plc超声波清机控制系统研发设计方案.docx

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plc超声波清机控制系统研发设计方案

摘要

在日益机械化的工业环境中，自动化清洗机的积极作用正日益为人们所认识，本设计的目的就是研制自动化程度高、工作可靠、稳定的超声波清洗机控制系统，使其完成超声波清洗的全自动的机械设计。

本文详细阐述了应用西门子公司的具有高性能价格比的微型可编程控制器S7-200系列PLC控制系统。

该系统充分利用了学习中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面的设计知识和方法。

这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业的应用，以及根据设计和不同的需求改变数据和状况，还可以使其应用的范围更加广泛。

超声波清洗机原理

超声波清洗机清洗原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。

这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合。

并在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子及脱离,从而达到清洗件净化的目的。

在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几XX的高温和超过1000个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面清洗净化的目的。

第二超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。

另外，在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。

只有液体中的空气气泡被完全拖走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。

超声波清洗机控制系统设计：

该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水阀、进液阀、排水阀、排液阀、水泵电动机和液泵电动机。

容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位。

清洗液冲洗时，液泵工作，进液泵、排液泵同时打开；

清水冲洗时，水泵工作，进水阀、排水阀同时打开。

要求：

1）画出端子分配图和顺序功能图；

2）设计并调试PLC控制梯形图。

地址分配表：

输入

输出

功能

地址

功能

地址

手动

I0.0

进水阀

Q0.0

单周期

I0.1

进液阀

Q0.1

连续

I0.2

排水、液阀

Q0.2

启动

I0.3

水泵

Q0.3

停止

I0.4

液泵

Q0.4

上限位

I0.5

超声清洗

Q0.5

下限位

I0.6

超声漂洗

Q0.6

手动进水阀

I0.7

声

Q0.7

手动进液阀

I1.0

光

Q1.0

手动排水、液阀

I1.1

超声清洗

I1.2

超声漂洗

I1.3

I/O端口分配图:

PLC的选型原则：

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。

工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。

PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。

熟悉可编程控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

一般在选择PLC时考虑以下几方面：

一、输入输出（I/O）点数的估算

二、存储器容量的估算

三、控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能和处理速度等特性的选择。

PLC型号的选择：

本题目的设计为满足设计要求共分配有21个I/O点，输入12个，输出9个。

根据ＰＬＣ功能及其参数我选择了西门子的CPU为CPU224。

CPU224基本参数如下：

100—230VAC电源；

24VDC输入；

继电器输出；

本机集成14输入/10输出；

共24个数字量I/O点；

可连接7个扩展模块；

最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；

13Ｋ字节程序和数据存储空间；

６个独立的30KHZ高数计数器；

2个独立的20KHZ高数脉冲输出；

具有PID控制器；

１个RS485通讯/编程口；

具有PPI通讯协议。

程序流程图:

梯形图:

语句表：

LDI0.3

AI0.0

OM2.7

ANI0.4

=M2.7

LDM2.7

LPS

AI0.7

ANI0.5

=M2.5

LRD

AI1.0

ANI0.5

=M2.6

LRD

AI1.1

ANI0.6

=M2.2

LRD

AI1.2

=M2.3

LPP

AI1.3

=M2.4

LDI0.3

AI0.2

OM2.0

ANI0.4

=M2.0

LDI0.1

OI0.2

EU

=M2.1

LDI0.1

OI0.2

LDSM0.1

OM2.1

ALD

LDM1.4

ANM2.0

LDM1.5

AT43

OLD

OM0.0

OLD

ANM0.1

=M0.0

LDM1.4

AM2.0

ANC0

LDM0.0

AI0.3

OLD

OM0.1

ANM0.2

=M0.1

TONT37,40

LDM0.1

AT37

OM0.2

ANM0.3

=M0.2

LDM0.2

AI0.5

OM0.3

ANM0.4

=M0.3

TONT38,30

LDM0.3

AT38

OM0.4

ANM0.5

=M0.4

TONT39,50

LDM0.4

AT39

OM0.5

ANM0.6

=M0.5

LDM0.5

AI0.6

OM0.6

ANM0.7

=M0.6

TONT40,20

LDM0.6

AT40

OM0.7

ANM1.0

=M0.7

LDM0.7

AI0.5

OM1.0

ANM1.1

=M1.0

TONT41,60

LDM1.0

AT41

OM1.1

ANM1.2

=M1.1

LDM1.1

AI0.6

OM1.2

ANM1.3

=M1.2

TONT42,20

LDM1.2

AT42

OM1.3

ANM1.4

=M1.3

LDM1.3

AI0.6

OM1.4

ANM0.0

ANM0.1

ANM1.5

=M1.4

LDM1.4

LDM0.0

CTUC0,5

LDM1.4

AM2.0

AC0

OM1.5

ANM0.0

LPS

=M1.5

ASM0.5

=Q0.7

=Q1.0

LPP

TONT43,50

LDM0.6

OM0.7

OM1.2

OM2.5

=Q0.0

LDM0.1

OM0.2

OM2.6

=Q0.1

LDM0.1

OM0.5

OM0.6

OM1.1

OM1.2

OM1.3

OM2.2

=Q0.2

LDM0.6

OM0.7

OM1.2

OM2.5

=Q0.3

LDM0.1

OM0.2

OM2.6

=Q0.4

LDM0.4

OM1.0

OM2.3

=Q0.5

LDM0.3

OM2.4

=Q0.6