plc课程设计(多种液体自动混合装置的PLC控制)概述

1、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 目录 第一章概

2、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

3、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 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

4、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-48 PLC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，

5、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。 ( YV2 图21三种液体混合的装置结构图 SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-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

6、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

7、从而达到控制效果。 2.2 PLC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/O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

8、关SL2 Y4: D 口控制阀门 YV4 X4:限位开关SL1 丫5: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/O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-1540 C /湿度w 90% 3) EJ15系列电动机效率高、节

9、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 L2 1.3 QS ! i 应 图2-3搅拌电动机的主电路 2.4 PLC外部接线图 COM- TOOb Yooe 1003 1004- raos 图2-4 PLC外部接线图 SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-SL1 第三章软件电路设计 3.1液体混合装置程序流程图 启动 开阀门YV1,Q0.0, 输入液体A _ _液体到SL1位 _液体到SL2位 任务2 关阀门YV1,Q0.0，开阀门YV2,Q0.1 ”输入液体B _液体到SL3位 任务 关阀门YV2，Q0.1,开阀门YV3,Q0.2 输入

10、液体C 液体到SL4位 搅拌时间到 5 关阀门YV3,Q0.2,启动搅拌机Q0.3 停止搅拌机，Q0.3,开阀门YV4，Q0.4 输出混合液体D 传感器SL4,SL3,SL2,SL1相继复位 混合液体低于SL1 任务6 -一延时时间到 卜启动输出延时 任务7 关阀门YV4,Q0.4,容器排空 按下停止按钮 处理完当前循环周期任务 图3-1液体混合装置程序流程图 01卜 Y1004 Ml 05 KOO 5 SETM2QQ TtSTYOOI RSTYUOf 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 0 1 2 3 4 5 e ? g 9 10 11

11、12 14 15 16 1? 13 19 21 22 23 21 25 艸 28 29 30 81 82 33 U 訂 3 39 40 4 4? 3.4 多种液体混合自动装置指令表如下: 川， II 4 4 4 -Hu u_ TJ叮川 rr T- rr- nu *s- n* hu CJ- oul .o KBO r9 nu RSI nu IL RSI END ftiu Ln- o o o-j co 4 o rtu _nu _nu nu nu XD龍曲YDYGYD 5 o- o o flu o M M M co -u nu nu o- llYDXDMI Do o o M* OL 2- 1 nu _

12、o -nu YD汕Ml nu CM Do n- _uo .1. OL OL nu flu *u nu YD汕mim Ho Do 5 Do _b (Jo Ru Do Tn LDSETRSTRSTRSTSET SEJ LDRSTLJD ANCSETLDPOJr RST SETLDPOUT ST SETLDPolJTLtl SET OIJT RSTNOPNOP NopID 多种液体自动混合装置PLC编程原件明细表如下 表3-1多种液体混合自动装置指令表 多种液体自动混合装置PLC编程原件明细表 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

13、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 TO 电动机转动定时 T1 混合液流岀定时 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

14、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

15、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 【1】 张文明， 全自动液体灌装机，机电一体化，2003 【2】 张桂香、 马全广，电器控制与PLC应用，化学工业出版社， 20