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1、课程设计说明书可编程控制搅拌机的设计摘 要搅拌机的控制传统是采用传统的动力控制模式，这种控制模式对于现代的高精度的搅拌要求是不适应的，对搅拌材质的均匀控制也是难于实现生产要求的，所以，采用了 PLC的控制模式，这种控制模式在操作上是比较简单实用且比较精准。目 录摘 要I1绪论11.1选题的意义11.2 国内研究综述21.3 研究的主要内容22基于PLC的搅拌机控制系统总体方案52.1控制系统要实现的功能52.2搅拌机控制系统的组成52.3搅拌机控制系统的设计内容62.4搅拌机控制系统的总体结构设计方案62.5搅拌机控制系统的基本运行原理72.6搅拌机控制系统的需求分析82.7 搅拌机控制的自动
2、化控制概述82.8本章小结103基于PLC的搅拌机控制系统的硬件部分113.1搅拌机控制系统的硬件选型113.1.1搅拌机控制系统的PLC选型113.1.2电磁阀的选择113.1.3纸浆的液位传感器选择123.1.4变频器的选择133.1.5搅拌电动机的选择133.2搅拌机系统硬件结构143.3搅拌机控制系统的主电路设计143.3.1搅拌机控制系统的检测电路153.3.2搅拌机控制系统的控制部分163.4本章小结164搅拌机控制系统的软件设计174.1搅拌机控制系统的工作流程174.2PLC的I/O分配184.3搅拌机控制系统梯形图的设计194.3.1系统的启动停止194.3.2系统的自动入液
3、控制214.3.3系统的自动加热部分224.3.4搅拌机出液控制234.3.5检测电路26附录 基于PLC的搅拌机控制系统程序梯形图291绪论随着工业发展速度的加快，人们越来越注重科学、稳定、简便以及安全的工业生产方式。生产方式又依赖于生产机器的稳定、可靠、高效的运行，而这样子的运行是可以通过一定的技术手段对生产设备进行改善来达到实现的。目前大部分的企业对液体搅拌系统都是采用继电器技术进行控制，这种方法不仅消耗大，而且搅拌效果也很难达到设计要求，这使得企业的能源和资源不能得到充分的利用。伴随我国互联网技术的快速发展，许多 生产厂商更倾向于自动化生产，在这方面产生了新的市场需求。所以，我们应当对
4、搅拌机技术水平进行改进升级。在经过大量的尝试和改进后，基于PLC的搅拌机成功研发出来，它能够根据建筑需求混合建筑材料，且有着节能环保、高效高产的优势特点。1.1选题的意义近年来随着我国经济的飞速发展，工厂机器制造业进程不断的加快，功能的需求也逐渐增加。搅拌已经成为了现代工业制造不可缺少的部分，由继电器控制组成的搅拌机，因为系统比较复杂，反应速度也跟不上工序的需求，应此，需要一款更加高效的控制装置来代替继电器为主的系统控制。本系统的设计就是将搅拌机工业化的自动性能进行控制，搅拌机的自动化设计，不但可以对液体搅拌过程的每个部分进行准确的自动控制，并且还能很大程度的降低生产成本，这样便可以直接的用在
5、现场作业，对现场人员的要求也不是很高，而且能够大力提升企业商家的自动化管理水平，并且一定程度上可以延长生产线的寿命提升流水生产线的工作效率水平，使得企业厂商在生产经营过程减少产品质量的不合格数量。由此可见，新型的搅拌机有着巨大的市场需求和深远的市场发展空间。由于工业的快速发展，技术的不断前进，自动化和智能化越来越多的被用在工业生产中。很多行业生产都需要运用到液体搅拌技术，例如较为常见的食品加工行业和化学用品生产行业，在这些行业，液体搅拌是非常重要的一个工作环境和操作流程，在产品质量和产量有举足轻重的作用和影响。在进行液体搅拌过程中，最重要关键是对于原材料的精准无误性，在一定混合比例下能够使得原
6、材料充分均匀搅拌混合。所以我自动化的搅拌机控制系统不管是从技术的角度或者发展的潜力来说都是具有深远的意义的。希望通过本次设计能够更加熟悉搅拌机在工业生产中的作用并且能够更好地运用。1.2 国内研究综述目前，我国的液体搅拌机控制系统大部分采用传统的继电器进行控制，这种方法耗能大，浪费大搅拌效果不好，给工厂浪费很多资金，同时对噪声污染也很严重。而且，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，但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀的介质，以致现场环境十分恶劣，不适合人工现场操作。随着计算机技术的飞速发展，生产厂家对生产的自动化水平有了更高的要求。采用PLC实现液体搅拌控制，不但可以
7、对液体搅拌过程的各个环节精确控制，而且可以大大降低成本，可直接应用于工业现场，对现场人员的操作也不高。此外，对搅拌机控制系统进行改进，使它可以灵活的根据液体的不同而进行混料的浓度调节，从而达到节能环保，改善工作环境效果。用PLC对液体混合进行控制，系统的可靠性大大提高且节省了成本，使液体混合的性价比提高。1.3 研究的主要内容本设计主要是基于PLC的搅拌机控制系统，设计步骤如下：(1) 深入对搅拌机结构组成和工作原理进行详细的了解。(2) 分析搅拌机控制系统的硬件结构，确定控制系统整体的设计思路。(3) 确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行I/O点数的设计，再根据要求选择PLC型号
8、，编写I/O分布表或I/O端子的接线图。(4) 根据控制要求画出流程图，学习使用编程软件，并且根据流程图编写梯形图。1.4 本章小结本章主要包括选题的意义、国内研究综述、研究的主要内容、选题的意义主要讲述了PLC搅拌机的设计对现代经济发展的需求和带来的方便，通过对选题的意义和国内研究综述的分析制定出研究的主要内容，从而进行硬件和软件的设计。2基于PLC的搅拌机控制系统总体方案2.1控制系统要实现的功能随着世界范围内的互联网计算机运用水平不断提升和自动化应用越来越娴熟，可编程序控制器，即PLC 在工业生产过程中的使用已经非常常见。同时，伴随着市场需求的增大和生产规模的逐步扩大，PLC的应用范围也
9、越来越大，应用比例也在一步步提升。PLC控制器主要包含5个部分：存储器、外接端口、中央处理器、输入端口和输出端口。在工业的液体搅拌过程中加入PLC，可以在搅拌过程实现自动化减少员工参与度，同时在一定程度上保证了搅拌工作的稳定性和可靠性，即使得液体在PLC 搅拌机下能够有效均匀的混合。2.2搅拌机控制系统的组成该系统的主要部分包括PLC、纸浆液位检测装置、CPU、电机、现场控制柜以及报警装置组成。系统控制图如图2-1所示。计算机PLC 液位装置报警装置 电机图2-1 搅拌机控制系统示意图纸浆液位传送器通过对现场纸浆液位的高度的采集后，并将其转换成电流信号传给PLC中心分析，PLC依据现场的状况以
10、及外部输入的信号来控制搅拌机系统，并将信号传送至计算机中心处理，最后再显示操作指示如操作错误及发出报警。2.3搅拌机控制系统的设计内容液体搅拌系统由搅拌机、进液阀、出液阀三部分构成。需要进行搅拌的液体在通过进液阀进入到搅拌机的搅拌部位，接着在搅拌机的启动工作下进行均匀混合搅拌过程，最后出液阀打开，流出已经混合搅拌好的液体材料。需要搅拌的原材料液体在进液过程中如果达到预先设计好的标准液面水平线时，进液阀门能够自动感应出来及时关闭阀门阻止液体再流入，且同时能够根据需要搅拌的均匀混合浓度灵活设定交办时间长度。要搅拌混合两种液体，首先要确定搅拌机内无残留的液体，所以，在控制启动前，同时让出液阀打开，然
11、后打开系统启动键，此时进液阀A打开液体进入，当液体在容器中的位置到中限位的时候入液阀门自动关闭，阻止液体原料再继续进入，同时B入液阀门自动打开使得液体能够从B阀门进入，但是液体的位置在上限位时，液体停止注入，同时电动机开始工作，搅拌均匀后，出液阀C打开混合液体流出，当纸浆液位的位置到下限位时，再使阀C继续保持打开的状态，使混合液体流干净，再开始新一轮的循环。2.4搅拌机控制系统的总体结构设计方案在图2-2中，搅拌机系统有三个液体液面自动传感器，分别为上、中、下三个，在液体原料淹没它时才会接通并相应停止液体继续流入。同时搅拌机系统有三个电磁阀，分别为A电磁阀、B电磁阀和C电磁阀，它们三个相对应是
12、被YV1、YV2、YV3控制，其中M是搅拌电机主机，如下图所示：图2-2 搅拌机控制系统示意图2.5搅拌机控制系统的基本运行原理如图2-2中所示分为上限位SL1（上）、中限位SL2（中）、下限位SL3(下)3个纸浆液位传感器，被淹没时接通信号为ON。电磁阀线圈通电时打开。其中液体A和液体B的进液分别由进液阀A和B控制，混合液体的液出由出液阀C控制。（1）起始操作：为了确保搅拌容器是空的，不残留前次混合液体，在运行过程中，进液阀门A和进液阀门B都要是关闭的。只有出液阀C是打开在工作运行的，当搅拌机内上次剩余液体原料没有后，出液阀C关闭。（2）打开启动按钮，进液阀A打开，A液体注入，液体高度持续上
13、升。（3）当纸浆液位高度到中限位SL2（中）时，开关量变为ON，A液体立即停止注入，同时打开进液阀B，B液体便开始注。（4）当纸浆液位高度至上限位SL1（上）处，进液阀门B马上关闭停止B液体再继续进入，之后搅拌电动机开始正常的运行工作状态。（5）电动机带动搅拌器搅动液体，混合搅拌时间设定60s。（6）当电机搅拌到达设定时间后，电机线圈失电打开，停止工作，此时出液阀C打开，纸浆液位开始下降。（7）当液体高度到下限位SL3(下)处时，出液阀C保持打开状态8s，液体继续流出，直至搅拌容器放空为止。（8）8s后放液阀门C线圈的开关闭合，搅拌系统自动下一个工作流程环节。（9）停止操作：这个功能是最后一步
14、操作，如果有人按下工作停止这个功能按键，系统不会立即停止，而是按照流程需要完成当前的操作直至一个流程结束方会自动停止操作。2.6搅拌机控制系统的需求分析（1）功能需求控制系统应当有功能强大、效率水平高、可靠性强等几个重要特性，与此同时还要能轻易实现拓展功能和连接使用步骤简单容易操作，实时动态地实现I/O口多样化的控制、I/O端的选择性多和实时信号通讯等多个功能；同时，控制系统必须可以实时动态收集采集相关信息，确保信息在传递过程的畅通性机稳定性等。（2）实时动态需求在搅拌机的生产操作过程中，根据需要液体原材料的混合进度设计具有实时性能是非常有必要的，特别是在各种材料的混合测量方面，必须要能够保证
15、所有种类的纸浆液位的动态精度，可以快速实时地传递到传感器从而进行有效的数据薪资采集分析，如果有突然的搅拌浓度等的变动等，控制系统能够更快的响应做出相应的操作步骤，或关闭阀门停止工作运动。也就是说，搅拌过程需要有时间长短的限制，控制系统也能够在一定时间内采取行动完成操作。同时。这也要求中央处理器和执行器的响应时间要快速。2.7 搅拌机控制的自动化控制概述随着微电子技术的迅速发展，本设计以PLC作为搅拌机的控制中心，PLC也在一步步的发展壮大过程中大大提升自身的竞争优势和功能水平。现在PLC已经发展成为企业生产不可缺少的部分，是名副其实的聚多功能控制于一身的装置器。由于PLC的主要控制系统具有控制功能完整强大、可靠性能高、性价比高等特点，并且具有顺序性、周期性等优良工作特征，即成为工业自动化的首选控制装置器。根据实际的应用来分析可编程控制器，且具有以下特点：（1）准确性较高：因为PLC的时间动量是由晶振效果发生的，所以准确性非常之高，其数据储存范围也比较宽；并且具有计数/定时的功能。其内部是通过半导体组成的，控制响应速度快，同时信号也不因外界环境温度改变而受到影响。（2）装置体积小：在工业生产过程中主要运用微处理器
