PLC控制五种液体混合Word文档格式.docx

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2设计意义：

随着时代的发展与科学水平的进步，加强对PLC技术的研究具有重要的意义。

也为我们以后工作生产奠定良好的基础。

目前,国外的可编程自动控制系统设备技术顺应时代潮流,与计算机技术同步发展,向着通用化模块化智能化标准化数字化网络化方向迅猛发展。

国内的发展从全盘引进仿制到自行研究,取得了举世数目的成绩,但是我们在这方面和先进国家还是有很大的差距.现在任然有大型的厂矿使用着落后的设备和技术所以我们得在这方面自主革新不再依赖从外引进.在我们这人才济济的千年古国不缺少人才.因此,改变原有的落后技术和设备,设计可编程序器与计算机结合的自动控制系统,提高工业自动化的程度,对加速我国尽早成为现代化工业强国具有重大意义。

三、现状和发展趋势

PLC是目前工业控制中使用最为普遍的一种。

PLC是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性.灵活通用，易于编程和使用方便等特点，近年来在工业自动控制.机电一体化以及改造传统产业等方面得到广泛的应用，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首。

属于电类专业，电气工程实际上是其母体。

电气工程及其自动化的研究对象是电能，而电信息的检测、处理、控制等技术在电能从产生到利用的各个环节中都起着越来越重要的作用。

因此，有关电信息的研究也成了电气工程及其自动迄今为止，通信和计算机都主要以电作为信息的载体。

因此，这些专业也都化专业的重要组成部分，专业名称中也就有了的“及其自动化”。

近年来，PLC的功能不断完善，随着计算机技术.信号处理技术.控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在运动控制.过程控制的领域也发挥着十分重要的作用。

PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内，PLC在我国仍将保持高速增长势头。

四、设计内容、途径和技术路线

1）设计内容：

（1）研究PLC的结构和原理。

（2）根据控制要求确定相应的设计方案，绘出流程图，选择相应的硬件设备，编写程序（优化程序）。

（3）建立以PLC为基础的外围电路，并进行模拟和调试。

2）途径：

收集相关资料和文献，系统学习三菱系列PLC程序控制技术，按照自动化控制理论所建立的数学模型制定控制策略，建立完善仿真模型并仿真。

3）技术路线：

根据PLC控制多种液体混合的要点和要求，以各种外围设备为执行器，对输入元件的时序差进行运算，当为关闭时可控件的输出为0.当开启时，可控件的输出为1.由于受到外部干涉较小，基本由PLC指令表对其进行时序控制，用编写好的程序，经检查在线进行调试，在实验室，用计算机代替继电器控制；

用程序代替硬件连接；

输入输出电平可与外部装置直接相连，并可实现扩展，用以实现最佳循环时序效果。

五、设计工作的主要阶段、进度及指标

阶段

起始时间

结束时间

进度

技术指标

第一阶段

2011.03.26

2011.04.25

收集相关资料、PLC的结构和原理及外围电路设计

丰富全面

第二阶段

2011.04.26

2011.05.31

根据流程图写出程序及软件的使用，符合设计要求

符合设计要求

第三阶段

2011.06.01

2011.06.10

程序的传送及调试。

外围电路的连接

设计合理、

结构化模块化

第四阶段

2011.06.11

2011.06.20

整理修改论文预答辩

详细全面

六、最终目标及完成时间

控制要求：

要求设计1组霓虹灯，有十个灯管，要求十个灯管顺次点亮，每个间隔1秒，当十个灯全亮后1秒，又全灭，然后再全亮，再一次熄灭，如此循环。

在2011年6月6日完成《三菱PLC控制天塔之光》毕业设计。

七、现有条件及必要措施

1）现有条件：

学校拥有多个电子电器实训室，其中电工电子及其自动化实训室拥有西门子、三菱、单片机控制的多种常用模板，以及编程器等。

2）必要措施：

通过实验获得实验控制顺序，在现有顺序上发展各种信号间动作控制，设计并编程相应的软件。

八、指导老师审核意见

指导老师签名：

诚信声明

本人郑重声明：

所呈交的大专毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

毕业论文（设计）作者签名：

焦云飞

2011年06月01日

掺混PLC控制系统

摘要：

可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。

它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。

由于PLC的性能优越，兼具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电接触器控制简单易懂，维修方便等双重优点，形成以微电脑为核心的电子控制设备。

可编程序控制器技术在世界上己广泛应用，成为自动化系统中的基本电控装置PLC在现代工业生产和实际生活中有着广泛的应用，由于可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，现在的工业自动化生产控制多采用可编程控制器来实现。

该掺混控制系统，根据实际要求利用PLC的实时控制和顺序处理功能，完成系统控制，。

在本次论文中，给出了控制系统的硬件原理图，主电路图及软件设计。

关键词：

可编程序控制器、存储器、计算机技术。

HybridControlSystemImplemented

byProgrammableLogicalcontroller

Abstract：

ThisdesignintroducedthefunctionandmeritsoftheFX2NPLC,andelectricalappliancelinearizeControlsystemwhichdigitalshouinghashighefficiency,lowcostonthecoreofFX2NPLC.ProgrammablecontrollershortforPLC,it’saspcialdigitalrunningelectricansystemwhichdesignforindustrycircumstances.Itadoptprogrammablecontrollermemory,usedformemoryuser’sinstructionwhichthroughdigitaloranalog’sinput/outputtofinishdefinitelyfunctiontocontrolvariousmachinesorproduceprocess.

BecausePLChasoutstandingfunction,alsohasperfectfunctioncompetence,plusflexibilitybettercurrentuseofcomputer’sFormelectroniccontrolequipmentwhichcoreonmicrocomputerPLCcontroltechnologywasusedwide-ranginginworld,becomebasicelectricitycontroldeviceintheAutomationsystemPLChasextensiveuseinindustryproductofcontemporaryageandpractice.BecausePLChassomanymerits,nowindustryproductsmostlyadoptPLCtobringabout.Infacttheselfcontrolregular,butyellisrandomonlyusesequencecontrolorlogicalcontrolcan’tsatisfytherequestofcontrol.Sothissystemadoptsthecontrolpatternwhichisofrandomlogicalability.

Thiscontrolsystem,basedontherequestofpracticeadoptsthePLC’smeritstofinishthecontrolofsystem;

thisthesishasthesystem’sschemeofhardwaremaincircuitdiagramandsoftwaredesign.

Keywords:

Programmablecontroller、memory、computertechnology。

第1章绪论

在生产过程、科学研究和其他产业领域中，可编程序自动控制技术的应用都是十分广泛的,在自动控制的设备中,可编程序自动控制亦比其它的控制方法使用得更普遍。

随着科学技术日新月异的发展,特别是大规模集成电路的问世和微处理机技术的应用,使可编程序自动控制技术进入了一个崭新的阶段，因此,了解和学习这些重要技术对高校工程类专业的学生来说,已是必不可少。

掺混PLC控制系统这个课题具有其重要的意义。

1.1课题名称及来源

课题名称：

《掺混PLC控制系统》

课题的来源：

在国内的许多化工厂，水泥厂，钢厂，尤其是国有老厂，其控制系统还在使用过时的模拟控制，甚至是全人工控制。

人工控制由于人员过多效益过低，生产的产品不够精确，安全隐患大增加了系统故障的可能性，还有就是工厂的试验设备和生产设备存在一定的相差度，以致影响了产品质量和生产效益。

而随着产品性能的提高，对自动控制系统的要求也越来越高，传统控制已达不到系统要求。

随着大规模及超大规模集成电路的发展以及计算机的出现，控制系统开始由传统控制向自动（数字）控制方向发展。

1.2研究的意义及目的

以可编程序控制器为主要控制装置所构成的控制系统为可编程序控制系统或PLC控制统。

可编程控制器（PLC）控制系统以其运行可靠、易学易用、抗干扰性强等特点,在工业控制中得到广泛的应用。

目前，国外的可编程自动控制设备技术顺应时代潮流，与计算机技术同步发展，向着通用化、模块化、智能化、标准化、数字化、网络化方向迅猛发展。

国内的发展从全盘引进、仿制到自行研究，取得了举世瞩目的成绩，但从整体上看，我们在技术性能、制造工艺等方面与国际先进水平还存在很大差距。

众所周知，我国的生产力水平还不是很高，特别是80年代以前的国有大中型企业，出于人才和经济因素的考虑，还有很多的厂矿企业正在使用着原有的落后设备和技术。

因此，改变原有的落后设备和技术，设计以可编程序器与计算机结合的自动控制系统，提高工业自动化的程度，对加速我国尽早成为现代化工业强国意义重大。

本课题掺混PLC控制系统，其目的就是以PLC为核心，配合智能仪表，完成系统功能控制，状态显示，信息检测和报警硬件组建所需要的PLC和传感器等元件的选择，实现对掺混的自动控制以及运行状态的检测功能和显示功能。

用PLC对掺混进行控制，系统的硬件结构简单、服务功能增强、系统的可靠性大大提高，且节省了成本，使掺混系统的性能价格比提高。

尤其在集散控制系统中，利用现场总线技术，可方便地进行集中监控管理。

1.3可编程控制器基本应用和发展方向

1.3.1PLC的基本应用

可编程控制器是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。

由于它能满足设备使用环境的要求和控制的复杂、可靠性,在现代的工业控制系统中大量应用,前景非常广阔。

最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。

随着PLC技术的进步，它的应用如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；

还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。

PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因。

1.3.2PLC发展方向

由于工业生产对自动控制系统需求的多样性，PLC的发展方向有两个：

1、朝着小型、简易、价格低廉方向发展。

近年来，单片机的出现，促进了PLC向紧凑型发展，体积减小，价格降低，可靠性不断提高。

这种PLC可以广泛取代继电器控制系统，应用于单机控制和规模比较小的自动线控制，如日本立石公司的C20P\C40P\C60P\C20H\C40H等。

2、朝着大型、高速、多功能方向发展。

大型的PLC一般为多处理器系统，由字处理器、位处理器和浮点处理器等组成，有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。

通过丰富的智能外围接口，可以独立完成位置控制、闭环调节等特殊功能；

通过网络接口，可级连不同类型的PLC和计算机，从而组成控制范围很大的局部网络，适用于大型自动化控制系统，如霍尼韦尔的9000系列等。

从PLC的发展趋势看，PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。

在未来的工业生产中，PLC技术、机器人技术和CAD/CAM技术将成为实现工业生产自动化的三大支柱。

1.4本课题的主要任务和基本参数

1.4.1设计课题的要求及主要任务

课题的设计要求：

1、以PLC为核心，配合智能仪表

2、主要完成系统功能控制、状态显示、信息检测和报警硬件组建所需要的PLC和传感器等元器件的选择

3、完成系统控制软件设计

4、实現对掺混的自动控制以及运行状态的检测功能和显示功能。

1.4.2主要任务

系统的方案及总体设计：

设计的主要内容是完成自动控制功能、状态显示和信息检测所需要的硬件和传感器等元器件的选择。

并完成控制软件设计和PLC与单片机通讯的通信协议的设计。

包括：

1、总体方案的确定

2、PLC的选择

3、各模块电路的设计

4、软件设计

5、编写设计说明书

第2章掺混控制系统设备状况及控制要求

2.1设备概况

该掺混PLC控制系统是适用于粉末状物料混合生产系统。

整个控制系统包括过渡仓两个，混仓两个，包装仓两个，音叉料位开关，气动阀，切换阀，松动风，泄压阀，仓壁振动器，电磁阀等部分组成。

控制系统有进料、循环、输送三种工作状态。

分自动控制和手动控制两种工作模式。

无论是自动控制工作模式还是手动控制工作模式，过渡仓、混料仓、包装仓只能够交替运行，不允许同时运行。

并且控制系统有报警的软硬件。

2.1.1过渡仓、混仓和包装仓

过渡仓主要是负责进料工作，通过管道将物料传送到混仓，物料在混仓内混合，混合完成后物料再次运送到包装仓。

2.1.2音叉式料位计

音叉式料位计工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动，当音叉与被测介质相接时，音叉的频率和振幅将改变，这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号。

适用于检测各种非粘滞性的干燥粉状及小颗粒固体物料，测量精度不高，要求能承受物料、进料时的推力和出料时的拉力。

作为高低物位控制和报警的一种高灵敏度检测仪表，广泛应用于食品、粮食加工部门、轻工业、建材、医药、塑料等工业以及冶金业的铸造型砂、小铁粒、各种金属粉末等物位控制。

2.1.3气动阀

气动阀是自动化系统的气动执行器之一， 

广泛应用于石油、化工、冶金、造纸、食品等工业、控制气体、液体的流量、压力、液位等有关工艺参数，特别适用于变压吸附气体分离设备上作开关闭。

2.1.4泄压阀

泄压阀是一种有效的压力保护装置，其灵敏性、泄流量直接关系到管道运行安全。

采用密闭输送工艺的长输管道，除了要使用调压阀控制进出站压力外，还要使用压力保护装置，以防止管道超压运行而发生泄露。

其作用就是当管道系统产生扰动时，在超压点将部分甚至全部液体泄放到常压罐中，以便减轻瞬变压力波动，防止瞬变压力造成危害。

泄压系统一般由泄压阀、常压罐和与之相连接的管道三部分组成。

其工作原理为当管路中的压力大于卸压阀的设定压力的时候，油液会有卸压阀处流出，从而控制管路中的压力不会超过某一限定值。

针式卸压阀，是通过调整阀门中的弹簧力长短，来调节压紧力，当管路中压力高于设定值时，弹簧被反向压迫，从而密封顶针打开，油液泄漏流出，起到保护设备，调节系统压力的作用。

2.1.5仓壁振动器

仓壁振动器又称振动防闭塞装置，是一种以振动电机为激振源的一种新型防闭塞装置，将该装置安装于各种料仓上，用来使料仓、料缶或料斗漏料段的倾斜壁高频振动，以防止仓（缶、斗）内的物料起拱、出现管状通道、仓壁粘料等不畅流现象，以保证物料从料仓、料缶或料斗中顺畅流出。

当防闭塞装置工作时，振动电机的高速转动，便产生了对料仓壁的周期性高频振动，由于防闭塞装置的周期性振动，一方面使物料与仓壁脱离接触、消除物料与仓壁的摩擦，另一方面使物料受交变速度和加速度的影响，处于不稳定状态，从而有效地克服物料的内摩擦力和聚集力，以消除料仓内物料间的相对稳定性，使物料从料仓口顺利排出。

仓壁振动器由于具有结构简单、防堵塞能力强、能耗低、寿命长、激振力可调等优点，目前已广泛应用于煤炭、冶金、耐火、发电、建材、食品、港口和铁道运输等行业。

2.1.6电磁阀

电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。

电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。

这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。

2.2控制过程

该掺混控制系统有过渡仓2个，混仓2个，包装仓2个（分别用1、2标记区别）。

控制系统有进料，循环，输送三种工作状态。

整个掺混PLC控制系统的过程出要分为以下几个部分：

1、进料过程（过渡仓到混仓）

2、进料过程停止

3、循环过程（混仓内进行）

4、循环过程停止

5、输送过程（混仓到包装仓）

6、输送过程停止

2.2.1进料过程（过渡仓到混仓）

只要当过渡仓有物料时，即可进行进料过程。

运行过程为过渡仓1输送到混仓1。

整个进料过程为：

1开过渡仓发送罐泄压阀（13）→2延时→3开过渡仓下料气动阀（15），过渡仓锥体松动风（17）→4音叉检测（11）→5关过渡仓锥体松动风（17），过渡仓下料气动阀（13），过渡仓发送罐泄压阀（15）→6开过渡仓底部松动风

（1）、过渡仓发送线切换阀（19），混仓切换阀（63）开过渡仓输送气刀阀（9），过渡仓输送气动阀（7）→7音叉检测（5）→8关过渡仓底部松动风

（1）、过渡仓发送罐松动风（3），过渡仓输送气动阀（7）→9关过渡仓输送气刀阀（9）、过渡仓发送线切换阀（19）、混仓切换阀（63）。

其具体流程图如图2.1（本说明流程图中，“，”表示顺序动作，“-”表示同时动作。

）所示：

关（17），（13），（15）

音叉（11）

（15）反馈信号

开（15），（17）

延时0至20秒（可调）

开（13）

无料

有料

开

（1）-（19），（63）,（9），（7）

音叉（5）

关

（1）-（3），（7）

关（9），（19），（63）

图2.1进料过程流程图

2.2.2进料过程停止

进料过程停止有三种方式：

1、手动停止

在手动模式下共分为8种过程，当存在允许运行进料过程的混仓时，就能够启动一种进料过程，并且能够随时停止任一进料过程（包括自动模式下的进料过程）。

手动控制的8种过程为：

单一运行

①过渡仓1混仓1

②过渡仓2混仓1

③过渡仓1混仓2

④过渡仓2混仓2

交替运行

①过渡仓1、2混仓1

②过渡仓1、2混仓2

停止过程

1过渡仓1停止

②过渡仓2停止

以混仓1为例子，当使用键盘手动输入指令可进行停止操作，系统发生以下动作停止运转：

1关闭过渡仓椎体松动风（17），过渡仓发送罐泄压阀（13），过渡仓下料气动阀（15）→2过渡仓开底部松动风

（1）、过渡仓发送罐松动风（3），过渡仓发送线切换阀（19）、混仓切换阀（63）→3开过渡仓输送气动阀（7）、过渡仓输送气刀阀（9）→4音叉检测（5）→5关过渡仓开底部松动风

（1）、过渡仓发送罐松动风（3），过渡仓输送气动阀（7）、过渡仓输送气刀阀（9），过渡仓发送线切换阀（19）、混仓切换阀（63）。

具体流程图如图2.2。

关

（1）-（3），（7）-（9），（19）-（63）

无料延时0至3分钟

图2.2进料过程手动停止流程图

2、自动停车

在运行过程中当混仓1仓体上音叉（57）或混仓2仓体上音（58）叉发生有料信号后则报警，如三分钟内无新指令输入，则按情况一的顺序自动停车。

在自动控制模式下两过渡仓只能够交替运行，不允许同时运行。

当过渡仓的两料位计过渡仓1音叉（21）、过渡仓2音叉（22）发出有料信号，开启先发出有料信号的过渡仓进行送料。

若同时发出有料信号，则优先1仓，然后再1、2仓交替运行。

（即过渡仓1输送气动阀（7）、过渡仓1输送气刀阀（9）、过渡仓1发送线切换阀（19）开启时，过渡仓2输送气动阀（8）、过渡仓2输送气刀阀（10）、过渡仓2发送线切换阀（20）关闭，在此时间段内2仓同时完成过渡仓2下料气动阀（16）由闭到开的过程，反之，当过渡仓1输送气动阀（7）、过渡仓1输送气刀阀（9）、过渡仓1发送线切换阀（19）关闭时，而过渡仓2发送罐上音叉（12）显示有料，则立即开启过渡仓2输送气动阀（8）、过渡仓2输送气刀阀（10）、过渡仓2发送线切换阀（20）送料，此时间段内Ⅰ仓同时完成过渡仓1下料气动阀（15）由开到闭的过程。

）

在自动进料过程运行之前需要对进料仓工作状态进行选择。

同一混仓在进行循环或输送时不能同时进行进料过程。

如果有一混仓允许进行进料过程，则自动选择该混仓。

如有两个及以上混仓允许运行时，则发出报警声，并弹出菜单，由操作人员进行确认。

确认后报警声自动消失，如在两分钟内无确认，则自动按1、2仓的顺序优先选择小序号。

如无允许运行进料过程的混仓，进料过程不动作，并发出报警声，在操作人员确认后报警消失。

3、紧急停车

以过渡仓1到混仓1为例，在发生故障或其他紧急事件时，输入紧急停止指令后，则系统控制点发生如下动作：

1关过渡仓开底部松动风

（1）、过渡仓发送罐松