基于PLC的物料混合裝置的設(shè)計(jì)

PAGE./JINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)的研究學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)班別09級(jí)3班學(xué)號(hào)2009401020306學(xué)生姓名******指導(dǎo)教師******2013年5月10日摘要PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置,也可以說(shuō)它是一種用程序來(lái)改變控制功能的計(jì)算機(jī)。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用,而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備,使得攪拌過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性,為攪拌機(jī)械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作,具有斷電記憶功能,復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。另外,PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能,再通過(guò)WINCC組態(tài),可直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：可編程序控制器PLC；液位傳感器；定時(shí)器；.目錄第一章引言1第二章總體方案設(shè)計(jì)3第三章硬件設(shè)計(jì)53.1硬件選型,根據(jù)PLC的輸入、出點(diǎn)數(shù),控制功能選擇適用型號(hào)的PLC53.1.1PLC機(jī)型選擇53.1.2PLC容量選擇73.1.3I/O模塊的選擇73.1.4電源模塊的選擇93.1.5設(shè)備型號(hào)選擇103.2外部接線圖103.3系統(tǒng)安全設(shè)計(jì),可靠性、實(shí)用性強(qiáng)11第四章程序設(shè)計(jì)134.1設(shè)計(jì)程序的流程圖134.2I/O分配表144.3控制程序設(shè)計(jì),最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求154.3.2程序設(shè)計(jì)17第五章人機(jī)界面設(shè)計(jì)205.1設(shè)計(jì)思想,使計(jì)算機(jī)在人機(jī)界面上適應(yīng)人的思維特性和行動(dòng)特性205.2畫(huà)面組態(tài),包括對(duì)變量、畫(huà)面、動(dòng)畫(huà)、報(bào)警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)圖、配方、報(bào)表、運(yùn)行腳本和以太網(wǎng)通信的組態(tài)21第六章系統(tǒng)調(diào)試226.1系統(tǒng)模擬調(diào)試,在編程軟件和仿真軟件對(duì)控制程序調(diào)試226.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試,WINCC畫(huà)面中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試24第七章總結(jié)247.1本設(shè)計(jì)的整體內(nèi)容和要求247.2本設(shè)計(jì)的功能和優(yōu)點(diǎn)247.3本次設(shè)計(jì)的心得體會(huì)25結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28.第一章引言1.1傳統(tǒng)的物料混合設(shè)備的控制存在的問(wèn)題鑒于攪拌設(shè)備的廣泛應(yīng)用,隨著近年來(lái)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,流體混合技術(shù)在上世紀(jì)60到80年代期間得到了迅猛發(fā)展,其重點(diǎn)主要是對(duì)于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時(shí)間等宏觀量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。長(zhǎng)期以來(lái),雖然有大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預(yù)測(cè)混合體系,但將攪拌反應(yīng)器從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模,仍是十分危險(xiǎn)的,至今仍然需要通過(guò)逐級(jí)放大來(lái)達(dá)到攪拌設(shè)備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。這種方法不但耗費(fèi)巨額的資金和大量的人力物力,而且設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在工業(yè)高度發(fā)達(dá)的美國(guó),化學(xué)工業(yè)由于攪拌反應(yīng)器設(shè)計(jì)不合理所造成的損失每年約為10—100億美元。因此,從更微觀更本質(zhì)的角度,例如采用先進(jìn)的測(cè)試手段和建立合理的數(shù)學(xué)模型,獲取攪拌槽中的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng),不僅對(duì)開(kāi)發(fā)新型攪拌設(shè)備,而且對(duì)攪拌設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義,對(duì)放大和混合的基礎(chǔ)研究具有現(xiàn)實(shí)的理論意義。1.2引入PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)其物料混合設(shè)備的控制功能本設(shè)計(jì)基于采用可編程序控制器〔PLC的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合攪拌的控制。以PLCS7-200為主要控制器。根據(jù)攪拌設(shè)備的功能特性、運(yùn)作順序等,設(shè)計(jì)中可選用電磁閥、時(shí)間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的流入和時(shí)間上的延時(shí),從而滿足其控制要求。根據(jù)控制要求,可以看出此程序是一個(gè)很典型的順序控制問(wèn)題。這樣就可以先按照攪拌設(shè)備的先后運(yùn)行順序畫(huà)出相應(yīng)的順序功能圖,然后在根據(jù)順序功能圖畫(huà)梯形圖,最后再用仿真軟件對(duì)其進(jìn)行調(diào)試仿真。這樣就可以實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)混合攪拌控制程序的設(shè)計(jì)。第二章總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案論證,系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái),采用分布式的數(shù)據(jù)采集,集中式的數(shù)據(jù)處理。就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制?！?繼電器控制系統(tǒng)

控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作,以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜,在控制過(guò)程中,如果某個(gè)繼電器損壞,都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,查找和排除故障往往非常困難,雖然繼電器本身價(jià)格不太貴,但是控制柜的安裝接線工作量大,因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高,靈活性差,響應(yīng)速度慢。

〔2單片機(jī)控制

單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路,機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能,成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是,單片機(jī)是一片集成電路,不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路,硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。

〔3工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制

工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu),各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng),有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持,在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高,將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座,直接從印刷電路板上引出,不如接線端子可靠。

〔4可編程序控制器控制

可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇,用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置,只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設(shè)計(jì)外部接線圖,同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程,用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線,通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。

可編程控制器<PLC>從上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng),起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置,可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來(lái)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能,是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置。故選擇PLC來(lái)實(shí)施本次設(shè)計(jì)。<1>開(kāi)關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。<2>運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制,世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。<3>閉環(huán)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。<4>數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算〔含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。<5>通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。2.2系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想,控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。物料混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求。〔1可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。〔2配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域?！?易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。〔4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。〔5體積小,重量輕,能耗低〔6硬件配套齊全,擁護(hù)使用方便,適應(yīng)性強(qiáng)第三章硬件設(shè)計(jì)3.1硬件選型,根據(jù)PLC的輸入、出點(diǎn)數(shù),控制功能選擇適用型號(hào)的PLC3.1.1PLC機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下,保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。〔1結(jié)構(gòu)合理對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合,選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則,選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC,物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達(dá)到要求?！?功能強(qiáng)、弱適當(dāng)對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目,若控制速度要求不高,一般選用低檔的PLC,西門子公司的S7-200系列機(jī)或歐姆龍公司的COM1。〔3機(jī)型統(tǒng)一PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上,并封裝在一個(gè)殼體內(nèi),省去了插接環(huán)節(jié),因此體積小、價(jià)格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限,只適用于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu),這樣功能易擴(kuò)展,比整體式靈活。一個(gè)大型企業(yè)選用PLC時(shí),盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的PLC,其模塊可互為備用,以便備件的采購(gòu)和管理；另外,功能及編程方法統(tǒng)一,有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計(jì)算機(jī),可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制相互通信,集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡(jiǎn)單選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC〔4是否在線編程PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí),只需用編程器重新修改程序,就能滿足新的控制要求,給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC,其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程〔5PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器,生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此,每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件,用戶在選用時(shí),特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí),對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般PLC及其外部電路〔I/O模塊、輔助電源等都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度工作溫度0～55℃,最高為60℃儲(chǔ)存溫度-40℃～＋85℃濕度相對(duì)濕度5%～95%<無(wú)凝結(jié)霜>振動(dòng)和沖擊滿足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)電源交流200V,允許變化范圍為-15%～＋15%,頻率為47～53Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對(duì)于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的PLC,要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。3.1.2PLC容量選擇PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量〔字?jǐn)?shù)。PLC容量的選擇除滿足控制要求外,還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?以做備用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在選擇存儲(chǔ)容量時(shí),一般按實(shí)際需要的10%～25%考慮裕量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng),存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量I/O乘以8；對(duì)于有模擬量控制功能的PLC,所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常,一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊(cè)。I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格也較高,若備用的I/O點(diǎn)的數(shù)量太多,將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù),并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充,通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%～15%考慮備用量。3.1.3I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng),它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程,它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù),并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的被控設(shè)備,驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣,各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的,而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平,所以I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離。為了確保這些信息的正確無(wú)誤,PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要,PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊,包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊,可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用?！?確定I/O點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量,能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象,由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣,I/O點(diǎn)數(shù)就可能有所不同?！?開(kāi)關(guān)量I/O標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器和開(kāi)關(guān)〔如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等及控制〔開(kāi)/關(guān)設(shè)備〔如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號(hào)為24～240V〔AC,直流I/O信號(hào)為5～24V〔DC。〔3選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平,其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超過(guò)10m,距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊,如32點(diǎn)輸入模塊,能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。〔4選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中,繼電器輸出價(jià)格便宜,使用電壓范圍廣,導(dǎo)通壓降小,承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng),且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn),壽命較短,且響應(yīng)速度較慢,適用于動(dòng)作不頻繁的交／直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí),最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1Hz。晶閘管輸出〔交流和晶體管輸出〔直流都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出,適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓,必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值,如果負(fù)載電流較大,輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí),應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載,考慮到接通時(shí)有沖擊電流,要留有足夠的余量。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí),不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力,還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力,即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。3.1.4電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：〔1確定電源的輸入電壓；〔2將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加,計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值；〔3I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流：①框架中帶有處理器時(shí),則加上處理器的最大電流值；②當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí),應(yīng)加上其最大電流值?！?如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí),可做以下處理；①列出將來(lái)要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流；②將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟?！?在框架中是否有用于電源的空槽,否則將電源裝到框架的外面。〔6根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值,從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。需要,還要力爭(zhēng)最佳的性價(jià)比。具體應(yīng)考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC產(chǎn)品的種類越來(lái)越多,而且功能也日益完善。PLC的種類繁多,其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同,當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。因此選擇合理的PLC對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮：〔1合理的結(jié)構(gòu)形式〔2安裝方式的選擇〔3相當(dāng)?shù)墓δ芤蟆?系統(tǒng)可靠性的要求3.1.5設(shè)備型號(hào)選擇1西門子S7-200PLC2PS307電源〔2A〔6ES7307-1BA00-0AA01塊3CPU315-2DP〔6ES7315-2AG10-0AB01塊4數(shù)字量輸入模塊SM321DI16*24VDC〔6ES7321-1BH02-0AA02塊5數(shù)字量輸出模塊SM322DO8*RELAC230V〔6ES7322-1HF01-0AA02塊6仿真模塊1塊7機(jī)架1塊8計(jì)算機(jī)1臺(tái)9SX-805-7多種液體自動(dòng)混合控制模板1塊3.2外部接線圖圖1-13.3系統(tǒng)安全設(shè)計(jì),可靠性、實(shí)用性強(qiáng)本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制,其元件、要求如下：該系統(tǒng)有三個(gè)液面?zhèn)鞲衅鳎篖1為高液面?zhèn)鞲衅?L2為中液面?zhèn)鞲衅?L3為低液面?zhèn)鞲衅?。?dāng)液面到達(dá)某傳感器的位置時(shí),該傳感器就會(huì)發(fā)出ON信號(hào),若低于傳感器位置時(shí),傳感器就變?yōu)镺FF狀態(tài)。該系統(tǒng)有三個(gè)電磁閥：Y1為液體A輸入電磁閥,Y2為液體B輸入電磁閥,X3為混合液體輸出電磁閥,當(dāng)電磁閥為ON狀態(tài)時(shí),閥門打開(kāi),為OFF時(shí)閥門就關(guān)閉,閥門的開(kāi)和閉來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的流入和流出。M為攪拌電動(dòng)機(jī),當(dāng)M=ON時(shí),攪拌電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；當(dāng)M=OFF時(shí),攪拌電動(dòng)機(jī)停止。初始狀態(tài)：起動(dòng)攪拌器之前,容器是空的,各閥門關(guān)閉,傳感器L1=L2=L3=OFF,攪拌電動(dòng)機(jī)M=OFF。操作工藝：攪拌器開(kāi)始工作時(shí),先按下起動(dòng)按鈕,閥門Y1打開(kāi),開(kāi)始向倉(cāng)里放液體A,當(dāng)液面到達(dá)傳感器L3時(shí),L3=ON、A液體繼續(xù)注入,直到液面到達(dá)L2時(shí),L2=ON,使Y1=OFF,Y2=ON,即關(guān)閉閥門Y1,停止送A液體,打開(kāi)閥門Y2,開(kāi)始輸入液體B,當(dāng)液面到達(dá)液體L1時(shí),關(guān)閉Y2,同時(shí)啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)M,電機(jī)開(kāi)始攪拌60S后,液體均勻,停止攪拌,即M=OFF,打開(kāi)閥門Y4,放混合液體。當(dāng)液面低于傳感器L3時(shí),再過(guò)15S,容器中的混合液體全部放空,關(guān)閉閥門Y4,自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)操作循環(huán)。若在工作中按下停止按鈕。攪拌器不會(huì)立即停止工作,只有當(dāng)混合攪拌操作結(jié)束后才能停止工作,即停在初始狀態(tài)。第四章程序設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)程序的流程圖圖1-34.2I/O分配表表1-1I/O分配SymbolAddresDatatypeSymbolAddresDytatype啟動(dòng)I0.3BOOL放混合液體M0.4BOOLL1I0.1BOOL放液體延時(shí)M0.5BOOLL2I0.0BOOL循環(huán)控制M1.0BOOLL3I0.2BOOLY1Q0.0BOOL停止I0.4BOOLY2Q0.1BOOL初始狀態(tài)M0.0BOOLMQ0.2BOOL放A液體M0.1BOOLY4Q0.3BOOL放B液體M0.2BOOL攪拌延時(shí)T37TIMER混合攪拌M0.3BOOL放液體延時(shí)T38TIMER4.3控制程序設(shè)計(jì),最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求4.3.1程序梯形圖第五章人機(jī)界面設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)思想,使計(jì)算機(jī)在人機(jī)界面上適應(yīng)人的思維特性和行動(dòng)特性圖1-45.2畫(huà)面組態(tài),包括對(duì)變量、畫(huà)面、動(dòng)畫(huà)、報(bào)警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)圖、配方、報(bào)表、運(yùn)行腳本和以太網(wǎng)通信的組態(tài)圖1-5該系統(tǒng)工作方式設(shè)有周周期、單步、手動(dòng)、連續(xù)和回原點(diǎn)五種工作方式。<1>在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后,攪拌設(shè)備從初始步M0.0開(kāi)始,按規(guī)定步驟完成一個(gè)周期工作后返回并停留在初始狀態(tài)。<2>在連續(xù)工作方式下,在初始狀態(tài)下按下啟動(dòng)按鈕,設(shè)備從初始步開(kāi)始運(yùn)行,工作一個(gè)周期后又開(kāi)始新一輪攪拌,反復(fù)連續(xù)的工作,但按下啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)并不會(huì)馬上停止運(yùn)行。只有在完成當(dāng)前周期的工作后系統(tǒng)才會(huì)返回并停留在初始狀態(tài)。<3>在單周期工作運(yùn)行方式下,從初始步開(kāi)始,按下啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)換到下一步的工作狀態(tài),完成該步的任務(wù)后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止在該步；再按一下啟動(dòng)按鈕,又往前走一步。第六章系統(tǒng)調(diào)試6.1系統(tǒng)模擬調(diào)試,在編程軟件和仿真軟件對(duì)控制程序調(diào)試根據(jù)所設(shè)計(jì)的關(guān)于攪拌控制的梯形圖,選用PLC的S7_200的仿真軟件進(jìn)行仿真。具體步驟如下：〔1首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226〔點(diǎn)CONFIGURACION—TIPODECPU,然后點(diǎn)Accepter〔2導(dǎo)入梯形圖〔3點(diǎn)擊運(yùn)行〔4進(jìn)行調(diào)試觀察仿真軟件上的燈是否按照程序要求依次點(diǎn)亮,延時(shí)是否準(zhǔn)確。是就說(shuō)明程序正確,不是就說(shuō)明程序還存在問(wèn)題。6.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試,WINCC畫(huà)面中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試〔1編好梯形圖后必須先編譯,看是否有誤?！?打開(kāi)仿真軟件后必須得將CPU更改為CPU226形式?！?將梯形圖導(dǎo)出后訪可下載?！?下載后利用WINCC畫(huà)面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試。第七章總結(jié)7.1本設(shè)計(jì)的整體內(nèi)容和要求根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同,可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式?！?整體式PLC整體式PLC又叫做單元式或箱體式,它的體積小、價(jià)格低,小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。它的CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接,可以選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量I/O擴(kuò)展單元來(lái)改變輸入/輸出點(diǎn)的比例。整體式PLC還配備許多準(zhǔn)用的特殊功能模塊,例如模擬量輸入/輸出模塊、熱點(diǎn)阻模塊和通信模塊等,使PLC的工能得到擴(kuò)展?！?模塊式PLC大、中型PLC及復(fù)雜和要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。目前,PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。7.2本設(shè)計(jì)的功能和優(yōu)點(diǎn)可編程控制器<PLC>是以中央處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù),具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn),已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小,可靠高,故障率低,動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)。PLC對(duì)物料混合的控制,并借助必要的精密傳感器,使其能夠?qū)Σ煌后w的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行混合,動(dòng)作靈活多樣,適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn),廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制,是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料混合的自動(dòng)化裝置,可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè),并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí),可以允許方便的改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)其新部件,而對(duì)于位置改變時(shí),只要重新編程,并能很快地投產(chǎn),降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。本設(shè)計(jì)主要完成機(jī)械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計(jì)。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。7.3本次設(shè)計(jì)的心得體會(huì)隨著畢業(yè)日子的到來(lái),畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié),但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn),而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多,以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì),什么東西都懂,有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。

在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了,同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí),所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

我的心得也就這么多了,總之,不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多,真是萬(wàn)事開(kāi)頭難,不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外,還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了,但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事,所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。

在此要感謝我的指導(dǎo)老師張強(qiáng)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo),感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料,與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué),并向老師請(qǐng)教等方式,使自己學(xué)到了不少知識(shí),也經(jīng)歷了不少艱辛,但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力,樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力,使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好,但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富,使我終身受益。結(jié)論本論文在張強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成,從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容,無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水,在三年的學(xué)習(xí)和生活期間,也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷,我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益,我感受到做論文是真正用心去做的一件事情,是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程,沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力,沒(méi)有自己的研究,就不會(huì)有所突破,那也就不叫論文了。