plc课程设计多种液体自动混合装置的PLC控制.docx
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plc课程设计多种液体自动混合装置的PLC控制
摘要
随着社会的不断发展和科学技术的不断提高，各种工业自动化不断升级，尤其是在工业上PLC的应用越来越广泛。
其中在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合再加工，在工业上常常可见。
本次设计课题为“基于PLC的多种液体混合控制设计”，此设计以液体混合控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程。
此次设计主要内容包括：
工作过程分析，I/O分配，主电路，梯形图，流程图，指令表，接线图，程序分析等,经过多次修改和调试，最终实现题目要求。
设计采用三菱FX2N-48PLC去实现设计要求。
关键词：
自动控制PLC多种液体自动混合装置
第一章概述
1.1课题背景
随着社会科学技术的不断发展，自动控制在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。
在许多行业中，多种液体自动混合装置是必不可少的，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
由于在某些生产要求中，要求系统要具有配料精确、控制可靠等特点，这也是人工操作所难以实现的。
所以为了达到生产要求，特别是要实现多种液体自动混合的目的,多种液体自动混合装置势必就是摆在我们眼前的一大课题。
随着PLC控制器的不断发展和计算机技术的不断提高，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。
设计的多种液体混合装置利用PLC可编程控制器可实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、自动化程度，适合相关工业生产的需要。
1.2课题的意义与发展方向
在工业生产中，把多种原料在合适的时间和条件下进行需要的加工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。
PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。
随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。
由于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，且编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现，所以本系统采用PLC控制是再合适不过了。
根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的三菱FX2N-48PLC具有小型化、高速度、高性能等特点，其指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，所以相当具有研究意义。
第二章硬件电路设计
2.1系统的控制要求与总体结构
如图2-1所示为三种液体混合的装置。
SL1、SL2、SL3、SL4为液面传感器，液面淹没时接通，三种液体（液体A、液体B、液体C）的流入和混合液体流出分别由电磁阀YV1,YV2,YV3,YV4控制，，M为搅匀电动机。
图2—1三种液体混合的装置结构图
SQ1-SL4SQ2-SL3SQ3-SL2SQ4-SL1
要求如下：
1、初始状态：
当装置投入运行时，液体内为放空状态。
2、起始操作：
按下启动按钮SB1，装置开始按规定工作，液体A阀门打开，液体A流入容器。
当液面到达SL2时，关闭液体A阀门，打开B阀门。
当液面到达SL3时，关闭液体B阀门，打开C阀门。
当液面到达SL4时，关闭液体C阀门，搅拌电动机开始转动。
搅拌电动机工作1min后，停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。
当液体下降到SL1时，SL1由接通变为断开，再经过20s后，容器放空，混合液体阀门YV4关闭，接着开始下一个循环操作。
3、停止操作：
按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余任务后，系统停止在初始状态。
由控制要求可知设计的液体自动混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。
此装置需要控制的元件有：
其中SL1,SL2,SL3,SL4为液面传感器，液面淹没该点时为ON，YV1,YV2,YV3,YV4为电磁阀，M为搅拌机。
另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。
所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
2.2PLC选型及I/O分配图
根据设计要求、控制要求，选定PLC的型号为：
三菱FX2N-48
它是日本三菱公司生产的三菱FX1N系列，拥有28路输入、18路（继电器）输出，而本例实际只需要6路输入、5路输出，输出留有约1/3的余量，输出所留余量超出1/3，完全满足要求；拥有8K步的内存容量，而本例用户程序的容量估计在50步左右，完全够用。
多种液体自动混合装置的I/0分配如表2-1所示
输人
输出
X0：
启动按钮
Y1:
液体A控制阀门YV1
X1：
限位开关SL4
Y2：
液体B控制阀门YV2
X2：
限位开关SL3
Y3：
液体C控制阀门YV3
X3：
限位开关SL2
Y4：
D口控制阀门YV4
X4：
限位开关SL1
Y5：
搅拌机控制M
X5：
停止按钮
表2-1多种液体自动混合装置的I/0分配表
2.3搅拌电动机主电路
此电动机选用EJ15-3型电动机。
其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流。
相关元件主要技术参数及原理如下：
EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法；
2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。
工作温度-15~40℃/湿度≤90%；
3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
其主电路硬件接线如图2-3所示
图2-3搅拌电动机的主电路
2.4PLC外部接线图
图2-4PLC外部接线图
SQ1-SL4SQ2-SL3SQ3-SL2SQ4-SL1
第三章软件电路设计
3.1液体混合装置程序流程图
图3-1液体混合装置程序流程图
3.2多种液体自动混合装置PLC编程梯形图
图3-2多种液体自动混合装置PLC编程梯形图
3.3多种液体自动混合装置PLC编程语句
多种液体混合自动装置指令表如下：
表3-1多种液体混合自动装置指令表
3.4多种液体自动混合装置PLC编程原件明细表
多种液体自动混合装置PLC编程原件明细表如下
编程元件
作用
X0
起动开关
X1
触发液面传感器SL4
X2
触发液面传感器SL3
X3
触发液面传感器SL2
X4
触发液面传感器SL1
X5
停止开关
Y1
阀门A打开液体A注入
Y2
阀门B打开液体B注入
Y3
阀门C打开液体C注入
Y4
阀门D打开混合液流出
Y5
电动机转动
T0
电动机转动定时
T1
混合液流出定时
M200
中间继电器，使阀A门打开
M100
中间继电器，使阀门A关闭，使阀门B打开
M101
中间继电器，使阀B门关闭，使阀C门打开
M102
中间继电器，使阀门C关闭，使搅拌机工作
M104
中间继电器，使M105置位
M105
使计时器T1计数
表3-2多种液体混合自动装置编程原件明细表
第四章结论
实践证明，本设计所采用三菱FX2N-48型可编程控制器的硬件配置和程序设计在生产中是完全可行的。
在实际控制中，由于PLC产品自身具有可靠性高、灵活性强、对工作环境无要求和抗干扰性能好等诸多优点，使之完全可以将操作人员从恶劣的现场环境中解放出来，因此深受用户欢迎。
同时采用PLC控制液体混合装置，还能容易的随时修改可编程控制器程序，以改变液体混合装置的工作时间和工作状态，满足不同液体混合的需要。
该控制系统可用较少的资金投入，达到很高的控制精度。
本设计已通过模拟仿真检验，有很好的推广价值。
电气控制与可编程控制器是一门极其重要的课程，它综合了计算机技术和自动控制技术和通讯技术。
在当今由机械化向自动化，信息化飞速发展的社会，PLC技术越来越受人们广泛应用，前景可观，因此学会和运用PLC，将对我们以后踏上工作岗位有极其重要的帮助。
经过此次课程设计，我明白了任何一个控制系统都是要经过实践和时间的考验方能不断的完善。
而我们自己也应该学会认真、专心，更有毅力的做一件事情，这样我们在以后的学习和生活中才能经得起实践和时间的考验。
感想
本课程设计是在同学的讨论下和查阅各种资料下完成的，通过这次课程设计，我深刻的认识到了团队力量是多么的强大，也明白了以后再有课程设计之类的或有什么难题要多向周围的人请教，多上网找答案。
而不只是一个人专研。
通过此次课程设计，我深刻地认识到了PLC可编程逻辑控制器的强大，又进一步加深了的对三菱系列PLC的认识。
同时我也了解了PLC控制技术在工业应用和工业生产中的重要地位。
通过本次课程设计，使我更深刻的理解了PLC的编程思想，也能更好的将所学知识应用到实践中动。
因此学好这门课程对以后的发展有举足轻重的地位
在此，我还要感谢同组同学的帮忙，在论文资料的收集和实验期间，不管遇到什么困难同组同学都主动给予帮助、认真讨论学习，在此也感谢他们！
参考文献
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【2】张桂香、马全广，电器控制与PLC应用，化学工业出版社，2004
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化学工业出版社，2005
【7】田瑞庭，可编程控制器及其应用技术【M】，机械工业出版社，1994
【8】杨存祥，提高PLC控制系统的可靠性设计【J】，机床与液压，2003
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