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1、本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计） 题 目：可编程控制器在微波测湿控制系统中的应用研究内容摘要本文介绍了以三菱 FX 系列可编程控制器（又称 PLC）为控制系统，选用三菱 FX2N-4AD A/D 转换模块、英国 HYDRONIX 微波测湿仪等元器件组成的湿度控制系统，实现了 PLC 技术在干性混泥土湿度的控制。分析和比较单片机控制和 PLC控制的优缺点，结合实际情况，设计出一套以 PLC 为大脑的控制系统，通过改变控制方式来达到提高工作效率，减少故障的发生概率，同时针对改造过程中所出现的问题提出了解决的方法。关键词： 可编程控制器； A/D 转换模块 ；微波测湿系统
2、；混凝土湿度控制目录内容摘要.I引 言.11 问题的提出与分析.22 解决问题的要求及主要元器件的选择.32.1 对新系统提出的几点要求.32.2 湿度检测探头与控制系统的选择.33 系统方案的设计.53.1 电器元件选用说明及元件功能.53.2 总体方案设计示意图.73.3 测湿控制器的组成.74 系统硬件的设计与安装.84.1 操作面板的设计.84.2 PLC 安装设计 .84.2.1 PLC 工作环境的要求 .84.2.2 PLC 的安装 .94.3 HYDRO-MIX V 探头的安装 .94.4 湿度显示仪表 AS154 的安装设置.104.4.1 按键功能说明.104.4.2 AS1
3、54 调校 .114.5 电气安装接线.124.6 其它硬件设备具体选用型号,安装位置.125 程序的设计.135.1 程序设计的思路.135.2 控制方法.135.2.1 手动控制.135.2.2 半自动控制.135.2.3 全自动.135.3 自动控制流程图.145.4 PLC I/O 分配 .145.5 编程说明.156 系统的调试.256.1 检查接线.256.2 上电试验.256.3 调试过程中碰到的问题.257 结 论.268 致 谢.27参考文献.28附录 1:电气接线图 .29附录 2:硬件设备具体选用表 .32附录 3:主要软元件表 .33附录 4:控制面板 .34附录 5
4、程序指令表 .35引 言可编程序控制器，英文为 programmable controller 简称 PC，又称 PLC，是以微电子技术、自动控制技术和通讯技术相结合的一种新型的、通用的自动控制装置。多年来，PLC 从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。PLC 的编程类似继电控制梯型图，且具有在线修改能力，功能易于扩展。 PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来
5、越大的作用。1 问题的提出与分析公司现状：公司有一台里立轴式搅拌站，采用时间继电器控制混泥土的加水时间。 原系统在运行中存在的问题：原系统采用改变水泵的开启时间来控制混凝土水分的含量，由于沙，陶粒等原料为露天堆放，其含水率随气候和时间的不同变化很大，尤其在夏天晴雨交替更加明显。加上公司生产所采用的是干硬性混凝土，对含水率要求比较高，混凝土中水多了产品表面塌陷，缺棱少角，合格率低，水少了，表面粗糙，容产生裂纹，强度降低。所以用时间继电器加水无法满足要求，一直采用人工点动加水，然后用手抓取混凝土，检查湿度，凭经验控制混凝土的含水率，效率低，误差大，针对上述情况，经公司领导研究决定，要求拿出方案解决
6、混凝土加水难的问题。2 解决问题的要求及主要元器件的选择 2.1 对新系统提出的几点要求经过与生产人员、品质部人员的商讨，对新系统提出几点要求:a:湿度可设定b:有湿度显示c:湿度误差要求0.2d:操作简单2.2 湿度检测探头与控制系统的选择目前混凝土在线湿度检测的方法大致有电阻法，电容法，红外线法，微波法等几种。表 2.1 是测湿方法优、缺点的比较:表 2.1 测湿方法优、缺点的比较测湿方法测湿方法优点优点缺点缺点电阻法，电容法价格便宜精度低（因为湿料的导电率不仅与含水率有关，而且与水中所含盐类离子浓度有关）红外线法精度高价格贵，测量精度受周围环境温度的影响微波法精度高，不受材料颜色，温度，
7、颗粒和像盐分等污染的影响价格高通过对优、缺点的分析与比较,决定采用微波测湿传感器。控制系统的选择在现代工业化中，随着大规模电路的出现，单片机的功能变得强大，它在各个领域的应用也得到迅猛的发展，具有体积少，功耗小等优点广泛应用于智能仪表，过程控制，机电一体化中，但抗干扰能力差、对软、硬设计要求高。由于湿度控制器安装在搅拌机控制室内，周围有如搅拌主机，提升电机等大功率电机，对其改造存在不利因素。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用 PLC 构成的控制系统，和同等规模的继电接触器系统相
8、比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。控制要求可以随时修改，采用 PLC 控制系统,配以专用的 A/D 转换模块，可实现现场控制的要求，综合各方面的考虑，决定采用 PLC 控制系统。3 系统方案的设计 3.1 电器元件选用说明及元件功能新控制系统选用的主要硬件如下，(详见附录 2)，表中列出了本次改造电气元件的代号、名称、型号、安装位置。系统主控制采用三菱公司
9、 FX2N 系列的 PLC，它是三菱公司推出的超小型可编程序控制器,I/O 点数可扩展到 256 点。它具有紧凑的机身设计，电源、CPU、存储器、输出输入组成一个单元的可编程序控制器，同时在 AC 电源 DC 输入型中 DC24V 供应电源。具有一定的扩展单元，强大的指令功能，支持输入输出高速处理，如高速计数、脉冲输出功能。可进行各种链接，配以相应的特殊功能模块，很容易就可实现各种特殊功能控制，运行可靠，性价比高。 （见图3.1）图 3.1考虑到以后扩展的需要，A/D 转换模块选用三菱的 FX2N -4AD，该模块有四个输入通道,电压输入 DC (-10 至 10V)或电流输入 DC ( -2
10、0 至 20mA)； 对每一通道可以规定电压或电流输入，为以后的改造升级留下了余地。 （见图 3.2）图 3.2检测探头采用英国 HYDRONIX 公司 HYDRO-MIX V 微波测湿传感器，该传感器是该公司专为在线混凝土测湿而设计的，它是利用微波吸收技术进行含水率测量，这种技术是依据水分子在某个谐频率激发下较湿的材料比较干的材料明显吸收更多能量的原理而研制，测量深度高达 120mm，综合精度较高，该传感器有直棒式，滑附式和圆盘式三种，根据需要，选用圆盘式。 （见图3.3）图 3.3湿度显示仪表采用日本 ASAHI 公司的 AS154 显示仪（见图 3.4）图 3.4水泵采用广州第一水泵厂的单相自吸水泵（见图 3.5）图 3.53.2 总体方案设计示意图凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝HYDRO-MIXV凝凝3.3 测湿控制器的组成湿度值设定
