基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)模板

1、.應(yīng)門匚學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文）愈門工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)姓名：一學(xué)號(hào)：系別：電氣工程專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：12級(jí)電氣2班指導(dǎo)教師：年月日I基于PLC的攪拌機(jī)捽制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)摘要攪拌機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分，在現(xiàn)代技術(shù)的支持下攪拌機(jī)得到了較大的發(fā)展，以前的攪拌機(jī)都是由繼電器控制組成，系統(tǒng)相對(duì)來說比較復(fù)雜，響應(yīng)速度緩慢。由于現(xiàn)代PLC控制技術(shù)的迅速發(fā)展，采用軟件就可以取代繼電器系統(tǒng)，所以，越來越多的企業(yè)和工廠都選用PLC作為對(duì)攪拌機(jī)的系統(tǒng)的控制。該課題設(shè)計(jì)的主要控制是運(yùn)用可編程控制的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。先是根據(jù)需求畫出工藝流程圖，再

2、按照工藝流程圖來設(shè)計(jì)硬件配置，最后是根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)的主要電路和控制電路的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到系統(tǒng)的控制要求。然后再按照控制的要求進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)，為了將自動(dòng)化控制加入系統(tǒng)中，該設(shè)計(jì)是運(yùn)用PLC來控制主要的電路。其中包括PLC、電動(dòng)機(jī)、電磁閥、泵、液位變送器等元件的選型。其中液位傳送器負(fù)責(zé)收集攪拌容器中液位的實(shí)時(shí)高度，再將采集到的信息轉(zhuǎn)化后送給PLC,PLC再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后根據(jù)程序輸出控制命令，進(jìn)而促使整個(gè)系統(tǒng)按要求進(jìn)程。從而達(dá)到降低制造成本和維護(hù)成本的目的。關(guān)鍵詞：PLC,攪拌機(jī)，液位變送器，自動(dòng)控制底門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）BasedonPLCthemixercontrolsyste

3、mAbstractMixerasanintegralpanoftliemodernindustry,withthesupportofmodernteclmologyblendergotgreaterdevelopment,previousnuxeriscomposedofrelaycontrol,systemisrelativelycomplicated,theresponsespeedisslow.DuetotherapiddevelopmentofmodernPLCcontrolteclmology,thesoftwarecouldreplacerelaysystem,therefore,

4、moreandmorecompaniesandfactoriesallusePLCasthecontrolofthemixersystem.ThisdesignistousePLCtechnologytorealizethemamcontioloftliemixingsystem.Firstiscarriesontheprocessofsystemdesign,haidwaieconfigurationaccoidmgtoprocessflowdesign,andtliendesignthesystemoftliemaincircuit,controlcircuit,soastoaclueve

5、controllequuements.Thenaccordmgtothelequuementofthecontrolsoftwaredesign,inordertoachievetheautomaticcontioloftheliquidmixingsystemPLCcontrolteclmologyareadoptedintliisdesign.IiicludmgPLC,motor,solenoidvalve,pump,liquidleveltiansniittercomponentsselection,etc.Collectedintheliquidleveltransmittersite

6、liquidlevelheightwillbetiansniittedtothePLC,andtluoughthePLClogicofdataprocessing,andthensendtherequirementsoftliecontrolcommand,promptingtliecompletecommandcontrolsystem.Soastoachievetheaimofreducingmanufacturingcostsandmaintenancecosts.Keywords:PLC.Mixer.Liquidleveltransmitter,automaticcontrolni底門

7、工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄第一章緒論11.1 設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的目的11.2 設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的意義11.3 本設(shè)計(jì)的主要工作2第二章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體方案32. 1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的組成32.1 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案32.3 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理42.4 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的需求分析52.5 攪拌機(jī)控制的自動(dòng)化控制概述52.6 .1PLC應(yīng)用方面的特點(diǎn)5第三章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分73. 1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選型73. 1.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型74. 1.2電磁閥的選擇75. 1.3液位傳感器的選擇86.

8、1.4變頻器的選擇87. 1.5攪拌電動(dòng)機(jī)的選擇93. 2攪拌機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)93.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)103.3 .1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的檢測(cè)電路113.4 .2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的控制部分11第四章攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)124. 1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程124. 2PLC的I/O分配134.3 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)134. 3.1系統(tǒng)的啟動(dòng)停止145. 3.2系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制146. 3.3系統(tǒng)的自動(dòng)加熱部分157. 3.4攪拌機(jī)出液控制168. 3.5檢測(cè)電路16第五章仿真及調(diào)試184.4 仿真軟件的簡介185. 2軟件編程的仿真195.2.1系統(tǒng)的正確運(yùn)行195.2.2仿真調(diào)

9、試的誤區(qū)205.3仿真調(diào)試結(jié)果21總結(jié)22參考文獻(xiàn)23謝辭24附錄基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)程序梯形圖25V底門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章緒論隨著工業(yè)發(fā)展速度的加快，人們?cè)絹碓阶⒅乜茖W(xué)、穩(wěn)定、簡便以及安全的工業(yè)生產(chǎn)方式。生產(chǎn)方式乂依賴于生產(chǎn)機(jī)器的穩(wěn)定、可靠、高效的運(yùn)行，而這樣子的運(yùn)行是可以通過一定的技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改善來達(dá)到實(shí)現(xiàn)的。目前大部分的企業(yè)對(duì)液體攪拌系統(tǒng)都是采用繼電器技術(shù)進(jìn)行控制，這種方法不僅消耗大，而且攪拌效果也很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這使得企業(yè)的能源和資源不能得到充分的利用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展起來，生產(chǎn)廠家對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平有了更高的需求，因此，對(duì)攪拌機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該加以改進(jìn)。經(jīng)

10、過不斷的改良后，一款基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)，它既可以靈活的根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行混合材料，并且還能達(dá)到節(jié)能、高效、環(huán)保的目的。1.1 設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的目的近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工廠機(jī)器制造業(yè)進(jìn)程不斷的加快，功能的需求也逐漸增加。攪拌已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)制造不可缺少的部分，由繼電器控制組成的攪拌機(jī)，因?yàn)橄到y(tǒng)比較復(fù)雜，反應(yīng)速度也跟不上工序的需求，應(yīng)此，需要一款更加高效的控制裝置來代替繼電器為主的系統(tǒng)控制。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步、工藝的改進(jìn)、系統(tǒng)的完善以及人類需求的增加，對(duì)于攪拌機(jī)的控制便有了更高的要求，本系統(tǒng)就是一款具多功能的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中將自動(dòng)控制的方式融入其中，不僅減少了人員的

11、使用，而且還減輕了員工的日常工作強(qiáng)度，不僅很好的提高了人員的使用效率，而且還能在工作環(huán)境惡劣的行業(yè)中進(jìn)行工作，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，逐步提高了系統(tǒng)的自動(dòng)控制的水平。1.2 設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的意義本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是將攪拌機(jī)工業(yè)化的自動(dòng)性能進(jìn)行控制，攪拌機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，不但可以對(duì)液體攪拌過程的每個(gè)部分進(jìn)行準(zhǔn)確的自動(dòng)控制，并且還能很大程度的降低生產(chǎn)成本，這樣便可以直接的用在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的要求也不是很高，對(duì)企業(yè)提高自動(dòng)化管理水平具有很大的幫助，同時(shí)也提高了生產(chǎn)線的使用壽命和流水線的工作效率，減輕了企業(yè)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量波動(dòng)性。因此，攪拌機(jī)在未來的市場(chǎng)中具有廣闊的發(fā)展前景。由于工業(yè)的快速發(fā)展，

12、技術(shù)的不斷前進(jìn)，自動(dòng)化和智能化越來越多的被用在工業(yè)生產(chǎn)中。在化學(xué)、食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)中，液體攪拌是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，液體攪拌最重要的部分是保證原料的混合過程中的準(zhǔn)確性，并要求比例精準(zhǔn)和保證原料充分混合。所以我自動(dòng)化的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)不管是從技術(shù)的角度或者發(fā)展的潛力來說都是具有深遠(yuǎn)的意義的。希望通過本次設(shè)計(jì)能夠更加熟悉攪拌機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的作用并且能夠更好地運(yùn)用。1.3 本設(shè)計(jì)的主要工作本設(shè)計(jì)主要是基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)步驟如下：(1)深入對(duì)攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行詳細(xì)的了解。(2)分析攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)思路。(3)確定好系統(tǒng)的整體控制，根據(jù)控制中要實(shí)

13、現(xiàn)的要求進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)的設(shè)計(jì),再根據(jù)要求選擇PLC型號(hào)，編寫I/O分布表或LO端子的接線圖。(4)根據(jù)控制要求畫出流程圖，學(xué)習(xí)使用編程軟件，并且根據(jù)流程圖編寫梯形圖，然后進(jìn)行編譯調(diào)試。(5)學(xué)習(xí)使用仿真軟件，并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。7第二章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體方案2.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)的主要部分包括PLC、液位檢測(cè)裝置、CPU、電機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制柜以及報(bào)警裝置組成。系統(tǒng)控制圖如圖2-1所示。圖27撞拌機(jī)控制系統(tǒng)示意圖液位傳送器通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液位的高度的采集后，并將其轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳給PLC中心分析，PLC依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的狀況以及外部輸入的信號(hào)來控制攪拌機(jī)系統(tǒng)，并將信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)中心處理，最后再

14、顯示操作指示如操作錯(cuò)誤及發(fā)出報(bào)警。2.2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容液體攪拌系統(tǒng)由進(jìn)/出液閥、攪拌機(jī)組成。它先讓兩種液體流入攪拌機(jī)內(nèi)，然后在攪拌機(jī)的攪拌下混合，最后出液閥打開，流出混合好的液體。兩種原料液體進(jìn)液時(shí)達(dá)到設(shè)定的液面時(shí)，進(jìn)液閥立即停止放入液體，且攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間可根據(jù)濃度不同而另行設(shè)計(jì)。要攪拌混合兩種液體，首先要確定攪拌機(jī)內(nèi)無殘留的液體，所以，在控制啟動(dòng)前，同時(shí)讓出液閥打開，然后打開系統(tǒng)啟動(dòng)鍵，此時(shí)進(jìn)液閥A打開液體進(jìn)入,當(dāng)液體在容器中的位置到中限位的時(shí)候入液閥關(guān)閉，使液體停止流入，同時(shí)B入液閥打開開始注液，當(dāng)液體的位置在上限位時(shí)，液體停止注入，同時(shí)電動(dòng)機(jī)開始工作，攪拌均勻后，出液閥C打開

15、混合液體流出，當(dāng)液位的位置到下限位時(shí),再使閥C繼續(xù)保持打開的狀態(tài)，使混合液體流干凈，再開始新一輪的循環(huán)。2.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在圖2-2中的上、中、下液位傳感器只有當(dāng)液體淹沒時(shí)才會(huì)接通，液體A、B電磁閥和C電磁閥分別由YV1、YV2、YV3控制的，M為攪拌電機(jī)，如下圖所示：2. 4攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理如圖2-2中所示分為上限位SL1（上）、中限位SL2（中）、下限位SL3（下）3個(gè)液位傳感器，被淹沒時(shí)接通信號(hào)為ON。電磁閥線圈通電時(shí)打開。其中液體A和液體B的進(jìn)液分別由進(jìn)液閥A和B控制，混合液體的液出由出液閥C控制。（1）起始操作：為了確保攪拌容器是空的，不殘留前次混合液體

16、，在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥A和B處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)出液閥C打開，使容器中所殘存液體放空，放空后出液閥C關(guān)閉。（2）打開啟動(dòng)按鈕，進(jìn)液閥A打開，A液體注入，液體高度持續(xù)上升。（3）當(dāng)液位高度到中限位SL2（中）時(shí)，開關(guān)量變?yōu)镺N,A液體立即停止注入，同時(shí)打開進(jìn)液閥B,B液體便開始注。（4）當(dāng)液位高度至上限位SL1（上）處，進(jìn)液閥B立即關(guān)閉，B液體注入停止，同時(shí)電動(dòng)機(jī)便開始工作。（5）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)攪拌器攪動(dòng)液體，混合攪拌時(shí)間設(shè)定60s。（6）當(dāng)電機(jī)攪拌到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，電機(jī)線圈失電打開，停止工作，此時(shí)出液閥C打開，液位開始下降。（7）當(dāng)液體高度到下限位SL3（下）處時(shí)，出液閥C保持打開狀態(tài)8s,液體繼續(xù)流出，

17、直至攪拌容器放空為止。（8）8s后放液閥C線圈失開關(guān)閉合，系統(tǒng)將自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)。（9）停止操作：設(shè)計(jì)當(dāng)工作時(shí)，如果按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)立即停止，而是按照流程需要完成當(dāng)前的操作直至一個(gè)流程結(jié)束方會(huì)自動(dòng)停止操作。2.5攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的需求分析（1）功能需求控制系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性能高，功能強(qiáng)大等顯著特點(diǎn)，并且需要做到擴(kuò)展容易及連接方便，并且能夠?qū)崟r(shí)的滿足I/O口多樣化的控制、I/O端的選擇性多和實(shí)時(shí)信號(hào)通訊等功能；系統(tǒng)還要能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)采集工作，并且要更保證傳輸過程的可靠性和穩(wěn)定性。（2）實(shí)時(shí)性需求在生產(chǎn)過程中，根據(jù)液體的混合進(jìn)度設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)性能是非常有必要的，特別是在各種材料的混合測(cè)量方面

18、，必須以確保所有種類的液位動(dòng)態(tài)精度能夠?qū)崟r(shí)的傳送給傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，系統(tǒng)可以更快的響應(yīng)做出相應(yīng)的操作步驟，或關(guān)閉閥門運(yùn)動(dòng)。也就是說，要有一個(gè)時(shí)間限制，系統(tǒng)也必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)采取行動(dòng)，并且執(zhí)行器的響應(yīng)時(shí)間盡可能要短，系統(tǒng)必須能夠響應(yīng)快。2.6攪拌機(jī)控制的自動(dòng)化控制概述隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，本設(shè)計(jì)以PLC作為攪拌機(jī)的控制中心，PLC通過逐步升級(jí)也極大的增強(qiáng)了其自身大多功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為企業(yè)生產(chǎn)不可缺少的部分，是名副其實(shí)的聚多功能控制于一身的裝置器。由于PLC的主要控制系統(tǒng)具有控制功能完整強(qiáng)大、可靠性能高、性價(jià)比高等特點(diǎn)，并且具有順序性、周期性等優(yōu)良工作特征，即成

19、為工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置器261PLe應(yīng)用方面的特點(diǎn)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用來分析可編程控制器，且具有以下特點(diǎn)：（1）準(zhǔn)確性較高：因?yàn)镻LC的時(shí)間動(dòng)量是由晶振效果發(fā)生的，所以準(zhǔn)確性非常之高，其數(shù)據(jù)儲(chǔ)存范圍也比較寬；并且具有計(jì)數(shù)/定時(shí)的功能。其內(nèi)部是通過半導(dǎo)體組成的，控制響應(yīng)速度快，同時(shí)信號(hào)也不因外界環(huán)境溫度改變而受到影響。（2）裝置體積?。涸诠I(yè)生產(chǎn)過程中主要運(yùn)用微處理器和大規(guī)模的集成電路進(jìn)行組裝，這樣使安裝更加方便，并逐步實(shí)現(xiàn)了體積向小型化方向發(fā)展。（3）使用方便：PLC是串行工作，所以不受禁錮，并且I/O控制有很好的傳輸保護(hù)模塊與信號(hào)調(diào)節(jié)整理模塊；在受熱性能、防塵性能、受潮性能等方面都考慮的非常周

20、全。在不同的控制系統(tǒng)中，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)的選擇確定后，如果I/O作為很小的變量時(shí)，這時(shí)只需根據(jù)要求改變對(duì)程序做改變即可，并對(duì)系統(tǒng)的I/O口連接線做小范圍的調(diào)整，不僅能夠使現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量減少，而且操作也變得靈活簡便。（4）穩(wěn)定性能高：因?yàn)镻LC的I/O口均采用光電耦合器件，并運(yùn)用了隔離和抗干擾等方法，使其具有了較強(qiáng)抗干擾的能力，因而能夠工作在惡劣的外界因素下；PLC是無觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并采用了密封、防塵、防潮的外殼封裝，具有自我診斷的功能和監(jiān)控程序執(zhí)行的功能。（5）通用性能好：由于PLC采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，一般有計(jì)算機(jī)模塊、PID模塊、模擬DO模塊等，可以用這些模塊靈活的組成要求不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控

21、制系統(tǒng)中，只要選取需要的模塊完成，因而具有較好的通用性能；本課題攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，是通過液位變送器對(duì)攪拌容器內(nèi)的液位信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，并通過A/D轉(zhuǎn)換將信號(hào)輸送給CPU進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)系統(tǒng)的控制。該系統(tǒng)的總體方案主要的目的在于保證混合原料過程中的準(zhǔn)確性以及保證原料的能夠充分的混合。基于PLC的上述優(yōu)點(diǎn)便能夠?qū)崿F(xiàn)和滿足本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容，所以我選擇攪拌機(jī)控制系統(tǒng)為采用西門子的PLC,提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。系統(tǒng)的水位，溫度，壓力均可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，減少了人力資源的浪費(fèi)；變頻器可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，減少能量的損失；對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，會(huì)減小電流和機(jī)械的沖擊，使系統(tǒng)設(shè)備的

22、使用壽命延長。第三章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分3.1 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選型根據(jù)上面對(duì)于攪拌機(jī)系統(tǒng)的了解，控制要求的設(shè)定，首先清楚了解系統(tǒng)中會(huì)使用到的相關(guān)元件和性能，然后先對(duì)整體的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。3.1.1 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型在該系統(tǒng)中，有5個(gè)開關(guān)輸入量，7個(gè)開關(guān)輸出量，對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)進(jìn)行考慮，可編程控制器可以選擇模塊化裝置。因?yàn)楸究刂葡到y(tǒng)是一個(gè)連續(xù)性的，所以選擇PLC的型號(hào)為西門子S7-200作為控制單元。S7-200PLC的一般結(jié)構(gòu)包括CPU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口。3.1.2 電磁閥的選擇由于電磁閥是進(jìn)出入

23、液體的流通管道，所以必須考慮攪拌液體的種類、化學(xué)性質(zhì)、濃度密度等方面進(jìn)行選擇相應(yīng)的電磁閥，然后經(jīng)過種種方面比較與選擇，最后該系統(tǒng)的電磁閥決定采用“VF4-25”型。其中的“V”所表示的是電磁閥，而“F”所表示的是電磁閥得耐腐蝕性，“4”所表示的是設(shè)計(jì)的序列號(hào)，最后的“25”所表示的是電磁閥口徑的（mm）寬度。“VF4-25”型電磁閥得主要技術(shù)參數(shù)如下所示：（1）材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性液體；（2）介質(zhì)溫度W150C、環(huán)境溫度-20+60；（3）使用電壓：220V50HZ/24V60HZ；（4）功率：2.5KW：（5）操作方式：常閉，通電打開，斷電關(guān)閉，

24、動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率。底門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.1.3 液位傳感器的選擇現(xiàn)在我們先介紹液位傳感器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的是光電式液位傳感器。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以將所測(cè)量的液面信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。設(shè)計(jì)中，在攪拌容器中安裝液位傳感器，監(jiān)測(cè)水位情況，并且跟設(shè)定上限水位和下限水位做比較，使得相應(yīng)的線圈動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。首先要求液位傳感器精準(zhǔn)性，可靠性強(qiáng)，其次應(yīng)選擇抗液體腐蝕能力以及抗老化能力好。最后，本系統(tǒng)決定采用“LSF-2.5”液位傳感器。其中“L”所表示的是光電的，“S”所表示的是傳感器，“F”表示的是防腐蝕的，“2.5”所表示為最大工作壓力。“LSF2

25、5”液位傳感器主要技術(shù)參數(shù)如下：(1)工作壓力可達(dá)2.5Mpa；(2)工作溫度上限為十125；觸點(diǎn)壽命為100萬次；觸點(diǎn)功率為70W；開關(guān)電壓為24V；(6)切換電流為0.5A。該型號(hào)是基于光的反射和折射的原理，當(dāng)容器是空的時(shí)候，光經(jīng)過棱鏡面或球面反射回接觸點(diǎn)；液體淹沒傳感器的光電探頭球面時(shí)，光通過棱鏡表面折射出來，使其輸出量發(fā)生相應(yīng)的變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器的動(dòng)作便會(huì)伴隨著一個(gè)開關(guān)量的輸出而變化。該設(shè)計(jì)還采用壓力傳感器，壓力傳感器是一種轉(zhuǎn)換壓力變量，可以將測(cè)量儀器的輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化，并將其輸出信號(hào)與給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行壓力。主要用于工業(yè)過程壓力參數(shù)的測(cè)量和控制。在系統(tǒng)中檢測(cè)攪拌容器中的液

26、壓，用來與變頻器結(jié)合控制電機(jī)，盡量使壓力保持穩(wěn)定。3.1.4 變頻器的選擇變頻器是利用功率半導(dǎo)體器件的通斷功能來實(shí)現(xiàn)工頻功率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率功率控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率控制，提高操作精度，改變功率因數(shù)，過電流/過電壓/過載保護(hù)等功能。變頻器使用的時(shí)候,根據(jù)液體的液壓大小，都可以對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)速后，因?yàn)閮?nèi)部有電容濾波，這樣不僅可以減小無功的損耗，而且還增加了電機(jī)的有功功率。基于變頻器的各種優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中加入變頻器對(duì)于工廠來說是非常有利的。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中加入變頻器就是要根據(jù)液體的壓力來調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。3.1.5 攪拌電動(dòng)機(jī)的選擇三相異

27、步電動(dòng)機(jī)的選擇，包括功率、類型、電壓和方式等。（1）功率的選擇根據(jù)要求選擇合適的電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性重要的保證。一般電機(jī)的功率是根據(jù)所需的電動(dòng)機(jī)的輸出功率來進(jìn)行比較選擇。連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇：所謂連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率是指在一長期時(shí)間下電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作時(shí)所消耗的功率：對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，如果負(fù)載是恒定負(fù)載時(shí)，要計(jì)算機(jī)械功率的產(chǎn)生多大，然后再選擇額定功率的電機(jī)應(yīng)略大于或等于產(chǎn)生機(jī)械功率，從而保證經(jīng)濟(jì)安全。（當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，計(jì)算復(fù)雜，通常根據(jù)機(jī)械負(fù)荷的產(chǎn)生和變化規(guī)律進(jìn)行等效恒載，然后選擇電機(jī)）。（2）種類和型式的選擇從交流、直流、速度、起動(dòng)性能、機(jī)械性能、等方面進(jìn)行了選型。（3）電壓的選擇根據(jù)

28、使用現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。一般的Y系列籠型電機(jī)的額定電壓只有380V的等級(jí)；而大功率的異步電機(jī)則采用的是3/6000V的等級(jí)。3.2攪拌機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)通過對(duì)以上元件的了解，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是以PLC為控制中心，然后通過壓力輸出信號(hào)來控制變頻器，從而控制電機(jī)。從液位傳感器、壓力傳感器采集來的狀態(tài)放置在相應(yīng)的存儲(chǔ)器中，因?yàn)镻LC只能識(shí)別開關(guān)量，所以從相應(yīng)的存儲(chǔ)器中讀取的狀態(tài)會(huì)先轉(zhuǎn)換成為PLC可以識(shí)別的信息，然后進(jìn)行判斷，再輸出相應(yīng)的信號(hào)，比如轉(zhuǎn)速、功率和報(bào)警。在液位傳感器檢測(cè)完后，有液位信息輸出，在壓力檢測(cè)完成之后，有相應(yīng)的輸出信號(hào)，通過相同的通信協(xié)議傳遞給

29、變頻器。9底門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖37水循環(huán)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)連接圖3. 3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主電路主要由控制電機(jī)組成，任務(wù)是通過控制電路的作用來完成目標(biāo)，主電路的支架或下降直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的功能是否齊全，所需的功率充足，響應(yīng)靈敏等。主電路由工業(yè)380伏三相交流電源線組成，如圖3-2所示。圖3-2撞拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路圖3.1.1 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的檢測(cè)電路控制系統(tǒng)中，檢測(cè)控制電路是對(duì)系統(tǒng)所要求的環(huán)境參數(shù)的保障，并且對(duì)其出現(xiàn)的狀況，提示相應(yīng)的信號(hào)?？刂齐娐返淖饔檬怯蒔LC來實(shí)現(xiàn)的，所以，檢測(cè)系統(tǒng)的好壞，直接相關(guān)控制系統(tǒng)的可靠度和準(zhǔn)確度。本設(shè)計(jì)的檢測(cè)電路主要是通過傳感器來檢測(cè)容器中的水位

30、，并輸送液壓。容器中的水位檢測(cè)，設(shè)定有上限位、中限位和下限位，當(dāng)高于中限位就會(huì)輸出警示進(jìn)而發(fā)出報(bào)警，當(dāng)高于上限位時(shí)也會(huì)同樣工作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，就會(huì)向容器中注水，當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí)，變頻器根據(jù)對(duì)壓力的設(shè)定值和壓力傳感器反饋值之差,經(jīng)過PID算法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。對(duì)于水位，水壓的數(shù)值的監(jiān)控，以便工作人員更好的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。3.1.2 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的控制部分?jǐn)嚢铏C(jī)系統(tǒng)的控制中心就是PLC,對(duì)于一個(gè)PLC的控制電路，正確的端口分配和接線連接直接關(guān)系著控制程序是否可以按照預(yù)先設(shè)定的步驟進(jìn)行，且連接的誤差和連接的分布使得無法識(shí)別的設(shè)備，甚者導(dǎo)致致命的應(yīng)用錯(cuò)誤，造成不必要的損失。在選擇PLC類型的時(shí)候首先

31、要確定輸入輸出信號(hào)數(shù)量，功能等。按照上述的描述，選擇西門子公司S7-200系列CPU226的PLC,一共有5個(gè)數(shù)字量輸入，7個(gè)數(shù)字量的輸出，還可帶有7塊擴(kuò)展模塊，考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)方便，可以選擇模塊化的可編程控制器。外部接線圖如下圖3-3圖3-3PLC外部接線圖第四章攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程通過之前對(duì)于攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的分析研究，我們?cè)O(shè)計(jì)出該系統(tǒng)的工藝流程,如下圖4-1所示，從系統(tǒng)的開始，運(yùn)行方式以及水位、水溫的加熱，能夠清晰的看出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，能夠更加明確控制目的。圖47工業(yè)水循環(huán)工藝流程圖4. 2PLC的I/O分配通過對(duì)工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行過程及控制檢

32、測(cè)要求的全面分析，采用S7-200系列CPU226型號(hào)的PLC對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行I/O分配如下圖4-2所示。序號(hào)設(shè)備/信號(hào)類型設(shè)備名稱信號(hào)地址1輸入啟動(dòng)按鈕SB110.02停止按鈕SB210.13上限位傳感器10.24中限位傳感器10.35下限位傳感器10.46輸出進(jìn)液閥A/YV1Q0.07進(jìn)液閥B/YV2Q0.18出液閥C/YV3Q0.29攪拌電動(dòng)機(jī)MQ0.310加熱指示Q0.411液位報(bào)警指示Q0.512報(bào)警鈴Q0.6表4-2系統(tǒng)I/O分配4.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)根據(jù)上述工作流程圖，我們可將總體設(shè)計(jì)分為四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止、系統(tǒng)自動(dòng)入液控制、系統(tǒng)的自動(dòng)加溫控制、系統(tǒng)自

33、動(dòng)出液控制、系統(tǒng)的檢測(cè)部分和系統(tǒng)的主電路部分（即電機(jī)的運(yùn)行情況）分別進(jìn)行介紹。4.3.1 系統(tǒng)的啟動(dòng)停止系統(tǒng)的開啟與停止這部分控制就是要求系統(tǒng)可以正常的開啟運(yùn)行或者停止。圖4-3系統(tǒng)的啟動(dòng)停止在梯形圖設(shè)計(jì)中，只有在系統(tǒng)開啟（即12.2線圈閉合），檢測(cè)上限水位，壓力一切都正常后，中間繼電器M0.0閉合也就是系統(tǒng)啟動(dòng)準(zhǔn)備成功。若是按下系統(tǒng)停止，那也就是整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)就會(huì)停止運(yùn)行。4.3.2 系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制系統(tǒng)在兩個(gè)液體分別到達(dá)相應(yīng)的中限位和上限位時(shí)，水位一切都準(zhǔn)確的情況下，自動(dòng)進(jìn)行入液，梯形圖如下4-4所示M0.1M0.0網(wǎng)絡(luò)3圖4-4系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制在系統(tǒng)中有A、B兩種液體，當(dāng)A液體開始流入

34、容器中時(shí)，中限位開關(guān)開啟，一旦液位到達(dá)中限位，入液閥A將立即關(guān)閉，此時(shí)B液體流入，上限位開關(guān)開啟，直到液位到達(dá)限位地址，液體B立即停止注入。4.3.3 系統(tǒng)的自動(dòng)加熱部分系統(tǒng)的加熱部分可根據(jù)混合液體的需求可加亦可刪去，梯形圖如圖4-5M0.3137M0.5M0.4II1I|I/II<）M0.4T381|pNTOT7200-1PT100ms圖4-5系統(tǒng)的自動(dòng)加熱系統(tǒng)的加熱部分的目的是在于一些特殊環(huán)境下的需求，這樣能讓攪拌機(jī)系統(tǒng)在各方面各家完全，能涉及的液體攪拌更加多方便，足以應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)合進(jìn)行攪拌?；赑LC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)434攪拌機(jī)出液控制混合液體攪拌完全后，電動(dòng)機(jī)停止，出液閥打開

35、，梯形圖如下圖4-6所示圖4-6系統(tǒng)的自動(dòng)出液控制當(dāng)攪拌機(jī)停止時(shí)，出液閥C打開，混合液體流出，為了確保系統(tǒng)能保證混合質(zhì)量的情況下，流至下限位時(shí)，出液閥將繼續(xù)打開8s保證混合液體充分的流出干凈，然后再自動(dòng)進(jìn)行循環(huán)。4.3.5檢測(cè)電路當(dāng)液體超過限位器時(shí)，為了減少損失，就必須要設(shè)計(jì)報(bào)警電路模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，檢測(cè)是否運(yùn)行正常。一旦液位超過，報(bào)警器可立即發(fā)出聲光來提醒人們來排除故障，因此，增加報(bào)警電路具有重要的價(jià)值和意義。由于條件有限，報(bào)警電路的設(shè)計(jì)較為簡單，如下圖所示為程序運(yùn)行流程圖。圖4-7系統(tǒng)的檢測(cè)流程底門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)際梯形圖如圖4-8所示Q0.510.2ACOAC1Q0.6()

36、Q0.5()圖4-8檢測(cè)電路圖在水位檢測(cè)中，當(dāng)達(dá)到中限位或者上限水位時(shí)，比較指令進(jìn)行操作，比較觸點(diǎn)接通，儲(chǔ)水池就會(huì)發(fā)出報(bào)警指示燈亮Q0.5；一旦有報(bào)警指示燈亮，就會(huì)有報(bào)警鈴Q0.6得電發(fā)出響聲。第五草仿真及調(diào)試5.1仿真軟件的簡介本設(shè)計(jì)采用的西門子S7200的仿真軟件是Smiulationl.2(1)在Step7MleioWinV4.0中新建一個(gè)項(xiàng)目。編譯正確后保存，并在文件中選擇導(dǎo)出，保存后綴為awl的文件，轉(zhuǎn)換成STL編程語言界面(查看(V)-STL(S)o程序至釋Network1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題I網(wǎng)絡(luò)至釋D NNNN L o A A A A =20370102020110I M I I I I

37、MNetwork2動(dòng)IlMO自LACSymbolAddressComment1自動(dòng)SBR1子程序主釋Metwork3圖5-1STL編程語言界面(2)打開仿真軟件，點(diǎn)“配置”-"CPU型號(hào)”(然后選擇CPU226,再點(diǎn)擊Accept即可)o圖5-2CPU選型(3)點(diǎn)擊“程序(P)”-“裝載程序(L)”。在跳出的對(duì)話框中選擇導(dǎo)入文件版本，再點(diǎn)擊確定即可。然后選擇第一步所保存的.awl文件的目錄，選擇點(diǎn)擊打開，就會(huì)出現(xiàn)如下圖界面出塊（。-口E梯形圖0B1-口ORGAHIZATIONBLJ3CK王程J八TOLE無序注彩BEGINNetwork1/網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/網(wǎng)絡(luò)注釋LD10.0AN10.10M

38、D.7=M0.7Network2LDNO.6T39Al?Ittl.70SHOT0KD0ANIiO1=KD0Hetwork3LDMO.61TQQ10.010.1M0.7M0.7Network2MO.0T39M0.7M0.1WO.OTIII-<)sr;MO.O圖5-3程序塊和梯形圖模塊圖（4）點(diǎn)擊“PLC”然后選擇“運(yùn)行”（或工具欄上的第五個(gè)綠色三角按鈕），程序已經(jīng)開始進(jìn)行模擬運(yùn)行狀態(tài)。5.2軟件編程的仿真上述編譯成功的梯形圖復(fù)制到Simulationl.2版仿真軟件中，按下相應(yīng)的按鈕，我們可以觀測(cè)到電機(jī)啟動(dòng)，檢測(cè)報(bào)警等。5.2.1系統(tǒng)的正確運(yùn)行在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中正確的運(yùn)行圖如圖5-4所示,基于P

39、LC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2SEMENSSMAT1C梯形圖OB1IIooooo-kloYOl<>ORGASIZATKA.ECOCK王H生8程序典(O.圖5-4系統(tǒng)正常運(yùn)行522仿真調(diào)試的誤區(qū)在仿真過程中很容易出現(xiàn)各式各樣的錯(cuò)誤，其中最大的問題就是輸出燈不亮或者誤亮。我在仿真過程中也出現(xiàn)輸出燈誤亮的問題，如下圖5-5、5-6所示PLC顯示(D)幫助(H)曲至密曲.區(qū)姆皿帆際秀原就前鴛出塊（0. - ° K3-m ?Set/cr>. Zum.8A2r». ?osnj.oomo2r». i-nj.oNetvofl 3LUFD.6hf梯形圈OB1保

40、1;力加。900主"7 <X'rz*crk 1 n 司圖5-5系統(tǒng)錯(cuò)誤運(yùn)行1應(yīng)門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）徨亭SE（v）JEEt：c）plc顯示m助（H）盤盅/圖卜W建雙一附閑國急亞丫夕以血ENS勺, 57密恬嘴洋LCCK王榭 aBEGiy -_Kebrork I / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)"網(wǎng)絡(luò)注J3LD 10.0口 10 30MD%-md TEwt/or); 2OAGA*JQWnON_BLOO： TfE54kl 應(yīng)蛉 KESM0.9P* g $9* * glMIt g* 而ASMD.Tsm.o0MD.OKct/or): 30 12345670 123d567012345672

41、圖5-6系統(tǒng)錯(cuò)誤運(yùn)行2如5-5圖所示，當(dāng)10.3及中限位開啟時(shí)，按照控制要求，此時(shí)A液體停止流入，B液體流入，及B入液閥開啟，只有Q0.1燈亮，可是圖中Q0.2也保持亮燈。圖5-6所示，當(dāng)10.2及上限位開啟時(shí)，按照控制要求，此時(shí)B液體停止流入，攪拌機(jī)開始工作，此時(shí)應(yīng)該只有Q0.3燈亮，可是圖中Q0.0也保持亮燈。經(jīng)過反復(fù)的查找梯形圖后，發(fā)現(xiàn)在啟動(dòng)和停止模塊的中間繼電器出現(xiàn)問題，錯(cuò)誤將繼電器M0.6代替了M0.7,這樣才使得系統(tǒng)出錯(cuò)，指示燈誤亮問題。5.3仿真調(diào)試結(jié)果使用西門子的仿真軟件Simulationl.2版對(duì)STEP7-MicroWINV4.0軟件中已編譯成功的軟件進(jìn)行仿真，根據(jù)相應(yīng)的I/O口，對(duì)相應(yīng)的按鈕進(jìn)行強(qiáng)制閉合或者打開，觀察相應(yīng)的輸出，經(jīng)過多次的調(diào)試之后，所得結(jié)果能夠得到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，希望之后會(huì)有機(jī)會(huì)做實(shí)物，將PLC與變頻器、壓力和液位警示連接起來，調(diào)試結(jié)果，能夠更好的在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用?；赑LC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)匕幺t心上口本設(shè)計(jì)首先分析了攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展前景，從液體混合過程入手，確定了基于可編程控制器的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是由液位傳感器采集的液位高度，并將信號(hào)發(fā)送給可編程控制器，通過現(xiàn)場(chǎng)條件和外部輸入命令控制攪拌系統(tǒng)，并顯示操作指令，并向檢測(cè)模塊發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。然后分析了控