基于PLC的物料混合装置的设计1

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'基于PLC的物料混合装置的设计1'
攀枝花学院Panzhihua University本科综合课程设计(论文)物料混合装置PLC控制系统设计院(系): 机电工程学院 专 业: 机械设计制造及其口动化班 级: 机制三班 学生姓名: 龙良均 学号:201010601123指导老师: 谭 兴 强 2013年 12月 17日摘要PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置,也可以说它是一种用程序 来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展,可编 程序控制器PLC已在工业控制屮得到广泛应用,而且所占比重在迅速的上升。PLC 主耍FtlCPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌 设备,使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性,为 搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。木文所介绍的多种液体混 合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作,具有断电记忆功能,复电后可以继 续运行。另外,PLC还有通信联网功能,再通过WINCC组态,可直接对现场监控、 更方便工作和管理。关键词:可编程序控制器PLC;液位传感器;定时器;目录第一章引言 1第二章总体方案设计 2第三章硬件设计 53」硕件选型,根据PLC的输入、出点数,控制功能选择适用型号的PLC....53.1.1 PLC机型选择 53.1.2 PLC容量选择 63.1.3 I/O模块的选择 73.1.4电源模块的选择 83.1.5设备型号选择 93.2外部接线图 103.3系统安全设计,可靠性、实用性强 10第四章程序设计 114」设计程序的流程图 124.2 I/O分配表 134.3控制程序设计,最大限度的满足被控对象的控制要求 134.3.2程序设计 错误!未定义书签。第五章人机界面设计 155」设计思想,使计算机在人机界而上适应人的思维特性和行动特性 155.2 I田i面组态,包括对变量、I田i面、动I田i、报警、用户管理、数据记录、趋势图、配方、报表、运行脚木和以太网通信的组态 16第六章系统调试 186」系统模拟调试,在编程软件和仿真软件对控制程序调试 186.2系统联机调试,WINCC画面中对整个系统进行运行和调试 18第七章总结 197.1本设计的整体内容和要求 197.2本设计的功能和优点 197.3木次设计的心得体会 20结论 21致谢 22参考文献 23第一章引言1.1传统的物料混合设备的控制存在的问题鉴于搅拌设备的广泛应用,随着近年来工业技术的发展,流体混合技术在上 世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对丁常规搅拌桨在低粘和 高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时 间等宏观量进行实验研究。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合休系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是 十分危险的,至今仍然需耍通过逐级放大来达到搅拌设备所耍求的传质、传热和 混合。这种方法不但耗费巨额的资金和犬量的人力物力,而且设计周期很长。据 统计,在工业高度发达的美国,化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损 失每年约为10—100亿美元。I大I此,从更微观更本质的角度,例如采用先进的测试手段和建立合理的数学 模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场,不仅对开发新型搅拌设备,而且 对搅拌设备的优化设计具冇十分重要的经济意义,对放大和混合的基础研究具冇 现实的理论意义。1. 2引入PLC來实现其物料混合设备的控制功能木设计基于采用可编程序控制器(PLC)的设计方案,实现对液体混合搅拌 的控制。以PLC S7-200为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等, 设计屮可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时,从而满足 其控制要求。根据控制要求,可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题。这样就可以 先按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图,然后在根据顺序功能图 画梯形图,最后再用仿真软件对其进行调试仿真。这样就可以实现PLC对混合搅 拌控制程序的设计。第二章总体方案设计2.1总体方案论证,系统是将计算机技术、PLC、网络技术和工业自动化技术紧 密结合起来,采用分布式的数据采集,集中式的数据处理。就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的耍求:继屯器控制系统、单片 机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。(1) 继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继屯器串接在控制屯路中根据主屯路中的 电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作,以实现电力拖动装置的自动 控制及;。系统复杂,在控制过程屮,如果某个继电器损坏,都会影响整个系 统的正常运行,查找和排除故障往往非常困难,虽然继电器本身价格不太贵,但 是控制柜的安装接线工作量大,因此整个控制柜价格非常高,灵活性差,响应速 度慢。(2) 单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路,机构上包括CPU、存储器、定时器和 多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能,成为功控领域、 尖端武器、日常生活屮最广泛的计算机Z-o但是,单片机是一片集成电路,不 能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成 电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。(3) 工业控制计算机控制工控机采用总线结构,各厂家产品兼容性强,冇实时操作系统的支持,在要 求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高,将它用于开 关量控制冇些大材小用。冃其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插 座,直接从印刷电路板上引出,不如接线端子可靠。(4) 可编程序控制器控制可编程序控制器配备齐种硬件装置供用户选择,用户不用H己设计和制作硬 件装置,只须确定可编程序控制器的硬茧配制和设计外部接线图,同时采用梯形 图语言编程,用软件取代继屯器屯器系统中的触点和接线,通过修改程序适应工 艺条件的变化。可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起來的一种新型工业控制系统, 起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器、时间 继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也 通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控 制功能、还貝有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等 多种性能,是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性 高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。故选 择PLC來实施本次设计。(1) 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它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) 运动控制PLC可
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