音叉顯示有料時(shí)則自動(dòng)切換到下一個(gè)未滿的包裝倉(cāng), 如此 周而復(fù)始。 當(dāng)所

26、有的包裝倉(cāng)全滿時(shí), 則自動(dòng)停止輸送過(guò)程, 延時(shí) 20到 60分鐘后再自動(dòng)運(yùn) 行。當(dāng)一混倉(cāng)的所有音叉(包括輸送罐上的音叉全部發(fā)出無(wú)料信號(hào), 3分鐘后發(fā)出報(bào)警 聲,在一分鐘內(nèi)如果無(wú)新的指令輸入 ,就自動(dòng)停止輸送過(guò)程,且不再自動(dòng)啟動(dòng)。在輸送 的過(guò)程中,隨時(shí)可以人為發(fā)出停止指令停止輸送過(guò)程,手動(dòng)停止后就不再自動(dòng)啟動(dòng)。 在手動(dòng)模式下, 當(dāng)存在允許運(yùn)行輸送過(guò)程的混倉(cāng)和包裝倉(cāng)時(shí), 就可以啟動(dòng)一種輸送過(guò) 程且可以隨時(shí)停止一種輸送過(guò)程。 在一種手動(dòng)輸送過(guò)程中, 當(dāng)輸送的包裝倉(cāng)的音叉顯示有 料時(shí)則報(bào)警,如兩分鐘無(wú)新的指令輸入,按程序自動(dòng)停止輸送過(guò)程。輸送過(guò)程運(yùn)行步驟:1開混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 ,混倉(cāng)倉(cāng)體松動(dòng)風(fēng)(5

27、5 ,混倉(cāng)錐體松 動(dòng)風(fēng)(49 ,混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 ,混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 ,混倉(cāng) A 組振動(dòng)器(59或混 倉(cāng) B 組振動(dòng)器(60 2音叉檢測(cè)(37 3關(guān)混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 4開混倉(cāng)發(fā)送罐 底部松動(dòng)風(fēng) (23 、 混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng) (25 , 包裝倉(cāng)切換閥 (67 、 混倉(cāng)輸送線切換閥 (65 , 混倉(cāng) 1輸送線氣動(dòng)閥(33 、混倉(cāng) 1輸送線氣刀閥(35 5音叉檢測(cè)(41 6關(guān)混倉(cāng)泄 壓電磁閥 (47 、 混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng) (49 、 混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥 (45 7開混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng) (41 , 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 8音叉檢測(cè)(37 9開混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 10關(guān)混倉(cāng)上 罐松動(dòng)風(fēng), (41混

28、倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 11開混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng) (49 、混倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 。其流程圖如圖 2.7所示13圖 2.7 輸送過(guò)程流程圖2.2.6 輸送過(guò)程停止輸送過(guò)程應(yīng)按如下程序停止:1開混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 、混 倉(cāng)下料氣動(dòng)閥(45 2開混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng)(41 3關(guān)混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 4開 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 5音叉檢測(cè)(25 6關(guān)混倉(cāng)發(fā)送罐底部松動(dòng)風(fēng)(23 、混倉(cāng)上罐 松動(dòng)風(fēng)(41 、混倉(cāng)輸送線氣動(dòng)閥(33 、混倉(cāng) A 組振動(dòng)器(59 、混倉(cāng) B 組振動(dòng)器(60 、 混倉(cāng)倉(cāng)體松動(dòng)風(fēng) (55 、 混倉(cāng)輸送線切換閥 (65 、 報(bào)警輸出 (75

29、、 混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥 (39 。 其具體流程圖如圖 2.8。 圖 2.8 輸送過(guò)程停止正常停止流程圖輸送過(guò)程緊急停止過(guò)程:1關(guān)混倉(cāng)泄壓電磁閥(47 、混倉(cāng)錐體松動(dòng)風(fēng)(49 、混倉(cāng)下 料氣動(dòng)閥(45 、混倉(cāng)上罐松動(dòng)風(fēng)(41 、混倉(cāng)發(fā)送罐松動(dòng)風(fēng)(25 、混倉(cāng)發(fā)送罐底部松動(dòng) 風(fēng)(23 、混倉(cāng)隔離氣動(dòng)閥(39 、混倉(cāng)輸送線氣動(dòng)閥(32 、混倉(cāng) A 組振動(dòng)器(59或混 倉(cāng) B 組振動(dòng)器(60 、混倉(cāng)倉(cāng)體松動(dòng)風(fēng)(55 2關(guān)混倉(cāng)輸送線氣刀閥(35混倉(cāng)輸送線 切換閥(65包裝倉(cāng)切換閥(67 。其具體流程圖如圖 2.9。 圖 2.9 輸送過(guò)程緊急停止同一混倉(cāng)的進(jìn)料、循環(huán)、輸送過(guò)程不能同時(shí)進(jìn)行,只能運(yùn)行一種, 當(dāng)計(jì)

30、算機(jī)接到由一 種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的指令時(shí),必須先人工停止前一過(guò)程再啟動(dòng)后一過(guò)程。在輸送過(guò)程中,振動(dòng)器也在兩組之間自動(dòng)進(jìn)行交替運(yùn)行,交替運(yùn)行以 3分鐘為周期。 2.2.7 部分參數(shù)的可調(diào)節(jié)范圍1、 氣刀、倉(cāng)風(fēng)、錐風(fēng)開放時(shí)為斷續(xù)供氣,具體調(diào)節(jié)范圍如下:氣刀(9 (10 (29 (35 (36 (30開 1-8秒,倉(cāng)風(fēng)、錐風(fēng)(17 (18 (55 (56 (49 (50 (41 (4開 0-10秒,關(guān) 0-10秒。2、 一般報(bào)警告知維持時(shí)間3、 管延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間4、 進(jìn)料抽真空時(shí)間;進(jìn)料過(guò)程停止,總清過(guò)渡倉(cāng)時(shí)間;進(jìn)料過(guò)程緊急停止,清進(jìn) 料管道時(shí)間。5、 循環(huán)時(shí)延時(shí)檢測(cè)混倉(cāng)底部上音叉信號(hào)時(shí)間;循環(huán)停止

31、時(shí),總清混倉(cāng)時(shí)間;循環(huán) 緊急停止時(shí),清混倉(cāng)循環(huán)管道時(shí)間。6、 輸送時(shí)延時(shí)檢測(cè)混倉(cāng)底部上音叉信號(hào)時(shí)間;輸送停止時(shí),總清混倉(cāng)時(shí)間;輸送 緊急停止時(shí),清輸送管道時(shí)間。2.2.8 計(jì)算機(jī)報(bào)警提示隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜化和功能要求的不斷提高,對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的要求也越來(lái) 越高?？偩€技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用,更使 PLC 控制系統(tǒng)不斷擴(kuò)大化了,因而對(duì)遠(yuǎn)程控制、群控、 數(shù)控、數(shù)據(jù)的修改與交換、 故障的自動(dòng)檢測(cè)、 自動(dòng)報(bào)警、 各控制點(diǎn)的狀態(tài)顯示以及歷史事 件記錄的查詢等智能化控制技術(shù)提出了新的更高的要求。 報(bào)警提示音作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中必不 可少的一個(gè)部分,在生產(chǎn)的安全、維修等方面起著重要的作用。生產(chǎn)廠家已使 PLC 具

32、有 自我診斷功能來(lái)檢測(cè)其自身的故障, 但 PLC 外部設(shè)備的故障檢測(cè)需要用戶自己設(shè)計(jì)處理。 下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的報(bào)警功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般報(bào)警告知:所有音叉正常料位有料時(shí), 發(fā)出一個(gè)短音, 主要用于提示工作人員對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常與否進(jìn)行判斷。第二種報(bào)警告知:報(bào)警音維持 1060秒(可調(diào)后消失1、 在自動(dòng)控制模式下(21或(22有料2、 在輸送過(guò)程中(69或(70有料3、 在輸送過(guò)程中(57 (53 (51 (43 (37 (27或(58 (54 (52 (44 (38(28全無(wú)料第三種報(bào)警告知:報(bào)警音必須在操作人員作出處理后才能消除1、 混倉(cāng)上料位計(jì)有料時(shí)2、 罐中上音叉有料而罐中下音叉無(wú)料,出現(xiàn)故

33、障即:a. (11有(5無(wú) , b. (12有(6無(wú)c. (37有(27無(wú) , d. (38有(28無(wú)e. (57有(53無(wú) , f. (58有(54無(wú)3、 計(jì)算機(jī)發(fā)出指令后, 20秒鐘內(nèi)沒(méi)有返回閥門已打開的信號(hào)故障4、 在手動(dòng)控制模式下(21或(22有料。2.3 摻混 PLC 控制系統(tǒng)原理圖 (見附錄 A第 3章 控制系統(tǒng)的方案選擇3.1 系統(tǒng)方案的選擇系統(tǒng)方案選擇的原則是在滿足生產(chǎn)機(jī)械工藝要求確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,力求投資 少,效益高和操作方便。根據(jù)課題的要求,本課題的控制系統(tǒng)方案有幾種方案可供選擇:繼電器控制方案、單片機(jī)控制方案、 PLC 控制方案等。1、繼電器控制方案。由于繼電器在控制

34、電路中有獨(dú)特的電氣、物理特性,其斷態(tài)的 高絕緣電阻和通態(tài)的低導(dǎo)通電阻, 使得其它任何電子元器件無(wú)法與其相比, 加上繼電器標(biāo) 準(zhǔn)化程度高、通用性好、 可簡(jiǎn)化電路等優(yōu)點(diǎn), 所以繼電器仍得以廣泛應(yīng)用。 隨著科技的飛 速發(fā)展,繼電器在程控通信設(shè)備中的使用量還在進(jìn)一步增加。但是由于使用繼電器控制方案接線多而復(fù)雜,體積大, 功耗大,一旦系統(tǒng)構(gòu)成后, 想 再改變或增加功能都很困難。另外,繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限,每只只有 48對(duì)觸點(diǎn),因此 靈活性和擴(kuò)展性很差。 繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn), 連線也多。 觸點(diǎn)開閉時(shí)會(huì) 受到電弧的損壞,并有機(jī)械磨損, 壽命短,可靠性和可維護(hù)性差。 再加上使用繼電器控制 方案將

35、大大增加成本,因此,該控制系統(tǒng)不適合使用繼電器控制方案。2、單片機(jī)控制方案。單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微 型計(jì)算機(jī),通常片內(nèi)都含有 CPU 、 ROM 、 RAM 、并行 I/O、串行 I/O、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 中斷控制、 系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。 單片機(jī)是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的。 隨著技術(shù)的發(fā)展,單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來(lái)越強(qiáng)大,并朝著 SOC (片上系統(tǒng)方向發(fā) 展。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn),所 以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域,使產(chǎn)品小 型化、 智能化,既提高了產(chǎn)品的功

36、能和質(zhì)量,又降低了成本,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。但是單片機(jī)對(duì)環(huán)境要求較高, 一般要在干擾小的場(chǎng)地使用, 指令集復(fù)雜, 對(duì)編程能力 要求較高,可讀性差,實(shí)時(shí)控制相對(duì)于 PLC 較差。3、 PLC 控制方案。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境 下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、 定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令, 并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類 型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備, 都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一 個(gè)整體, 易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 同時(shí)可編程序控制器具有可靠性高、 抗干擾能力強(qiáng), 適應(yīng)性強(qiáng)、 應(yīng)用

37、靈活, 編程方便、 易于使用, 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 安裝、 調(diào)試方便, 維修方便、 維修工作量小,功能完善等特點(diǎn)。3.2 系統(tǒng)方案的確定相對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器控制方案來(lái)說(shuō) ,PLC 在技術(shù)角度上大大方便了電控設(shè)計(jì)人員,其 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便, 維護(hù)方便, 在體積、 可靠性、 耗電量等性能方面都有很大程度的 提高, 從而帶動(dòng)成本的節(jié)約, 而且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控, 這一系列的優(yōu) 點(diǎn)使 PLC 很快被人們接受并代替繼電器控制方案,廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)控制中。相對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō) ,PLC 本身固有的穩(wěn)定性和可靠性特點(diǎn)決定了它在自動(dòng)化行業(yè)內(nèi)不 可取代的地位。 PLC 擠占部分單片機(jī)的市場(chǎng)。 PLC

38、 相比單片機(jī)具有高可靠性,易于開發(fā), 擴(kuò)展性好,通訊簡(jiǎn)單的,這些優(yōu)點(diǎn)促使很多的設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)選用 PLC 作為設(shè)備 的控制器。總之,現(xiàn)代的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中 , 多數(shù)產(chǎn)家都采用 PLC 作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。 在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中, PLC 仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展,隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展, PLC 將在各個(gè)領(lǐng)域更加適應(yīng)不同客戶的要求。眾所周知, 目前我國(guó)仍有許多生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備, 都是采用繼電器控制, 除了可靠性差外, 設(shè)計(jì)程序也很繁雜。 從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì), 圖面的工作量很大, 這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用 PLC 控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期,甚至有些文件資料也

39、 不必繪制成圖。 設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入, 或修改程序使得梯形圖 能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。 編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求, 重新編 寫程序并把它存儲(chǔ)在 EEPROM 模塊中去,需要加工哪個(gè)產(chǎn)品的程序,操作人員可以隨時(shí) 調(diào)用,這既方便、簡(jiǎn)單又可保密。開發(fā)這種軟件對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程,提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量, 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,非常具有實(shí)際意義。僅此一點(diǎn)也深受生產(chǎn)及設(shè)計(jì)者的歡迎。綜上所述, 該控制系統(tǒng)的控制方案應(yīng)選 PLC 控制方案為宜。3.3 PLC控制方案的優(yōu)點(diǎn)PLC 控制方案有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)(2功能強(qiáng),性能價(jià)格比高(3硬件配套齊全,用戶使用方便(4

40、無(wú)觸點(diǎn)免配線,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)(5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試量少(6維修工作量少,維修方便(7體積小,能耗低第 4章 控制系統(tǒng) PLC 與元器件選型4.1 PLC的選型4.1.1 PLC選型的基本原則產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的 PLC ,其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編 程方式、 價(jià)格等也各有不同, 適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。 因此, 合理選用 PLC , 對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)確定控制方案,下 一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的,按照易于

41、與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò) 充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、 成熟可靠的系統(tǒng), PLC 的系統(tǒng)硬件、 軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 熟悉可編程序控制器、 功 能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間, 因此, 工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí), 應(yīng)詳細(xì)分 析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、 控制要求, 明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作, 然后根據(jù)控 制要求,估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等,最 后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

42、 因此,在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循以下基本原則:(1最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求(2保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠(3力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便(4適應(yīng)發(fā)展的需要綜合以上選型原則,本課題懸著三菱 FX 2N 系列可編程序控制器作為控制器。三菱 FX 2N 系列編程器是日本三菱公司近年推出的小型高性能整體式 PLC 。它是 FX 2的更新?lián)Q 代型,由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊模塊和特殊單元組成。 FX 2N 系列 PLC 的 輸出電路也有三種:繼電器型, 雙向晶閘管型和晶體管型?；締卧?、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模 塊均可選擇不同的輸出方式。產(chǎn)品有 FX 2N -16M 128M

43、等多種型號(hào)可供選擇。4.1.2輸出元件的點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)和配置在確定了控制對(duì)象的控制任務(wù)和選擇好 PLC 的機(jī)型后, 即可安排輸入、 輸出的配置, 并對(duì)輸入、輸出進(jìn)行地址編號(hào)。分配 I/O地址時(shí)要注意以下問(wèn)題:1、設(shè)備 I/O地址盡可能連續(xù);2、相鄰設(shè)備 I/O地址盡可能連續(xù);3、輸入 /輸出 I/O地址分開;4、每一框架 I/O地址不要全部占滿,要留有一定的余量,便于系統(tǒng)擴(kuò)展和工藝流程 的改,但不宜保留太多,否則會(huì)增加系統(tǒng)成本;5、充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號(hào)聯(lián)系, 合理地安排 I/O地址,減少它們之間的內(nèi)部連線。因此系統(tǒng)輸入輸出分配如下:摻混 PLC 控制系統(tǒng)輸

44、入點(diǎn)共占用 40個(gè)點(diǎn),其中包括音叉料位開關(guān) 20個(gè)和啟動(dòng)按鈕 20個(gè)。其具體分配情況如表 4-1所示。表 4-1:摻混 PLC 控制系統(tǒng)輸入點(diǎn) X 分配表 續(xù)表 4-1 摻混 PLC 控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)共占用 54個(gè)點(diǎn),其中包括切換閥 8個(gè)、氣刀閥 6個(gè)、泄壓 閥 2個(gè)、氣動(dòng)閥 12個(gè)、松動(dòng)風(fēng) 18個(gè)、振動(dòng)器 2臺(tái)、電磁閥 2個(gè),伴管 8個(gè)。其具體分配 情況如表 4-2所示。表 4-2:摻混 PLC 控制系統(tǒng)輸出點(diǎn) Y 分配表 續(xù)表 4-2 續(xù)表 4-2 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù),以及考慮到今后對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用,要保留 1/8的裕量, 因此我們選用的 PLC 型號(hào)為三菱公司的 FX2N 系列,其選擇

45、如下:基本單元:FX2N-80MR-001(輸入點(diǎn) 40點(diǎn),輸出點(diǎn) 40點(diǎn)擴(kuò)展單元:FX2N-48ER (輸入點(diǎn) 24點(diǎn)、輸出點(diǎn) 24點(diǎn)4.2 摻混 PLC 控制系統(tǒng)元件編號(hào)圖 (見附錄 B 4.3 PLC的外部接線圖及擴(kuò)展單元接線圖 (見附錄 C4.4 元器件型號(hào)選擇4.4.1 物料檢測(cè)儀表由于被測(cè)對(duì)象種類繁多 , 檢測(cè)的條件和環(huán)境也有很大差別 , 所以物位檢測(cè)的方法有多種 多樣 , 以滿足不同生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)量要求。按應(yīng)用習(xí)慣分為接觸式和非接觸式兩大類 , 目前應(yīng) 用的接觸式物位儀表主要包括:重錘式、 電容式、 差壓式、 浮球式等。 非接觸式主要包括:射線式、超聲波式、雷達(dá)式等。在本控制系統(tǒng)中

46、, 采用的是機(jī)械接觸式料位計(jì), 它又可以分為旋轉(zhuǎn)葉輪式、 重錘式和 音叉式等幾種。重錘探測(cè)式料位計(jì)是機(jī)械 -電子系統(tǒng)模擬人工探測(cè)方式來(lái)檢測(cè)料位的?？?用于高溫及粉塵環(huán)境,量程大,可連續(xù)測(cè)量。但由于接觸式測(cè)量,易受物料的影響,如加 料時(shí)不能測(cè)量,因?yàn)榇藭r(shí)重錘易被覆蓋, 影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)械故障率高,維護(hù)量 大,大量程時(shí)測(cè)量周期長(zhǎng)。另外,還有一種超聲波式物位計(jì),它是非接觸式的,能實(shí)現(xiàn)非 接觸測(cè)量,但是價(jià)格較高, 太貴了,不是很劃算, 經(jīng)過(guò)比較決定選用實(shí)惠一點(diǎn)的音叉式料 位計(jì)。CTS-YG 型音叉式料位開關(guān)依靠壓電晶體使叉體產(chǎn)生振動(dòng)。當(dāng)叉體被物料覆蓋時(shí) , 振 動(dòng) 減弱 , 這一變化通過(guò)電子電

47、路檢出后輸出一個(gè)開關(guān)量 , 可用于上、 下限位控制或上下限報(bào) 警。使用簡(jiǎn)單 , 運(yùn)行可靠 , 在冶金、建材、化工、輕工、 煤碳、糧食等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。該 產(chǎn)品的特點(diǎn)是:1、運(yùn)行可靠。該限位開關(guān)無(wú)可動(dòng)元件 . 機(jī)械及電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 一經(jīng)安裝投運(yùn)后無(wú)需維 護(hù)2、 無(wú)需調(diào)校由于該限位開關(guān)的檢測(cè)不受介質(zhì)電特性及密度變化的影晌 , 所以無(wú)論檢 測(cè)何種物料,安裝完畢即可使用,無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試其主要技術(shù)指標(biāo)為:1、供電電壓:DC24V .DC18-55V 或 AC50-220V 50HZ2、工作溫度叉體 -40l50 儀表 -20703、輸出方式 DC24V 供電時(shí)為繼電器輸出 (AC220VlAAC5022

48、0V/50HZ供電時(shí)為兩線輸出 (4.4W 77WDCl855V 供電時(shí)為集電極開路輸出 (NPN,350mA4、功耗直流供電時(shí) 0.25W 交流供電時(shí) 1.5W5、動(dòng)作延遲 l 3秒6、最大顆粒被測(cè)物料應(yīng)在叉股間自由通過(guò) (建議小于 l0mm4.4.2 電磁閥電磁閥的選用原則有以下四點(diǎn):一、適用性工作壓差,管路最高壓差在小于 0.04MPa 時(shí),應(yīng)選用如 ZS,2W,ZQDF,ZCM 系列等直 動(dòng)式和分步直動(dòng)式;最低工作壓差大于 0.04MPa 時(shí),可選用先導(dǎo)式(壓差式電磁閥; 最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力; 一般電磁閥都是單向工作, 因此要注意是否 有反壓差,如有安裝止回閥。注意

49、流量孔徑和接管口徑;電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制;條件允許請(qǐng)安裝旁路管, 便于維修;有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)節(jié)。電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取,電源電壓一般允許 ±10%左右,必須注意 交流起動(dòng)時(shí) V A 值較高。二、可靠性電磁閥分為常閉和常開二種; 一般選用常閉型, 通電打開,斷電關(guān)閉; 但在開啟時(shí)間 很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型了。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式,大口徑選用快速系列。三、安全性電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力, 否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。四、經(jīng)濟(jì)性有很多電磁閥可以通用,但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品

50、。電磁閥的零部件數(shù)量通常僅為電動(dòng)閥的 1/3左右,而高度也只有電動(dòng)閥或氣動(dòng)閥的 1/31/2。 無(wú)填料函型電磁閥是最常見的電磁閥。 按動(dòng)作原理可分為兩類, 一類是直動(dòng)式, 另一類是先導(dǎo)式, 它的特點(diǎn)是通過(guò)先導(dǎo)閥的先導(dǎo)作用, 使主閥發(fā)生開閉動(dòng)作, 以控制管路 內(nèi)工作介質(zhì)的流通。經(jīng)過(guò)比較,決定選用 ZCLF-50型無(wú)填料函型直接連系的先導(dǎo)式電磁閥 ,共計(jì) 2個(gè)。 其技術(shù)性能如下:1、工作介質(zhì):水、氣、油(粘度 25mm2/s的液體2、介質(zhì)溫度:-20+603、環(huán)境溫度:-20+404、污垢介質(zhì):采用過(guò)濾器5、電源電壓:AC220V 50Hz6、功率:30V A 80V A4.4.3泄壓閥由控制系統(tǒng)

51、中的要求,泄壓閥選用浙江三正閥門有限公司生產(chǎn)的 YQ98002型過(guò)濾活 塞式安全泄壓閥,其主要特點(diǎn)如下:1、設(shè)定壓力準(zhǔn)確,能長(zhǎng)期穩(wěn)定,一旦超壓能迅速泄壓。2、彈性軟密封,確?？煽?滴水不陋。3、 Y 形寬體腔筏,流阻小、抗汽蝕性強(qiáng),無(wú)噪音。4、活塞傳動(dòng),平穩(wěn)可靠。5、可任何角度安裝。4.4.4倉(cāng)壁振動(dòng)器倉(cāng)壁振動(dòng)器可選用 CZ 型倉(cāng)壁振動(dòng)器, CZ 型倉(cāng)壁振動(dòng)器是靠高頻振動(dòng)和沖擊力,有 效地消除物料由于內(nèi)磨擦,潮解,帶電,成分偏析等原因而引起的堵塞,搭拱現(xiàn)象,使物 料從料倉(cāng)口順利排出,保證穩(wěn)定地供料所必需的設(shè)備。 CZ 型倉(cāng)壁振動(dòng)器已廣泛地應(yīng)用于 礦山,冶金,化工,建材,機(jī)械等各行業(yè)中。 CZ

52、型倉(cāng)壁振動(dòng)器具有體積小,重量輕,結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單,耗電量低和維修量小的特點(diǎn)。第 5章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 梯形圖軟件設(shè)計(jì)方法PLC 的編程有三種方法:經(jīng)驗(yàn)法、順序控制設(shè)計(jì)法。在本系統(tǒng)中,采用的是順序控 制設(shè)計(jì)法。 所謂順序控制設(shè)計(jì)法就是針對(duì)順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計(jì)方法。 這種設(shè)計(jì) 方法很容易被初學(xué)者接受, 對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師, 也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率, 程序的調(diào)試、修 改和閱讀也很方便。 PLC 的設(shè)計(jì)者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用 的編程元件, 開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖, 使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為 當(dāng)前 PLC 程序設(shè)計(jì)的主要方法。在該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中, 我

53、先畫出系統(tǒng)工作狀態(tài)的流程圖, 然后根據(jù)流程圖編寫梯形 圖,其中大部分程序用到了步進(jìn)指令 STL 。 STL 指令是步進(jìn)梯形指令,程序最終采用 RET 指令返回。在三菱公司的可編程序控制器中,采用 S 狀態(tài)寄存器來(lái)表示步。例如, S0表 示初始步。使用 STL 指令的狀態(tài)的常開觸點(diǎn)稱為 STL 觸點(diǎn)。 STL 觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊具有以 下三個(gè)功能,即對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。程序包括從過(guò)渡倉(cāng)到混倉(cāng)的進(jìn)料過(guò)程, 混倉(cāng)及混倉(cāng)間的循環(huán)過(guò)程, 混倉(cāng)到包裝倉(cāng)的輸 送過(guò)程,另外還有系統(tǒng)報(bào)警程序。5.2 PLC 程序設(shè)計(jì)框圖圖 5.1 PLC程序設(shè)計(jì)框圖 5.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明軟件設(shè)計(jì)

54、中, 本文僅給出主要的流程圖, 采用步進(jìn)梯形指令進(jìn)行編程。 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行 過(guò)程包括進(jìn)料過(guò)程,循環(huán)過(guò)程和輸送過(guò)程三部分。5.4過(guò)渡倉(cāng) 1 到混倉(cāng) 1、 2的進(jìn)料過(guò)程圖 5.2過(guò)渡倉(cāng) 1到混倉(cāng) 1的進(jìn)料過(guò)程流程圖 圖 5.3過(guò)渡倉(cāng) 1到混倉(cāng) 2的進(jìn)料過(guò)程流程圖 圖 5.4 過(guò)渡倉(cāng) 1到混倉(cāng) 1、 2的進(jìn)料過(guò)程順序控制梯形圖5.5過(guò)渡倉(cāng) 2 到混倉(cāng) 1、 2的進(jìn)料過(guò)程圖 5.5過(guò)渡倉(cāng) 2到混倉(cāng) 1的進(jìn)料過(guò)程流程圖 圖 5.6過(guò)渡倉(cāng) 2到混倉(cāng) 1的進(jìn)料過(guò)程流程圖 圖 5.7過(guò)渡倉(cāng) 2到混倉(cāng) 1、 2的進(jìn)料過(guò)程順序控制梯形圖 5.6過(guò)渡倉(cāng) 1、 2 交替到混倉(cāng) 1、 2的進(jìn)料過(guò)程圖 5.8 過(guò)渡倉(cāng) 1、

55、 2交替到混倉(cāng) 1的進(jìn)料過(guò)程流程圖 圖 5.9 過(guò)渡倉(cāng) 1、 2交替到混倉(cāng) 2的進(jìn)料過(guò)程流程圖圖 5.10 過(guò)渡倉(cāng) 1、 2交替到混倉(cāng) 2的進(jìn)料過(guò)程順序控制梯形圖5.7 自動(dòng)進(jìn)料過(guò)程即過(guò)渡倉(cāng) 1、 2自動(dòng)交替到混倉(cāng) 1或混倉(cāng) 2,在開啟此過(guò)程時(shí),首先須進(jìn)行混倉(cāng)選擇。 在開啟自動(dòng)進(jìn)料過(guò)程時(shí),若 Y020關(guān)、 Y030開則選擇混倉(cāng) 1,若 Y020開、 Y030關(guān)則選 擇混倉(cāng) 2, 若兩個(gè)同時(shí)關(guān)則報(bào)警并彈出菜單, 由 M30來(lái)選擇混倉(cāng) 1還是混倉(cāng) 2。 流程圖與 第二章里的對(duì)應(yīng)流程圖基本相同,只是在發(fā)送罐上音叉有料時(shí),要檢測(cè) Y020及 Y030的 狀態(tài),是選擇混倉(cāng) 1還是選擇混倉(cāng) 2。5.8 循環(huán)過(guò)程在進(jìn)行循環(huán)過(guò)程時(shí), 不允許與該混倉(cāng)有關(guān)的進(jìn)料和輸送過(guò)程, 但允許兩個(gè)混倉(cāng)同時(shí)進(jìn) 行循環(huán)。 圖 5.11 混倉(cāng) 1循環(huán)過(guò)程流程圖 圖 5.12 混倉(cāng) 1循環(huán)過(guò)程順序控制梯形圖 圖 5.13 混倉(cāng) 2循環(huán)過(guò)程流程圖 圖 5.14 混倉(cāng) 2循環(huán)過(guò)程順序控制梯形圖5.9