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1、. . . 基于PLC的液体溷合控制本科毕业设计摘要本文以两种液体的混合罐装控制为例，将两种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。并形成循环状态。液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设别动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。设计以液体混合控制系统为中心，从控制系统的硬件组成、软件选用到系统的设计过程(包括设计方案、设计要求、梯形图设计、外部通讯等)，PLC的产生和定义、过程控制的发展， FX2N系列可编程控制器的硬件掌握，PID
2、参数的整定及各个参数的控制性能的比较，整个系统各个部分介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来精确控制各项参数，旨在对其中的设计和制作过程做简单的介绍和说明。关键词：液体混合系统 周期控制 梯形图 FX2N系列PLC PID参数 PID指令AbstractThe request is to a certain proportion by the three liquid mixture,stirring after the motor to reach a certain temperature can be mixed containers of liquids output,and fo
3、rm a cycle.Liquid hybrid systems of control designed taking into account the continuity of its action and charged with various equipment moves between the interrelated,and for different working conditions,and make the appropriate motor control output,thus realizing the liquid hybrid systems from the
4、 first liquid added to the mixture to complete the output of such a cycle control of the program.Designed to liquid mixed as the central control system,control system from the hardware components,software system to choose the design process (including design,design process,design requirements,the la
5、dder design,external communications link,etc.),PLC creation and definition, process control development, FX2N series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison,the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process
6、control commands PID instruction to control the parameters precisely.Which seeks to the design and production process of doing brief introduction and description.Keywords：.Liquid hybrid systems cycle control ladder design FX2N series PLC PID parameters PID instruction目 录摘要- 1 -ABSTRACT- 1 -绪论- 4 -元件
7、介绍及硬件电路设计- 12 -3.1 三菱PLC控制系统- 12 -3.1.1 CPU模块- 13 -3.1.2 I/O模块- 13 -3.1.3电源模块- 14 -3.4 电磁流量计- 16 -3.5模拟量输入输出模块- 17 -4.1 软件设计思想- 20 -4.2 PID调节的各个环节及其调节过程- 22 -4.2.1比例控制及其调节过程- 23 -4.2.2比例积分调节- 23 -4.2.3比例积分微分调节- 23 -4.3 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用- 24 -4.4 在PLC中的PID控制的编程- 25 -4.4.1回路的输入输出变量的转换和标准化- 25 -4.5变量
8、的围- 27 -5.1 硬件调试方法- 28 -5.1.1 常见的硬件故障- 28 -5.1.2系统常见故障分析及维护- 29 -结论- 31 -参考文献- 32 -第一章 绪论1.1 课题的背景与意义1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车（GM）公司提出了公开招标方案，设想将功能完备灵活通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题的“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用控制器，使人们不必花费大量的经历进行计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。这个方案首先得到了美国数字设备(DEC)公司的积极相应，并中标。该公司于1969年
9、研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC（有的称为PC），并在GM公司的汽车自动装配线上试验获得了成功。这种新型的智能化工业控制装置很快在美国其他工业控制领域推广应用，至1971年，已成功地将PLC用于食品、饮料、冶金、造纸等行业。1.2 课题的应用与展望PLC是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，一经出现，由于他的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国外工程技术人员和工业界厂商的吉大关注，生
10、产PLC的厂家云起。随着大规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。近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。为了提高生产质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，场频生产正在哦想缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。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为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，一直现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求
11、该系统要具有配料精确、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。所以为了帮助相关行业，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，液体混合自动配料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、了解不同公司的可编程序控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化工业中，便于学以致用。1.3 课题举例简介 采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性。度提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同
12、时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业场频质量的波动，因此具有广阔的市场前景。用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金机械纺织轻化工铁路等行业几乎都需要到它，如灯光照明，机床电控食品加工印刷机械电梯自动化仓库液体混合自动配料系统，生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代产同的继电器控制。本次设计是将PLC用于多种液体混合灌装设置的控制，对学校与使用是很好的接结合。本设计的主要研究围及要求达到的技术参数有（1）是液体灌装机能够时限安全、高效的灌装；（2）满足灌装的各项技术要求；（3）具体容包括多种控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障的分析等等。恩课题应解决得主要问题是
13、如何使PLC在液体混合过程中实现控制功能，在相关的研究文献报道中用PLC对灌装机进行控制的研究上不多见，以致人们难以根据它的具体情况、正确的选用参数进行那个系统控制、也就是难以满足提高质量和效率、降低成本的要求，本设计就是基于以上我能提进行的一些探索。整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）及其他相关标准和规编写。设计原则主要包括：工作条件；工程队电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济合理合用，减小设备成本。方案的选择、元器件的选型时更多的考
14、虑新技术、新产品。控制由人工控制到自控控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。对于本课题来说，如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新的控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。第2章 设计方案与论证2.1总体结构设计 2.1.1总体设计分析本设计的液体混合装置主要完成两种液体的自动按比例定
15、量混合搅拌并控制温度对其加热，此装置所需要的控制的元件有：其中L是超声波液面传感器，随液位高度而线性变化。DA和DB分别为控制A液和B液流速的电动调节阀，M为搅拌电机，T为PT-100温度传感器探头，H为加热器，另外还有控制电动机的一个交流接触器,用作显示温度和液位高度的数码管显示器。A液B液电动调节阀DA、DB温度传感器T搅拌器M加热器HM混合液体排除电磁阀Y1液体混合自动控制装置系统图 2.1.2系统操作流程(1) 初始状态初始状态容器是空的，各个阀门均关闭状态，具体是电磁阀Y1为关闭状态，电动调节阀DA、DB开度为零，加热器H为停止加热状态，温度传感器T和液位传感器L随启动按钮开始检测当前温度值，搅拌器电机M为停止工作状态。(2) 启动操作按下启动按钮S1，开始下列操作：温度传感器T、液位传感器L和流量传感器S开始检测当前罐温度、液位和管道的液体流量，将数据分别送至输入模块和模块，并在各自二次仪表的显示屏上显示出来；DA的开度开始随模块的输出变化而变化；待液位将到达指定位置，如10cm时
