关 键 词：

化工 系统 plc 控制系统 设计 机械 毕业设计 全套 资料 已经 通过 答辩

资源描述：

4859-化工混料系统PLC控制系统设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,化工,系统,plc,控制系统,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

内容简介：

毕业 设计 （ 论文 ） 任务书 （ 2013 届） 题目 （中文）： 化工混料系统 （ 英文）： （ 四号） 系 部 机械工程系 专业 班级 09 机械 电子工程 2 班 学生姓名 李心雨 学 号 09023203 指导教师 周 华 系负责人 (签 章 ) 日 期 ： 2013 年 12 月 2 日 一、 毕业 设计（论文）的主要 内容 与具体要求 （任务及背景、工作环境、成果形式、着重培养的能力、有实验环节的要提出主要技术指标 、 要求） 化工混料系统是一个较典型的机械装置，在化工机械中应用很广。化工混料系统将两种不同的液体按照一定的比例混合，并进行循环、搅拌以达到均匀混合的目的，最后输出到存储设备中。 课题要求：了解化工混料系统的工作原理，设计混料系统的 制系统。 1了解化工混料系统的生产流程； 2了解 化工混料系统系统组成， 控 制元件组成、作用； 3确定 化工混料系统 控制接口信号表； 4设计 化工混料系统 制总体方案； 5 型、控制电路设计、控制梯形图设计。 二、毕业设计（论文）进度安排 起讫日期 工作内容 备 注 解任务书的内容与要求，文献检索 外文资料翻译，社会调研，撰写开题报告 完成课题方案的初步设计、确定论文目录初稿 完成方案的详细 设计、绘制设计图纸、撰写论文 图纸、论文修改完善，准备答辩 第 1、 2 周 第 3、 4 周 第 57 周 第 812 周 第 1316 周 三、 所需的资料和主要参考文献 1 廖常初 M 重庆大学出版社 ， 2001 2 廖常初 第 2版 )M 机械工业出版社 ， 2007 3 段梅 、 李新 J控制系统， 2003， (4)： 504 熊志奇 J1997， 23(10)： 3041 5 赵进奎 J 1999(4)： 236 张本举 中国铝业中州分公司计控室， 2000 7 宋建成 M 科学出版社 ， 2002 8 赵明 M 机械工业出版社， 1998 9 刘艳梅 础与系统设计 M机械工业出版社 ， 2009 10 史宜巧 术及应用项目教程 M机械工业出版社， 2009 注： 1. 本任务书一式 两 份， 须双面打印。 由指导教师填写并经所在系审核确认 后交系部 ； 2. 本任务书 一份 须与学生的毕业设计（论文）一并存档 ，另一份系部存档 ； 3. 指导教师、学生 可 各执一份 复印件，供检查论文进度时使用。 附件：化工混料系统 简介 工业混料系统将两种不同液体按一定比例混合，并进行循环、搅拌以达到充分均匀混合之目的，最后输出到存储设备中，流程示意图如图所示由图可以看出，该系统主要由配料罐罐 A、反应罐罐 B、输入泵泵 A 和泵 B、输出泵泵 C 和 7 个开关阀组成。每个罐皆配有搅拌器。为了观察罐是否为空， 在每个罐底装有液位传感器（ 另外，为了防止罐发生溢出事故，每个罐顶部装有液位传感器 ( 配料过程中，液体 A 和 B 的计量采用间接测量的办法：即先标定出泵每转所排出液体的体积（即泵的排量），然后在工作时测出泵的转数，通过换算即可求得泵入的液体的体积。 以一个生产循环周期为例，说明系统的生产工艺流程。生产工艺流程大致分为 5 个步序：A 罐配料 A 罐自循环 A 罐倒入 B 罐 B 罐自循环 B 罐排出。 (1)A 罐配料过程 打开阀 1，启动泵 A，开始将液体 A 泵入罐 A，同时开始对泵入的液体 A 计量； 当液体 A 泵入 500L 时，打开阀 2，启动泵 B 和搅拌器 1，开始将液体 B 泵入罐 A，同时开始对泵入的液体 B 计量； 当液体 B 泵入 1500L 时，关闭阀 2、停止泵 B； 当液体 A 泵入总量达到 4500L 时，关闭阀 l、停止泵 A。 (2)A 罐自循环过程（第一遍强制混合） 打开阀 3 和阀 4（同时关闭阀 5、阀 6 和阀 7），启动泵 C，使罐 A 内混 合液体进行自循环以充分混合（同时搅拌器 l 运行） 。 (3)A 罐倒入 B 罐过程（第二遍强制混合） 在 A 罐自循环 5 ，打开阀 6，关闭阀 4，启动搅拌器 2，将罐 A 中的混合液体倒人罐 B； 待 罐 A 排空后，关闭阀 3，打开阀 5，转入下一步序。此时，若停止按 钮已按下，则不再进行配料，停止搅拌器 1；若停止按钮未按下，则同时开始步序 l 至 A 罐配料过程。 (4)B 罐自循环过程（第三遍强制混合） B 罐自循环 5 ，转入下一步序。 (5)B 罐排出过程（第四遍强制混合） 打开阀 7，关闭阀 6，将 B 罐中的混合液体输出到存储没备中。 当 B 罐排空后，停止搅拌器 2。若罐 A 空，则停止泵 C，结束工作；否则，泵 C 不停止，转入步序 2。 泵 A、泵 B 分别由 4 极三相异步电动机直接拖动 (电机可以直接启动 )。泵 A、泵 B 每转所排出液体的体积分别为 泵 C 由 132 4 极三相异步电动机直接拖动，电机采用 动，泵的流量和泵A 相当。 两个搅拌器均由 相异步电动机经减速器减速后拖动，可以直接启动。 7 个阀由交流电直接驱动，功率为 10W，通电时阀处于打开状态，断电时处于关闭状态。 控制要求 ： (1)系统应有“运行”和“调试”两种工作模式。 (2)系统正常工作模式为“运行”模式，并由“启动停止”按钮控制系统的启动。系统自动运行时其他开关、按钮失效（急停除外）。需停止时，再次按动就按 钮，待本批次工作结束后，方能全部停止。 (3)系统一旦启动，必须按生产工艺流程自动顺序执行。 (4)“调试”工作模式适用于系统调试阶段。在此模式下，每个阀、泵、搅拌器均由其各自相应的按钮开关单独控制通断。 (5)系统急停后，必须在调试模式下手动处理现场，使其达到初始状态，方可正常运行。 (6)系统电源及阀、泵、搅拌器的运行状态、罐的液位报警、系统自动运行状态均有相应的指示灯。 (7)应有必要的电器保护措施。 (8)生产工艺参数，如自循环时间、两种原料的配比和液体 B 泵入的滞后量等，可以修改。 摘 要 混料系统是一种比较典型的现代机械设备， 在化工、筑路和建筑行业中都有很广泛的应用。 本设计的目的在于运用现代 术对化工混料系统进行控制。本设计先介绍了现代 术的发展现状以及本次设计的基本目的，介绍了本次设计选用的三菱 基本工作原理。同时对本次要进行控制的化工混料系统的功能以及工作流程进行了分析，确定了设计的总体方案，对该系统的输入与输出点数进行了分析计算 。确定了 基本型号（ 对设计中的其它设备的选取做了说明。最后通过该次设计绘制了该控制系统的电气原理图 、梯形图以及相应的语句表。 关键词：混料系统； 统控制；三菱 ； is in a of of is to LC to LC as as of LC at to of 16 , to of in of of 录 摘 要 . 1 . 2 第一章 绪 论 . 4 内外研究现状 次设计的基本目的 第二章 化工混料系统简介 . 7 菱 本介绍 基本工作原理 第三章 化工混料控制系统设计 . 11 工 混料系统的功能分析 1 体方案设计 1 配 3 本设备的选型 3 选型 3 它设备的选型 5 气原理图 9 形图的绘制 0 序设计 2 第四章 常见故障分析与维护 . 25 制系统的一般结构和故障类型 5 制系统故障的宏观诊断 6 制系统的故障自诊断 7 制系统的维护 0 致 谢 . 32 参考文献 . 33 第一章 绪 论 内外研究现状 在工业生产过程中，大量的开关量顺 序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（ 制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 是世界上公认的第一台 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的 要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成 简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20 世纪 70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的 微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称 展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已 步入成熟阶段。 上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期， 处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高， 渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 统。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来 说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 列、杭州机床电器厂生产的 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机 厂生产的 列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入， 我国将有更广阔的应用天地。 来展望 21 世纪， 有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人 机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统 已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以 外的众多领域发挥越来越大的作用。 次设计的基本目的 化工混料系统是一个较典型的机械装置，在化工机械中应用很广。化工混料系统将两种不同的液体按照一定的比例混合，并进行循环、搅拌以达到均匀混合的目的，最后输出到存储设备中。 本次设计的目的与任务在于： 1） 了解化工混料系统的工作原理，设计混料系统的 制系统。 2） 了解化工混料系统的生产流程； 3） 了解 化工混料 系统组成， 控制元件组成、作用； 4） 确定 化工混料系统 控制接口信号表； 5） 设计 化工混料系统 制总体方案； 6） 型、控制电路设计 、控制梯形图设计 第二章 化工混料系统简介 菱 本介绍 三菱 文名又称： 三菱电机在大连 生产的主力产品。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱 中国市场 常见的有以下型号： 统组成及各部分的功能： 1 算和控制中心 起 “ 心脏 ” 作用。 纵：当从编程器输入的程序存入到用户 程序存储器中，然后 据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成 部所认可的用户编译程序。 横：输入状态和输入信息从输入接口输进， 之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由 数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成： 控制器 、 运算器 和 寄存器 组成。这些电路集成在一个芯片上。 据总线与 I/O 接口电路相连接。 2 存储器 具有记忆功能的 半导体 电路。 分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做 编译 处理 的解释 编译 程序。由只读存储器组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（ 成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为 35 年。 3输入 /输出接口 1）输入接口： 光电耦合器由两个发光二极度管和光电 三极管 组成。 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在 光电耦合器 的线性工 作区内，输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 部所能接受的数字信号。 2）输出接口 继电器 输出接口电路 工作过程：当内部电路输出数字信号 1，有电流流过，继电器线圈有电流，然 后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号 0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。 三种类型： 继电器 输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载 晶体管 输出：无触点、寿命长、直流负载 晶闸管 输出：无触点、寿命长、交流负载 4编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，方便。我们实验室使用的就是手持编程器。二种是通过 。与计算机相连。然后敲击键盘。通过 软件）向 部输入程序。 基本工作原理 一 用 “ 顺序扫描，不 断循环 ” 的工作方式 1每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 2输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5扫描周期的长短由三条决定。（ 1） 行指令的速度（ 2）指令本身占有的时间（ 3）指令条数 6由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入 /输出滞后的现象，即输入 /输出响应延迟 。 二 继电器控制系统、微机区别 1 继电器控制系统区别 前者工作方式是 “ 串行 ” ，后者工 作方式是 “ 并行 ” 。 前者用 “ 软件 ” ，后者用 “ 硬件 ” 。 2 微机区别 前者工作方式是 “ 循环扫描 ” 。后者工作方式是 “ 待命或中断 ” 程方式 突出的优点采用 “ 软继电器 ” 代替 “ 硬继电器 ” 。用 “ 软件编程逻辑 ” 代替 “ 硬件布线逻辑 ” 。 程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。 梯形图语言特点： 1每个梯形图由多个梯级组成。 2梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。 当某一梯级的逻辑运算结果为 “1” 时，有假想的电流通过。 3继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 4每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。 5输入继电器受外部信号控制。只出现触 点，不出现线圈。 主要技术性能 用户程序存储容量：是衡量可存储用户应用程序多少的指标。通常以字或 16 位二进制数为一个字，每 1024 个字为 1K 字。 字为单位存储指令和数据。一般的逻辑操作指令每条占 1 个字。定时 /计数，移位指令占 2个字。数据操作指令占 24 个字。 分类 按结构分类 ： 1整体式：是把 组成部分安装在一起或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单一的整体，称之为主机或基本单元、小型、超小型 用这种结构。 2 模块式：是把 基本组成做成独立的模块。中型、大型 用这种方式。便于维修 第 三 章 化工混料控制系统设计 工混料系统的功能分析 按要求该液体混合控制装置由液面传感器 体 A 的输入阀门 体 B 的输入阀门 混合液体的流出阀门 拌电机 M 等部件组成。 控制要求： 1）初始状态 ： 投入运行时，控制液体 A 和液体 B 的阀门 闭，放混合液体阀门开 20 秒，将装置内剩余液体放空后关闭。 2）启动操作： 按下启动按钮 制液体 A 的阀门 开，液体 A 流入装置，当液面上升到 置时，关闭阀门 开控制液体 B 的阀门 液面升高到置时，关闭阀门 拌电机 M 开始转动， 60 秒后，电机停止工作，阀门 开，开始放出混合液体。当液面下降到 置时， 接通变为断开， 20 秒后，混合液体放空，阀门 闭，开始下一周期操作。 3）停止操作： 按下停止按钮 ，在当前的混合操作周期处理完毕后，才停止工作，回到初始状态。 体方案设计 选用 为控制核心，各种开关、电动机和传感器作为主令和执行器件，并附加短路和过载等安全保护措施以及必要的工作指示等完成系统控制。 化工混料 系统总流程如图 3示 初始化注入 A 液注入 B 液搅 拌放出混合计时 20 秒按下 动作 动作时间 60 秒 动作图 3工混料系统总流程图 当装置投入运行后，系统进入初始化 ， 开 20 秒将装置内剩余液体放空后关闭，由 制阀门 开，计时可通过软件实现。 初始化完成后，当系统由 入启动指令后，由 制阀门 开，开始注入液体 A，并通过液位开关 检测其液位，当液位到达 置时，将向 入下一步的转换指令。 作后， 出关闭 开 门信号，开始注入液体 B，并通过液位开关 检测其液位，当液位到达 置时， 作，继续向 入下一步的转换指令。 作后， 出关闭阀门 动搅拌电机（ 信号，同时 行 60 秒计时。 60 秒后，搅拌充分，放出混合液体， 出打开阀门 信号。混合液体是否放干通过液位开关 检测， 始处于闭合状态，当液位低于 置时， 到 断开信号后，开始计时 20 秒，等待剩余液体放完。 20 秒后，若本周期内未按下 止按钮，则自动进入下一个工作周期，若本周期内按下过 系统进入等待启动状态，停止工作。 配 入端口接 别控制系统的启动和停止操作，别接 个液位传感器， 为过载保护输入。 出端口分别控制电磁阀门 开启和关闭， 通断来控制电机启停， 别作为电源指示和过载指示输出。 因此可以得到表 3示的 IO 端口分配表 。 表 3IO 端口分配表 输入 输出点 设备 功能 钮 开触点 启动 钮 开触点 停止 位开关 开触点 液位 003 液位开关 开触点 液位 004 液位开关 闭触点 液位 005 热继电器常闭触点 电机过载保护 磁阀 圈 开 /关 001 电磁阀 圈 开 /关 002 电磁阀 圈 开 /关 003 交流接触器 圈 电机启 /停 源指示灯 源指示 载指示灯 载指示 本设备的选型 选型 根据上述设计可以知道该化工混料 系统 在控制时： 总共用到 12 个 入、输出点位 。 目前， 要有国外的产品：西门子；以及国内产品：三菱 。 同时结合在几年的大学学习中，使用熟练的是三菱 此根据上述输入输出点位数和使用熟练程度，本次毕业设计选用的 号可以 为 三菱 为控制核心。 列 中的一种， 列是三菱 族中最先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强 三菱 列 ： 控制规模： 16256 点。 内置 8K 容量的 储器，最大可以扩展到 16K。 算处理速度 本指令。 在 列右侧可连 接输入输出扩展模块和特殊功能模块。 基本单元内置 2 轴独立最高 20位功能 (晶体管输出型） 。 快速断开端子块，其采用优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。 时钟功能和小时表功能，所有的 都有实时时钟标准。 持续扫描功能，为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。 输入滤波器调节功能，可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中 注解记录功能，元件注解可以记录在程序寄存器中。 在线程序编辑，在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。 关，面板上运行 /停止开关易于操作。 远程维护，远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 密码保护，使用一个八位数字密码保护您的程序。 三菱 列继电器输出部分产品如下： 入点： 64， 64 继电器输出 入点： 40， 40 继电器输出 入点： 32， 32 继电器输出 入点： 24， 24 继电器输出 入点： 16， 16 继电器 输出 入点： 8， 8 继电器输出 根据上述设计要求，选用 入点： 8， 8 继电器输出 就能够满足设计要求。 图 3示： 图 3 其它设备的选型 1、电机 搅拌电动可根据系统需求选用不同型号功率的电动机，转速如要求不高可选用 8 极的三相异步电动机，本系统选用 号的异步电动机。 2、电磁阀 电磁阀（ 用电磁控制的工业设备， 是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。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。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。 电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块 电磁铁 ，哪面的磁铁线圈通电 阀体 就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的 活塞 ，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械 装置 。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。 液体的流入和流出只要求打开和闭合两个状态，所以只需选用通用型的液体电磁阀即可，根据系统需求可选用重庆环茂电磁阀有限公司的 直动式电磁阀。 3、接触器 接触器（ 义上是指能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。它应用于电力、配电与用电。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达 到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。 接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场， 产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。直流接触器的工作原理跟温度开关的原理有点相似。 交流接触器作为电机驱动，由于电机的功率比较小，接触器的额定电流可以选择 12A 的，系统不需 要用到辅助触头，所以可以选用只有一个常开辅助触头的接触器，综合起来选用正泰 接触器作为电机驱动。 4、液位开关 液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。 目前 常用 的液位开关主要有以下几种： 1） 阻式液位开关 2） 电容式液位开关 3） 电缆浮球液位开关 4） 电子式液位开关 5） 压力式液位开关 6） 浮球式液位开关 7） 外贴式超声波液位开关 液位的检测可使用液位开关来实现，本系统选用北京北方华瑞测控技术有限公司的 的侧装式浮球开关。 5、热继电器 热 继电器 是由流入热元件的 电流 产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制 电路 断开，从而使 接触器 失电， 主电路 断开，实现 电动机 的过载保护。 继电器 作为 电动机 的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将 电动机控制电路 断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的符号为 热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。 1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载 特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响 (不动作 )。 2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于 的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。 3、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和 电流互感器 的热继电器。 4、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入电动机绕组的 温度继电器 或热敏电阻来保护。 它由发热元件、双金属片、 触点 及一套传动和调整机 构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的 接触器 线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路 断电，实现了过载保护。 热继电器作为电动机的过载保护，由于电动机的额定电流为 可选择 列，整定电流在 5热继电器。 6、熔断器 熔断器（ 指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。 熔断器是一种 过电流 保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。 使用时，将熔断器串联于被保护 电路 中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对 电力系统 、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当 过载电流 小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用 。 它是 利用金属导体作为熔体串联于 电路 中，当过载或 短路 电流通过熔体时， 因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种 电器 。熔断器结构简单，使用方便，广泛用于 电力系统 、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。 熔断器作为电机和控制电路的短路保护。由于电机的额定电流为 机为频繁启、停，电动机线路的熔断器额定电流选择电机额定电流的 3 倍， 20制线路的熔断器额定电流选择 4A 的即可。 气原理图 如图 3电路由 三相电源供电，交流接触器 为通断控制信号驱动，热继电器 过载保护作用，熔断器 为短路保护 短路保护作用，由 220V 电源供电。控制电路以 核心，输入输出均采用多组汇点式。 + - 000 002 004 003 005001 L 2 L 3 V 1 W 1 U 2 V 2 W 2U 3 V 3 W 3 7 9 11 1315 17 21 23 25 27K 1 K 2 K 3 气原理图 形图的绘制 梯形图（ 用得最多的图形编程语言，被称为 第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯 形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。 软继电器 形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些 存储单元 （软继电器），每一软继电器与 储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为 “1” 状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈 “ 通电 ” ，其常开触点接通，常闭触点断开，称这 种状态是该软继电器的 “1” 或“状态。如果该存储单元为 “0” 状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为 “0” 或 “状态。使用中也常将这些 “ 软继电器 ” 称为编程元件。 梯形图两侧的垂直公共线称为母线 (在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个 左正 右负的直流电源 电压 ，母线之间有 “ 能流 ” 从左向右流动。右母线可以不画出。 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。 将继电器电路转换为功能相同的 部接线图和梯形图步 骤如下： 1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。 2）确定 输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出 外部接线图。 3）确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的位存储器（ M）和定时器（ T）的地址。 4）根据上述关系画出梯形图。 Y 0 0 4M 8 0 0 0Y 0 0 5X 0 0 5 0 3P L S M 0S E T M 1S E T Y 0 0 0S E T M 1R S T Y 0 0 0S E T Y 0 0 1R S T Y 0 0 1S E T M 5R S T M 5S E T Y 0 0 2S E T M 2R S T Y 0 0 0R S T Y 0 0 1S E T M 3R S T Y 0 0 2R S T M 3P L S M 4R S T M 2E N 0 0K 2 0 0X 0 0 0 Y 0 0 0 Y 0 0 1 Y 0 0 2 Y 0 0 3X 0 0 1M 4 M 1 0 3X 0 0 2 0 0 5 0 0 2M 8 0 0 2X 0 0 4工混料控制系统梯形图 序设计 初始化程序由特殊中间继电器 启动，当 入运行时， 断开到闭合后，系统进入初始化过程，由定时器时 20 秒，同时复位 置位 置位 0 秒后，复位 位 始化完毕。 按下启动按钮 通，第 4 逻辑行 合一个扫描周期， 时复位 止时被置位），阀门 开，液体 A 开始注入。 当液体达到 置时， 合，复位 位 门 闭，阀 门 开。 当液体达到 置时， 合，复位 位 于 时为闭合状态，第 24 逻辑行 通开始计时，并且 电，电动机启动。 60 秒之后， 开触头闭合，第 30 逻辑行 位， 位，阀门 合液体流出。 当液体下降到 置时， 闭合变为断开，第 38 逻辑行 断开后接通一个扫描周期，置位 41 逻辑行 电，计时 20 秒。 20 秒后， 开触头闭合，复位 位 出一个扫描周期的脉冲，作为下个周期的自启动脉冲（若为 初始状态， 置位，常闭触头断开，不能输出自启动脉冲），然后复位 根据上述基本控制流程以及上述图中的基本梯形图可以的到下面的基本指令： 四章 常见故障分析与维护 可编程控制器）技术已广泛应用于各控制领域，尤其是在工业生产过程控制中