PLC论文写作格式及超声波清洗机系统设计.docx

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PLC论文写作格式及超声波清洗机系统设计

目录

前　　言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1项目介绍．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.1项目设计内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.2项目设计具体要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2总体方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.1方案的提出与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.2方案的选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.3系统总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3控制系统的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1系统的工作流程分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.2I/O信号分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.3PLC的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.4PLC的输入输出线路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4控制系统的软件设计

4.1程序流程图的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2梯形图程序设计及说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3程序的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4控制系统的硬件设计

4.1主电路的设计及元件选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2控制电路的设计及元件选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3控制柜及面板图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4基于MCGS组态软件的上位机监控系统设计

4.1组态软件的功能介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2监控界面的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3动画制作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3组态软件的功能调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5系统调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.1控制系统的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.2监控界面与PLC控制系统的联调．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.3系统功能和指标参数

6设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

主要参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

附图？

……图

……

附表？

……表

前言

项目背景：

谈目前的应用情况，需求，应用趋势。

本设计的意义

例子：

在工业生产的各个领域，机械加工企业为了提高生产效率，采用机械化流水作业的方式，对不同类型的零件分别组成的自动生产线。

随着产品机型的更新换代，生产线承担的加工对象也随之改变，这就需要改变控制程序，使生产线的机械设备按新的工艺过程运行，而继电接触器控制器系统是采用固定接线，很难适应这个要求，大型自动生产线的控制系统使用的继电器数量很多，这种有触点的电器工作频率较低，在频繁动作情况下，寿命较短，从而造成系统故障，使生产线的运行可靠性降低。

新的控制器PLC的诞生带来了全新的控制理念,崭新的控制系统结构以及继电----接触器控制系统远远不可及的强大功能,随着PLC的应用日益普及,其使用方法简单,便于掌握,且可靠性极高,抗干扰性很强,自身具有完善的功能.模块化的结构,使其在工业生产线上的应用越来越广泛。

因此我们采用三菱公司生产的FX—2N型PLC为主控机开发了自动包装生产线控制系统。

这个设计主要针对的是化工和轻工业的产品包装生产线。

该系统由置箱机，可编程控制器，传送带，电机，称重系统等组成，可很好地完成相关的控制。

由于我们的水平有限，时间仓促，设计中难免有错误和不足之处，恳请老师批评指正。

作者：

2006.2.28

1项目介绍

1.1项目设计内容

根据任务书进行相关叙述

可根据自己的理解进行扩展

1.2项目设计具体要求

根据任务书进行相关叙述

可根据自己的理解进行扩展

说明自己在项目中承担的任务。

2总体方案设计

2.1方案的提出与比较

叙述现在的技术状况，对目前的几种方案并进行比较，引出PLC控制系统。

可结合各自的项目进行说明，根据自己的理解进行。

2.2方案的选择与论证

指出选择PLC控制系统的合理性，说明其优越性。

可结合各自的项目进行说明，根据自己的理解进行。

2.3系统总体设计

根据项目要求进行系统说明，提出总体设计框架。

此段应有系统的结构图、平面布置图或位置示意图等。

例：

……如图？

所示。

结合各图说明工作原理

3控制系统的总体设计

3.1系统的工作流程分析

可结合各自的项目进行说明，根据自己的理解进行。

例：

自动包装生产线控制系统主要由称料控制系统和传送带系统组成，包括了称料、数据采集和显示、传送箱子和报警等几个模块。

该包装生产线的系统流程图如下：

3.2I/O信号分析

根据流程图可分析I/O信号。

表1I/O分配表

电气符号

名称

功能

地址

表2中间元件转换表

元件名

意义

元件名

意义

M0

工作状态标志

C0

瓶流脉冲计数

3.3PLC的选择

根据PLC的点数进行选择。

查手册。

3.4PLC的输入输出线路设计

输入输出线路图。

4控制系统的软件设计

4.1程序流程图的分析

主流程图、子程序流程图、状态转移图

4.2梯形图程序设计及说明

4.3程序的调试

说明使用的编程软件平台，使用仿真软件进行调试的过程。

4控制系统的硬件设计

4.1主电路的设计及元件选型

主要电路元件参数的计算及元器件的选择，如电机、接触器、空气开关的参数等

给出主电路图

4.2控制电路的设计及元件选型

对输入的传感器按钮等进行选型，对输出的接触器等进行选型，

4.3控制柜及面板图的设计

根据主电路和控制电路使用的元件来设计。

例子：

4基于MCGS组态软件的上位机监控系统设计

4.1组态软件的功能介绍

4.2监控界面的设计

对所使用的变量进行说明，列出与PLC对应的元件表

4.3动画制作

说明制作过程，包括脚本程序的编写

4.3组态软件的功能调试

说明独立调试过程

5系统调试

5.1控制系统的调试

说明如何将编程平台上的PLC程序下载到PLC中，并运行调试。

5.2监控界面与PLC控制系统的联调

说明连机调试过程，说明调试方法与调试内容

5.3说明系统功能和指标参数

①说明系统能实现的功能；②系统指标参数测试，说明测试方法，要求有测试参数记录表；③系统功能及指标参数分析（与设计要求对比进行）。

6设计总结

1对设计的小结；②设计收获体会；③对设计的进一步完善提出意见或建议。

致谢。

主要参考文献

[1]陈武凡.小波分析及其在图像处理中的应用.科学出版社，2002.01.

……

附图？

……图

……

附表？

……表

附表2……电路元件明细表

序号

代号

元件名称

型号

规格

件数

作用

1

2

3

QF1

自动空气开关

S253SC

20A/3P

1

电源总开关

4

QF2

自动空气开关

S25SC

6A/2P

1

PLC电源开关

5

QF3

自动空气开关

S25SC

6A/2P

1

PLC负载电源开关

6

QF4

自动空气开关

S25SC

15A/2P

1

备用

7

FU1

熔断器

RL1

60A、熔体25A

3

电源保护

8

FU2

熔断器

RL1

15A、熔体10A

3

挂篮电机短路保护

9

10

11

12

13

14

15

FU9

熔断器

RL1

15A、熔体10A

2

备用

16

KM1、KM2

交流接触器

EB9-30-10

线圈电压220v、9A

控制电机PMAX=4KW

2

挂篮电机控制

17

KM3

交流接触器

EB9-30-10

线圈电压220v、9A

控制电机PMAX=4KW

1

电加热器控制

18

KM4

19

KM5

20

FR1

过热继电器

T25DU4.0

调节范围2.8~4.0A

1

防M1过载

21

FR2

22

BT

隔离变压器

380V/220V

380V/12V

500VA

1

提供PLC及附属电源

23

PLC

可编程控制器

FX2-48MR

40VA/220V

1

程序控制

24

SB1~

SB11

按钮

LA19-11

10

PLC输入

25

SB12

按钮

LA19-11J

1

PLC负载电源急停

26

SB13

按钮

LA19-11

1

PLC负载电源起动

27

KM6

交流接触器

EB9-30-10

线圈电压220v、9A

1

PLC负载电源起动控制

28

KA1、KA2

29

SQ1~

SQ2

限位开关

JLXK1-111

1常开/1常闭/单轮防护

2

……下限位

30

SQ3

限位开关

JLXK1-311

1常开/1常闭/直动防护

1

……限位

31

SQ5、

SQ4

液位传感器

2

……上下限位

32

SQ6

浊度传感器

自制

1

浊度检测

33

T1、T2

34

QB

转换开关

3ST1

IN=8.5A/2P

1

手动/自动转换

35

YV1

36

YV2

37

HA

电铃

AC220V

1

报警

一、课程设计题目

超声波清洗机

超声波清洗机工作流程如图1所示：

将欲清洗的工件置于工篮中，将工件篮放置在挂杆上，按下启动按钮，挂杆向下运动将工件置于清洗液中，加热清洗液至沸腾，启动超声波生器工作20分钟后，超声波发生器停止工作，挂杆向上运动将工件置于蒸汽中5分钟，停止加热，启动喷淋5分钟，其后停止喷淋，取出工件传送带上，按下清洗结束按钮，启动传送带工作。

1、超声波清洗机的原理

（1）、什么是超声波：

波可以分为三种，即次声波、声波、超声波。

次声波的频率为20Hz以下；声波的频率为20Hz～20kHz；超声波的频率则为20kHz以上。

其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。

超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。

（2）、超声波如何完成清洗工作：

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

a.空化作用：

空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。

在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。

在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。

只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。

b.直进流作用：

超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。

声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。

通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。

c.加速度：

液体粒子推动产生的加速度。

对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。

2、超声波清洗机的特点

在机械及制造行业中，经常遇到各种零件和加工件的清洗问题。

其清洗对象主要是机加工油、切削液、金属屑等污垢，传统方法是采用有机溶剂（汽油或煤油）辅以手工刷洗，不但劳动强度大而且操作环境恶劣。

近年来逐步开发了许多水基清洗剂来取代溶剂清洗，但这些水基清洗剂普遍存在着化学清洗能力低的缺点，且需要辅以物理方法来增强其清洗力，常规清洗机喷射、搅拌等方式来达到这一目的，这类清洗机通用性差，只适合于品质结构单一、形式简单的工件清洗，对于多品种，形状复杂，特别是有不规则孔、腔、狭缝的零件往往无能为力，而超声波清洗由于其无孔不入的特点以及强力的清洗作用，不但对于手工及机械方法难以触及到部位也能很好的清洗，而且适用性强。

超声波清洗与其他清洗方法的清洗能力比较见下图：

超声波清洗与各种化学的、物理的、电化的和物化的清洗方法比较，有以下独特优点：

（1）、能快速、彻地清除工件表面上的各种污垢；

（2）、能清洗带有空腔、沟槽等形状复杂的精密零件；

（3）、对工件表面无损；

（4）、可采用各种清洗剂；

（5）、在室温或适当加温60℃即可进行清洗；

（6）、整机一体化结构便于移动；

（7）、节省溶剂、清洁纸、能源、工作场地和人工等；

（8）、不需人手接触清洗液，安全可靠。

3、超声波清洗机适用行业及范围

电子、电气、灯具、仪器、仪表、机械、打印机喷嘴、五金、工具、轴承、液压、汽车维修、电镀前处理、医疗、航空、玻璃、眼镜、钟表、珠宝、陶瓷、模具、化纤、制笔。

二、总体方案设计

1、方案1：

采用常规继电器控制方法

在过去的许多年，电气控制系统线路基本采用继电-接触器的控制方法，其线路简单、价格低廉，但是随着现代化工艺的发展，复杂的工流程使其越来越不能胜任。

虽然采用继电-接触器的控制虽然初期投入较少，但带来的问题是接线复杂、体积大、可靠性不高等一系列问题，且众多的接触控制件容易出现故障，维护不便。

2、方案2：

采用可编程控制器控制

随着科学技术的发展，新的电气元件与控制装置不断涌现，使电气控制系统发生了很大的变化。

PLC即可编程控制器控制就是随之发展起来的。

它取代了继电-接触器的中间控制运算环节，如时间继电器、中间继电器、计数器等。

3、方案论证

性价比分析：

方案1采用了常规的继电器控制方式，它不具有自诊断、监控和各种报警功能，方案2采用PLC控制方式它既可以进行顺序控制，又可以进行闭环回路的调节控制，特别是它具有体积轻、重量轻、耗电低、性价比高等优点。

安全性分析：

方案1中的安全系数不高，而方案2中采用PLC进行控制可以防止产生寄生电路的影响和一些不必要的失误，比如人工失误或者电机故障。

采用PLC可以减少接点个数，进而可以减少环境对接点的影响，它还可以运行于条件恶劣的环境中，防止外界对系统的一些影响，使系统运行安全可靠。

4、方案选择

通过上面的方案选择和方案论证，可以得出选择方案2是最适合本次设计需要的，无论从稳定性、性价比、安全性方面考虑还是环境适应性考虑方案2采用的PLC控制方式是最适合的，所以我们选择具有高稳定性的PLC即可编程控制方式。

5、PLC方案选择

PLC控制系统设计方案又分为：

（1）、经验设计法：

采用这种方案，设计的梯形图较为简洁，程序较短，但各状态之间相互牵扯，相互影响。

因此，这种方案设计程序显得脉络不清，前后相互影响，容易出问题。

（2）、流程图法（顺序控制法STL）：

这种方法是计算机程序设计时常用的方法。

它用方框图描述控制过程，方框代表动作，圆圈代表起始位与终了位，连线代表流向，短横线代表状态转换条件。

这种图可以把控制对象的工作状态及控制过程清晰地表示出来。

使用此法能快速地编出复杂的程序，是一种优越的程序设计的方法，但使用这种方法编写的程序较长。

（3）、方案选择

根据新型控制器带来的新的设计理念，即在PLC的程序中，清晰性、可读性才是最关键的，而程序的长短并不重要，因此，选用流程图法设计控制系统的程序，这样便于在梯形图中发现问题，使系统的可靠性更高。

三、单元模块设计

设计小组由李伟、周俊帆、冯春、羊以刚、庄柳艳、唐柳明六人自由组合而成，我在本项设计中主要承担了浊度传感器、报警电路的设计与绘制、器件的选型等工作、共同完成了方案的比较、论证、选择及系统软件的调试等工作。

1、总体设计步骤

设计分为硬件和软件设计，按图1工作流程首先确定PLC控制系统的总设计步骤如图2所示。

由于PLC所有控制功能都是以程序的形式来体现的，因此PLC应用设计的大量工作将用在程序设计上，在这里需要注意几个关键性的问题。

（1）、新型控制器带来的设计理念，即编梯形图首先要求是程序的可读性，以方便维修；

（2）、充分利用好PLC的功能；

（3）、采用了PLC之后，减少了外部电器的使用；

（4）、节约输入输出口；

（5）、编程方法的多样性。

2、硬件部分

硬件主要包括电动机主接线电路、电加热器及超声波振荡器电源电路、PLC输入/输出电路、检测电路及PLC报警电路等。

超声波清洗机主电路原理图见附图2所示。

PLC外部接线图见附图4所示。

元器件选择原则、选型及PLC报警电路如下介绍：

已知条件：

压缩机P=2KW/380V，加热器P=2KW/380V,挂杆上下电机P=1.5KW/380V,超声波发生器P=1KW/220V。

（1）、PLC的选型

、物理结构的选择：

整体/模块式、特殊功能模块；

、I/O点数的确定：

准确统计I/O点数，留10～20%余量；

、存储器容量的选择：

开关量（I/O点数×8），模拟输入/输出：

200字节/路，应留有余量；

、PLC指令功能的选择：

任何PLC均能满足开关量控制，如有其它控制则需注意选择。

本系统需要21个输入点和15个输出点，根据选择选型原则选用FX2-48MR型PLC。

FX2-48MR输入/输出点数均为24；工作电压：

220V,50HZ/60HZ；输出类型：

继电器输出；功率：

40VA。

数量于）..________________________________________________________________________________________________________________________

（2）、空气断路器选用

、空气断路器的额定电压和额定电流：

应不小于电路的正常工作电压和工作电流；

、热脱扣器的整定电流：

应与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。

（3）、熔断器及熔体额定电流的选择

、熔断器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压；

、熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流；

、对变压器、电炉、及照明等负载的短路保护，熔体的额定电流应稍大于线路负载的额定电流；

、对一台电动机负载的短路保护，熔体的额定电流IRN应大于或等于1_.5～2.5倍电机额定电流IN；

、对几台电动机同时保护，熔体的额定电流应大于或等于其中最大容量的一台电动机的额定电流INmax的1_.5～2.5倍加上其余电动机额定电流的总和。

在电动机功率较大而实际负载较小时，熔体额定电流可适当选小些，小到以起动时熔体不断为准。

（4）、接触器的选择

、选择接触器的类型根据所控制的电动机或负载电流类型来选择接触器的类型，即交流负载应使用交流接触器，直流负载使用直流接触器，如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可用交流接触器进行控制，但是触头的额定电流应适当地选用得大些；

、选择接触器的额定电压通常选择接触器触头的额定电压大于或等于负载回路的额定电压；

、选择接触器主触头的额定电流选用接触器的额定电流应大于或等于电动机的额定电流；

、选择接触器吸引线圈的电压接触器吸引线圈电压一般从人身和设备安全角度考虑，可选择低一些；但当控制线路简单、用电不多时，为了节省变压器，则可选用380V；

、接触器的触头数量、种类选择接触器的触头数量、种类等应满足控制线路的要求。

（5）、热继电器的选择

、热继电器的额定电流和热元件的额定电流均应大于电流的额定电流；

、在一般情况下，可选用两相结构的热继电器；但当电网电压的均衡性较差、工作环境恶劣或较少有人照管的电动机，可选用三相结构的；

、电动机拖动的是冲击性负载（如冲床等），或电动机起动时间较长，或电动机所拖动的是设备不允许停电的情况下，选择热继电器元件的额定电流可比电动机的额定电流高1.1～1.15倍。

（6）、电磁阀的选择

ZDF多功能电磁阀通用于水、电、气、油、弗里昂等粉质较低，对铜不腐蚀的中性气和液体，进行强制调节。

阀门开度和局部时间可调，有防止水蚀作用。

选公称直径80mm,公称压力1.6mp.电流电压AC220（+10%～-15%），50HZ。

（7）、额定电流计算

I=PN/（√3UNηcosø）（A）

其中:

PN:

负载额定功率（W）UN:

负载额定电压（v）

η:

负载效率（取0.9）cosø:

负载功率因数（取0.85）

压缩机电流：

I=2000W/（1.732×380V×0.9×0.85）=3.97A

加热器电流：

I=2000W/（1.732×380V×0.9×0.85）=3.97A

挂杆上下电机电流：

I=1500W/（1.732×380V×0.9×0.85）=2.98A

超声波发生器电流：