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1、多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 1 -电气控制与可编程控制器电气控制与可编程控制器课程设计说明书课程设计说明书题目：题目：多种液体自动混合装置的多种液体自动混合装置的 PLCPLC 控制控制 多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 2 -目 录1 课题背景 31.1 课题背景 31.2 研究目的和意义 31.3 本文的主要工作 32 已知情况、控制要求、设计要求 42.1 已知情况 42.2 控制要求 42.3 设计要求 53 总体设计思路 64 程序设计及调试 64.1PLC 的选型及 I/0 分配图 64.2 梯形图、指令表及编程元件明细表 85 电气设计 115.1PLC 外部接
2、线原理图 115.2 多种液体自动混合装置电气元件明细表 126 安装、接线、及系统联合测试12 7 后期工作 137.1 操作过程简要说明 137.2 常见故障及排除方案 137.3 编写并提交（课程）设计说明书 138 尚存在的问题及方案建议 149 课程设计总结 1410 致谢 1511 参考文献 16多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 3 -多种液体自动混合装置的多种液体自动混合装置的 PLCPLC 控制控制1 课题背景1.11.1 课题背景课题背景随着科学技术的猛速发展，自动控制技术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
3、标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，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，以致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自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。随着计算机技术的发展，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。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的
4、稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要.1.21.2 研究目的和意义研究目的和意义在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以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。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合远远不多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 4 -能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸
5、收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点：系统自动工作；控制的单周期运行方式；由传感器送入设定的参数实现自动控制；启动后就能自动完成一个周期的工作，并循环。本系统采用 PLC 是基于以下两个原因：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；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；根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的 PLC 具有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟
6、输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。1.31.3 本文的主要工作本文的主要工作本文首先回顾多种液体自动混合装置的发展过程，说明了种液体自动混合装置的 PLC 控制的重要性和必然性 。然后，讲述了可编程程序控制器的应用，通过论述可编程程序控制器的优点对可控制编程器对多种液体混合装置的控制有一个总体的认识。综合多种液体自动混合装置的控制系统的要求，进行了外部电路的连线和 PLC 程序设计，从部件的选择，流程的分析，程序顺序控制的设计等方面，完成了本次的设计任务。最后，通过对程序液位控制系统的程序的调试，检测，再进行
7、是对系统的更正，使控制系统更加完善，确保系统能顺利运行。2 已知情况、控制要求、设计要求多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 5 -2.12.1 已知情况：已知情况：本题目用 PLC 来模拟并实现多种液体自动混合装置的控制2.22.2 控制要求：控制要求：如图所示为三种液体混合装置，SQ1、SQ2、SQ3 和 SQ4 为液面传感器，液面淹没时接通，液体 A、B、C 与混合液阀由电磁阀 YV1、YV2、YV3、YV4 控制，M 为搅匀电动机，其控制要求如下：1、初始状态装置投入运行时，液体 A、B、C 阀门关闭 ，混合液阀门 打开 20s 将容器放空后关闭。2、起动操作按下启动按钮 SB1，装
8、置开始按下列给定规律运转。(1) 液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器。当液面到达 SQ3 时，SQ3 接通，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门。(2) 当液面到达 SQ2 时，关闭液体 B 阀门，打开液体 C 阀门。(3) 当液面到达 SQ1 时关闭阀门 C，搅匀电动机开始搅匀。多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 6 -(4) 搅匀电动机工作 1min 后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。(5) 当液面下降到 SQ4 时，SQ4 由接通变断开，再过 20s 后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。3、停止操作按下停止按钮 SB2 后，要将当前的混合操作处理完毕后，才
9、停止操作（停在初始状态） 。2.32.3 设计要求设计要求 ：根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求：（1）要求本次设计的控制装置采用 PLC 技术实现;（2）要能完全满足控制要求；（3） 按下停止按钮后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作3 总体设计思路经过对上述设计要求的深入思考后，对系统的设计过程有了一定的构架。具体的想法有一下几点：我做的系统为多种液体自动混合，需要对各种液体的液面的高度监控，因此，需要运用到传感器进行液面高度的监控。各种液体入池的比例需要应用电磁阀控制，入池后的搅拌，则需要电机控制。对各个控件的控制，需要一个完整的控制流程，运用 PLC
10、 技术进行编程，可以实现对各个控件的控制。具体控制方法根据题目要求，按下启动按钮时，A 种液体进入容器，当达到一定值时，停止进入，B 种液体开始进入，当达到一定值时，停止进入 C 种液体开始进入，当达到一定深度停止所有液体进入。搅拌机进行搅拌，一分钟后搅拌均匀，停止搅拌，放出液体。经 20s 后停止放出，按停止键停止操作。液体的进入和放出，需要电磁阀的控制，液面的深度需要传感器的控制。 4 程序设计及调试多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 7 -4.14.1 PLCPLC 选型及选型及 I/OI/O 分配图分配图根据设计要求、控制要求，选定 PLC 的型号为：FX1NFX1N 系列系列它是
11、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/0 分配。输人 X0：启动按钮 X1：限位开关 SQ1 X2：限位开关 SQ2X3：限位开关 SQ3X4：限位开关 SQ4X5：停止按钮 输出Y1:液体 A 控制阀门 YV1Y2：液体 B 控制阀门 YV2Y3：液体 C 控制阀门 YV3Y4：D 口控制阀门 YV4Y5：搅拌机控制 M 多种液体自动混
12、合装置的 PLC 控制84.24.2 编程编程 PLCPLC 多种液体自动混合装置程序工作过程简析、编程元件多种液体自动混合装置程序工作过程简析、编程元件明细表明细表梯形图多种液体自动混合装置的 PLC 控制9多种液体混合自动装置指令表如下：多种液体自动混合装置的 PLC 控制10PLC 编程元件明细表：编程元件编程元件作用作用X0起动开关X1触发液面传感器 SQ1X2触发液面传感器 SQ2X3触发液面传感器 SQ3X4触发液面传感器 SQ4X5 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
13、T0电动机转动定时T1混合液流出定时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 置位多种液体自动混合装置的 PLC 控制115 电气设计5.15.1 PLCPLC 外部接线原理图外部接线原理图M105使计时器 T1 计数多种液体自动混合装置的 PLC 控制125.25.2 多种液体自动混合装置电气元件明细表多种液体自动混合装置电气元件明细表参考电气控制与 PLC 应用 （胡汉文 丁如春主编，人民邮电出版社，200
14、9.5）第 9 章设计样例，拟定本顺控设备电气元件明细表如表 2 所示。序号序号文字符号文字符号名称名称型号型号规格规格单位单位数量数量备注备注11#PLC1 号 PLCF1N-240M8 路输入8 路输出台1求是生产6 安装、接线、及系统联合测试按照电气设计图完成接线，对程序系统与电气系统进行联合测试，详细步骤略。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止多种液体自动混合装置的 PLC 控制137 后期工作7.17.1 操作过程简要说明操作过程简要说明本实验在试验箱上模拟了多液体自动混合装置的工作过程，用按钮代替液 面出发开关，用信号灯表示阀门和电动机的工作状态（1）启动开接通时，系统开始工作，电磁阀 YV打开 A 液体注入（Y1 灯亮） 。当起动开关断开时，信号灯运行完一个周期后才熄灭。（2）当液体液位到达 SQ3 位置时，触动开关 X3，电磁阀 YV2 打开 B 液体注入， （Y2 灯亮） 。（3） 当液体液位到达 SQ2 位置时，触动开关 X2，电磁阀 YV3 打开 C 液体注入， （Y3 灯亮） 。（4） 当液体液位到
