液体混合装置控制

咸阳职业技术学院毕业设计姓名：刘振博学号：2012203259系部：机电工程专业：机电一体化设计题目：液体混料罐的PLC控制指导教师：郭德龙2014年10月30日内容摘要液体混合装置在工业生产中扮演着重要的角色，保障液体混合装置安全、可靠的运转，并提高该系统的自动化水平是本次设计的首要目标。随着PLC技术的日趋完善以及PLC在实际工程自动化控制领域中所表现出来的高可靠性、高稳定性等优点逐渐显现，其在自动化控制领域的应用也越来越广泛。将PLC应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械可靠、安全、有序的工作提供了强有力的保障。本文所介绍的两种液体混合装置的PLC控制程序可进行连续自动循环工作，在设计的过程中充分进行了设备运行的可靠性分析，并辅助以高分辨率的光电液位传感器严格控制所注入的两种液体的比例，严格保证混合溶液的质量，为后续工序的进行奠定良好的基础。同时，PLC所具有的高稳定性和高可靠性可确保该装置长期连续运行，减少了线路检修和维护的时间，大大提高了生产效率。关键词：可编程序控制器PLC；液体混合装置；自动化控制目录第1章前言.........................................................................................................11.1设计内容..................................................................................................11.2本课题设计的目的和意义.......................................................................1第2章总体方案设计.......................................................................................22.1总体方案论证.........................................................................................22.2系统硬件配置.........................................................................................32.3系统可靠性设计......................................................................................5第3章PLC控制系统设计..................................................................................63.1元器件明细……………………………………………………………63.2PLC类型的选择......................................................................................63.3搅拌电动主电路的设计.........................................................................63.4控制流程图.............................................................................................73.5I/O接线图..............................................................................................9第4章软件设计4.1I/O点地址的分配..................................................................................94.2控制程序设计.......................................................................................104.3控制程序语句表...................................................................................12结论..................................................................................................................13设计总结..............................................................................................................15谢辞..................................................................................................................16参考文献………………………………………………………………………17第1页共17页第1章概论1.1设计内容利用三菱PLC的FX2N系列设计两种液体混合装置控制系统。在实验之前将容器中的液体放空，按动启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器。当液位高度达到I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电打开，液体B流入容器。当液位达到H时，液位传感器H接通，这时电磁阀YV2断电关闭，同时启动电动机M搅拌。1分钟后电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3通电打开，放出混合液去下道工序。当液位高度下降到L后，再延时2s电磁阀YV3断电关闭，并同时开始新的周期。需要完成的内容有：编写输入输出对照表,包括信号名称、外部元件号、内部继电器号；绘制PLC外部接线图；绘制功能流程图；编写、调试梯形图或语序表1.2本课题设计的目的和意义在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点：1、系统自动工作；2、控制的单周期运行方式；3、由传感器送入设定的参数实现自动控制；4、启动后就能自动完成一个周期的工作，并循环。5、本系统采用PLC是基于以下两个原因：（1）PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；（2）编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；第2页共17页根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的PLC具有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。第2章总体方案设计2.1总体方案论证本设计要求完成两种溶液混合装置的自动控制，目前在自动化控制领域常用的控制方式主要有：继电器-接触器控制系统、可编程序控制器控制、总线式工业控制机控制、分布式计算机控制系统、单片机控制。对于两种溶液混合装置的自动控制系统初步选定采用继电器-接触器控制和可编程序控制器控制。可编程序控制器与继电器-接触器控制系统的区别：继电器-接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复杂，且触点时开时闭时容易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。可编程序控制器的梯形图与传统的电气原理图非常相似，主要原因是其大致上沿用了继电器控制的电路元件和符号和术语，仅个别之处有些不同，同时信号的输入/输出形式及控制功能基本上也相同。但是可编程序控制器与继电器-接触器控制系统又有根本的不同之处，主要表现在以下几个方面。1．控制逻辑继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，并利用继电器机械触点的串联或并联及时间继电器等组合成控制逻辑，接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点有限，每个继电器只有4-8对触点，因此其灵活性和可扩展性都很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要想改变控制逻辑，只需改变程序即可，因此PLC常称为“软接线”，其灵活性和扩展性都很好。2．工作方式电源接通时，继电器控制线路中的各继电器同时都处于受制状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因某种条件限制不能吸合，因此它属于并行工作方式。而在PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的先后顺序计算得出的，因此它属于串行工作方式。3．可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，且触点在开闭时会受到电弧的第3页共17页损害，并且有机械磨损，寿命短，因此其可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，其体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员；还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。4．控制速度继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作时间一般在几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，属于无触点控制，速度极快，一般一条指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。5．定时控制继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，容易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。而PLC使用半导体集成电路作为定时器，时基脉冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围最小可为0.001S，最长几乎没有限制，用户可以根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。6．设计和施工使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，其弊端越突出。而PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。从以上几个方面的比较可知，PLC在性能上比继电器-接触器控制系统优异，特别是其可靠性、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便。并且近年来随着电子技术的飞速发展，PLC的成本在不断下降。综合考虑以上各种因素，对两种溶液的混合装置的自动化控制选用PLC控制系统。2.2系统硬件配置本溶液混合装置控制系统主要硬件为FX2N-16MR系列PLC。PLC采用循环扫描的工作方式，对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符号后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环。每一个循环称为一个扫描周