基于组态软件的液体混合器PLC控制设计【含6张CAD图纸、说明书】【GC系列】
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含6张CAD图纸、说明书
GC系列
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GC
系列
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购买设计请充值后下载，，资源目录下的文件所见即所得，都可以点开预览，，资料完整，充值下载可得到资源目录里的所有文件。。。【注】：dwg后缀为CAD图纸，doc,docx为WORD文档，原稿无水印，可编辑。。。带三维备注的都有三维源文件，由于部分三维子文件较多，店主做了压缩打包，都可以保证打开的，三维预览图都是店主用电脑打开后截图的，具体请见文件预览，有不明白之处，可咨询QQ:414951605===========题目最后备注XX系列，只是店主整理分类，与内容无关，请忽视
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一、选题依据1、研究领域机电工程2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值混合多种原材料是一种基本的加工方式。随着社会的发展，提高产品质量， 缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求已经成为多数企业不断努力的目标。另外，在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分，但由于这些行业中多是易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。而且，这些行业的生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所有为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目的，液体混合器势必就是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产中 PLC 的应用，了解有关可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，便于学以致用。本课题从以 PLC 为基础实现液体混合器自动控制的角度进行讨论。在对液体混合器急速需求的今天，在相关的研究文献报道中用 PLC 对液体混合器进行控制的研究有限的前提下，对以 PLC 为基础的液体混合器的研究有重要的意义。3目前研究的概况和发展趋势液体混合器是食品业、化工业、制药业等行业必不可少的设备。当前各生产以及科研领域所应用的液体混合器大致分为三类：动态液体混合器、静态液体混合器、微液体混合器。动态液体混合器：用于高粘流体混合的高效动态混合器,不但对流体具有很强的剪切作用.而且有分流、剥离配位、挤压捏合等综合作用,并且多数具有三维混合功能。代表性的动态混合器有以下三种:(1)行星齿轮动态混合器由螺杆计量段过来的带状物料,被强制扯为多股挤入啮合的齿轮间隙中,行星轮象辗轮一样将其辗成条片状物.物料在混炼区里,不断地被翻转辗伸,经受强烈的剪切、挤压作用。这种动态混合器径向尺寸较大,结构较为复杂。(2)动静齿圈式动态混合器动静齿圈式动态混合器的结构，它由动齿圈和静齿圈组成,动静齿圈一件件依次交替重叠组装起来.熔体在流经动静齿构成的混合区时,受到的剪切是脉冲式,即当相邻动静齿圈上的相邻齿相向运动到贴近时,对熔休形成一次脉冲剪切。由于动静齿圈的齿数较多,这种咏冲剪切颇率很高,加速了对物料的混合作用。料流流经动静齿圈的齿槽时被分流, 由于齿圈的相对转动,由齿槽流出的物料不断地被“剥离”,产生宏观迁移,这对混合极为有利。(3)月牙槽型动态混合器15月牙槽型动态混合器芯轴表面上开有多排沿圆周均布的月牙形槽，在相对应的机筒内，重叠装入多个圆圈，其上也开有均布的半月牙形槽，当相邻的两个圆圈组装后， 在其内圆表面上就形成了多个均布的月牙形槽。由于芯轴上和圆圈十二的月牙槽相互错开,流体在沿月牙槽轴向流动时,将产生沿半径方向的流动。山于芯轴的转动,流体从一个牙槽中流出的瞬间.被剥离到另一个牙槽中,同时也经受剪切作用.这对高粘流体的混合十分有利。静态混合器：静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。该设备应用广泛，不可拆卸。常见静态液体混合器主要有以下五种：（1） SV 型静态混合器SV 型单元是由一定规格的波纹板组装而成的圆柱体，技术特性：最高分散程度为： 1-2 m，液液相及气气相不均匀度系数为：s X15%。适用于粘度102 厘泊的液液、液气、气气的混合乳化，反应、吸收、萃取、强化传热过程。dh3.5 适用于粘度102 厘泊清洁介质dn5 应用介质可伴有少量非沾结性杂质（2） SK 型静态混合器单元由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成，它的技术性能：最高分散程度10um，液液、液固相不均匀度系数 s X5%。适用于化工、石油、制药、食品、精细加工、塑料、环保、合成纤维、矿治等部门的混合、反应、萃取、吸收、注塑、配色传热等过程。对较小流量并拌有杂质或粘度106 厘泊的高粘性介质成为适用。（3） SX 型静态混合器单元由交叉的横条按一定规律构成许多 X 型单元，技术特性：混合不均匀度数为s X15%。适用于粘度104 厘泊的中高粘度液液反应、混合、吸收过程或生产高聚物流体的混合、反应过程，处理量较大时使用效果更佳。（4） SH 型静态混合器单元是由双孔道组成，孔道内放置螺旋片，相邻单元双孔道的方位错位 90，单元之间设有流体再分配室。技术特性为：最高分散程度为：1-2mm，液液相的不均匀度为：s X15%。适用于精细加工、塑料、合成纤维、矿治等部门的混合、乳化、配色、注塑纺丝、传热等过程，对流量小、混合要求高的中高粘度（106 厘泊）的清洁介质尤为适合。（5） SL 型静态混合器单元由交叉的横条按一定规律构成单 X 形单元，技术特性为液液、液固相混合，不均匀度系数 s X5%。适用于化工、石油、油脂等行业粘度量106 厘泊或伴有高聚物介质的混合，同时进行传热、混合和传热反应的热交换器、加热或冷却粘性产品等单元操作。微液体混合器：在分析化学和生命科学方面，系统的微型化是大势所趋。随着基于塑料基底的微细加工技术的快速发展，微流控在生物芯片实验室中具有越来越重要的作用。在两股或多股流体进行化学反应时，必须解决它们之间的有效混合，因而微混合器是微流控中的重要组成部分。微混合器还可以作为传感器进行环境检测。除了传感和分析领域的应用，微混合器还可以用于不互溶液体的扩散并形成微液滴。总之微混合器是当今国际研究的前沿领域，具有非常广阔的应用前景。其主要分为以下几种：（1）被动混合器：被动混合器多采用在微通道中引入各种微结构来促进混合。根据不同的混合特征又可以大致分为分层流微混合器、混沌对流微混合器等几类。一般来说，分层流微混合器在较低的 Re 数和 Pe 数的情况下工作较好，而混沌对流微混合器可以工作在较广的 Re 数范围。（2）主动微混合器：主动混合器主要是通过外力产生混沌水平对流，它在微混合中非常有效，仅需很短的混合距离。文献报道的主动混合器有超声制动混合器，声波气泡混合器，基于电润湿的液滴混合器，磁力微混合器和电动效应微混合器等。（3）新型混合器：微混合技术作为一个多学科交叉的新兴技术，其系统的设计、制造、检测等问题还有待深入研究，要攻克的难点也很多，比如如何提高混合的灵敏性、加强混合技术与其它单元过程的集成等。但它的发展会为化学或生物化学等领域提供一个很好的平台。同时，微流控系统的发展趋势也会促进简单有效的混合器的出现。另外有关于 PLC 的应用。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：(1)开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC 采用相应的 A/D 和 D/A 转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(3)运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(4)数据处理 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(5)通信及联网PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。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 PLC 的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC 在我国将有更广阔的应用天地。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题(1) 液体混合器控制系统设计(2) 液体混合器控制系统 MCGS 组态设计2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）通过查阅资料，首先介绍说明可编程控制器 PLC 的产生，以及国内外可编程控制器 PLC 的现状和以后的发展趋势。重点突出分析可编程控制器 PLC 的优越性。再对 PLC 控制步进电机进行整体的规划和设想，最后把组态软件与液体混合器的 PLC 控制系统相结合。论文写作大纲：1.绪论1.1 课题的背景1.2 本题的研究内容1.3 目前的研究概况和发展趋势2.液体混合器 PLC 控制系统设计2.1 PLC 可编程控制器简介及选择2.2 液体混合器结构设计2.3 液体混合器控制系统设计2.3 程序设计2.4 电路原理图3. MCGS 在液体混合器控制系统中的应用3.1 MCGS 的概述3.2 工程的建立3.3 工程画面的创建3.4 动画的连接3.5 组态运行5.总结3.本论文（设计）预期取得的成果(1) 液体混合器控制系统设计方案(2) MCGS 液体混合器控制系统组态设计三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；对 PLC 编程语言和程序结构进行研究，最终与液体混合器结合，设计适合的控制程序，最终完成 PLC 对电镀控制的研究工作。2.论文（设计）进度计划第 1 周：查阅相关文献资料，了解设计内容；第 2 周：初步方案设计；第 3 周：总体方案设计；第 4 周：撰写并完善开题报告；第 5 周：液体混合器 PLC 控制初步设计； 第 6 周：液体混合器 PLC 控制设计；第 7 周：液体混合器 PLC 控制设计； 第 8 周：触摸屏组态控制初步设计；第 9 周：触摸屏组态控制设计；第 10 周：触摸屏组态控制设计；第 11 周：绘制相关图纸；第 12 周：绘制相关图纸；第 13 周：撰写设计说明书；第 14 周：完善毕业设计各项内容，准备答辩。四、需要阅读的参考文献1 冯清秀,邓星钟,周祖德.邓坚机电传动控制M.武汉:华中科技大学出版社,2011.2 李江全.组态软件MCGS 从入门到监控应用 35 例M.石河子:电子工业出版社,2015.3 王华忠.工业控制系统及应用-PLC 与组态软件M.机械工业出版社,2002.4 秦健,国海东,谭雪峰.基于组态王的液位 PLC 控制系统的设计J.化工学院学报,2006,23 (1):56-58.5 芦志强,王凌睿.基于 PLC 和组态软件的二氧化碳自动灭火系统软件设计J.中国水泥,201 7,(10):94-95.6 谭雪峰.基于组态王的液位PLC 控制系统的设计J.技术与教育,2005,(2):13-15.7 毛新红.基于组态软件的西门子 PLC S7-200 锅炉炉温控制系统的教学仿真实现J.工业控制计算机,2013,26(9):147-148.8 张呈彬,基于PLC 和组态软件的多层电梯控制系统设计J.机电技术,2013,(2):158-159 马国华,监控组态软件及其应用J.智能建筑与城市信息,2001,(10):5-5.10邹伟,杨平,徐德.基于MCGS 组态软件的上位机控制系统设计J.制造业自动化,2008,30(1 2):103-108.11龚仲华.S7-200/300/400PLC 应用技术M.人民邮电出版社,2008.12 Al-Khudairy TF.,Al-Baker MAJ.,Al-Hashemy BAR. Design of a VMEbus-based programm able logic controller (PLC) J. Microprocessors and microsystems,1998,21(5):3 29-336.13 Xingqiao Liu,. A fuzzy-PID controller with adjustable factor based on S7-300 PL C J. International Journal of Modelling, Identification and Control,2009,7 (4):371-37514 Mohammad K. Abuzalata. A Practical Applications of Virtual PLC using Lab VIEW S oftware J. Research journal of applied science, engineering and technology,2 013,5(23):5677-5682.附：文献综述文献综述我国混合机制造业有着悠久的历史和雄厚的基础，国产混合机已经在各个不同领域得到应用并经过验证，有些混合机还出口国外，得到国外用户的认可并受到好评， 应该说我国混合机制造业在国内外市场仍然有着巨大的发展空间。混合机是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。常用的混合机分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。气体和低粘度液体混合器特点是结构简单，且无转动部件，维护检修量小，能耗低。这类混合机械又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种。混合机配件主要有耐磨合金材料制造，包括高速搅拌刮刀、搅拌翅、耐磨衬板， 搅拌臂，搅拌铲、行星铲、搅拌犁刀、搅拌棒、搅拌耙等中、高黏度液体和膏状物的混合机械一般具有强的剪切作用。热塑性的物料混合机械主要用于热塑性物料（如橡胶和塑料）与添加剂混合；粉状、粒状固体物料混合机械多为间歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的机械，如轮辗机等。机械搅拌器的运动部件在旋转时也会对液体产生剪切作用，液体在流经器壁和安装在容器内的各种固定构件时，也要受到剪切作用，这些剪切作用都会引起许多局部涡流扩散。对于密度、成分不同、互不相溶的液体，搅拌产生的剪切作用和强烈的湍动将密度大的液体撕碎成小液滴并使其均匀地分散到主液体中。当今时代饮料生产、酒厂配液等等行业都离不开液体混合装置。液体混料比例的精确性和均匀性是产品质量的关键,同样也是产品品质一致性的保障。传统的液体混合装置完全由人工操作,无论在配料、混料等阶段都存在诸多不确定因素, 产品质量无法保证, 废品多、人工投入大。基于继电接触器控制的液体混合装置也由于继电接触装置自身的缺点如经常维修,抗干扰能力差以及系统升级改造困难等等, 对产品质量和生产效率也难于提高。可编程控制器是专为在工业环境下而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有储存器、可以编织程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛发展，可编程控制器技术广泛应用于自动化控制领域。可编程序控制器以其高可靠性的操作简便等特点，已经形成了一种工业控制趋势。可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术，自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC 在硬件配置，软件编程，通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。 由于自动化可以节省大量的人力，物力等，而 PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好，实用性强，硬件配套齐全，编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用 PLC。本次设计采用SIMATIC S7-200 系列PLC ，其具有许多优点,如, (1)可靠性高, 抗干扰能力强, 适于恶劣环境; ( 2 )体积小, 功耗低;(3)编程简单,可在线调试;(4)通信能力强等等。这些优势使得它适用于各行各业、各种场合中的检测及自动化控制的需要。其强大功能使其无论在独立运行中, 或相互联成网络皆能实现复杂控制功能, 具有极高的性价比。本文提出一种新型的液体混合系统设计方案,该系统采用的西门子SIMATIC S7-200 系列PLC 作为系统核心控制器, 摒弃了原有人工方式的不足, 与继电接触器系统相比降低了故障率, 从而保证了产品质量, 提高了工作效率。PLC的编程是我们整个设计最主要的一部分，我们的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照课本要求和教科老师的指导来编写的，所以整个编写的过程是相当严谨的。而且我们编写程序之前对电镀生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计师比较好的。组态软件作为用户可订制功能的软件平台工具，是随着分布式控制系统及计算机控制技术的日趋成熟而发展起来的。是 DCS 的商品化应用促进了组态软件的概念的普及。随着微处理器及个人计算机技术的飞速发展，自动化监控设备的价格得以大幅度降低，体积也逐渐缩小，另外，计算机网络技术的发展使得监控设备之间的互联通信变得简便易行。所有这一切都促进了监控组态软件的普及与推广，同时监控组态软件也促使自动化技术走出工业应用的狭小范围，积极向楼宇自动化、家庭自动化、农业自动化、环境（监测、保护）自动化等领域渗透，加快整个社会的信息化步伐，提高自动化工程的工作效率，减少系统的维护和升级费用。目前自动化产品呈现出智能化、小型化、网络化、PC 化、低成本的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的网络结构、硬件规范。这使得自动化系统的“水平”和“垂直” 集成变得更加容易。监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带，是自动化系统中重要的组成部分。MCGS 是用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件。它能够基于 Microsoft 的各种 32 位 Windows 平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。MCGS 嵌入版组态软件的主要特点有1.容量小：整个系统最低配置只需要极小的存贮空间，可以方便的使用 DOC 等存贮设备；2.速度快：系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种高速采集
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