PLC课程设计盐碱分离离心机课程设计Word文档下载推荐.docx
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3、1工作原理
盐碱分离离心机的原理:
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。
粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。
微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。
象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。
此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。
扩散是无条件的绝对的。
扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。
而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。
沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。
对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。
因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。
所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。
离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。
系统工作原理:
在氯碱的生产中,碱液的蒸发、浓缩过程往往伴着盐的结晶。
因此需要对盐、碱进行分离,目前大部分厂家采用以离心机作为主体的分离系统。
分离过程为一个顺序循环工作过程,工分6个工步,靠进料阀、洗盐阀、化盐阀、升刀阀、母液阀、熟盐水阀完成上述过程,各阀的动作如下表所示。
当系统启动时,首先进料,5s后甩料,延时5s后,洗盐,5s后升刀,再延时5s后间歇,间歇时间为5s,之后进行重复进料、甩料、洗盐、升刀、间歇工序,重复8次后进行洗盐,20s后再进入下一次大循环。
3、2控制要求及控制方案
加工工艺要求与电磁阀状态表:
盐碱分离离心机的分离过程是一顺序循环的工作过程,其工作流程图如图1所示。
按加工工艺的要求共分6个工步:
进料、甩料、洗盐、升刀、间歇、清洗。
6个工步的实现靠6个电磁阀的通电配合来完成。
从工艺流程图可知,只有前5步工作做连续循环8次后方可进人清洗工步,待清洗完毕后再进入下一次大循环。
其中进料工步由进料阀和母液阀通电,甩料工步由母液阀通电,洗盐工步由洗盐阀和母液阀通电,升刀工步由化盐阀、升刀阀、母液阀通电,间歇工步由母液阀通电,清洗工步由洗盐阀和熟盐水阀通电。
对应6个工步的各个电磁阀通断电的状态如表1所示。
图1盐碱分离离心机控制系统示意图
表1电磁阀的状态表
注:
“+”表示电磁阀通电,“-”表示电磁阀断电
由于系统控制规律是顺序控制,后一工步的工作条件是以前一工步的完成为前提的,这种规律最适宜采用移位寄存移位控制方式。
4硬件设计
4、1I/O点统计
根据盐碱分离离心机系统示意图,PLC控制系统的输入信号有:
启动、停止2个均为开关量,两者均为单操作开关(占两个输入点)。
PLC控制系统的输出、输入信号有6个其均用于驱动电磁阀接触器即:
进料阀(KM1)、洗盐阀(KM2)、化盐阀(KM3)、升刀阀(KM4)、母液阀(KM5)、熟盐水阀(KM6)。
即输入用了2个点,输出用了6个点。
经过分析得到盐碱分离离心机工作的I/O端口分配如表2所示。
表2I/O统计表
输入
输出
启动(SB1)
进料阀接触器(KM1)
停止(SB2)
洗盐阀接触器(KM2)
化盐阀接触器(KM3)
升刀阀接触器(KM4)
母液阀接触器(KM5)
熟盐水阀接触器(KM6)
4、2PLC选型
根据盐碱分离离心机系统示意图,控制系统选用FX2N-32MR-001,I/O点数各为16点,可以满足控制要求且留有充足的裕量。
FX2N系列是小形化,高速度,高性能和所有方面都是相当开FX系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入出16~25点的独立用途外,还可以适用于多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
FX2N系列PLC如图2所示。
图2FX2N系列PLC
FX2N系列PLC的特点:
(1)系统配置既固定又灵活
在基本单元上连接单元或扩展,可进行16~256点的灵活输入出组合。
在基本单元,扩展单元上可分别连接扩展模块,还可连接Fxon系列扩展模块。
(2)编程简单
基本指令27种,步进梯形指令2种,应用指令128种。
(3)备有可自由选择,丰富的品种
可选用16/32/48/64/80/128/点的主机,可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式,自由选择。
(4)令人放心的高性能
程序容量内置8000步RAM(可输入注释)可使用存储盒,最大可扩充至
16k步和丰富的软元件。
(5)高速运算
1个指令运行时间,只需0.08us。
基本指令/1指令0.08us。
应用指令/1
指令1.52us~数100us
(6)适用于多种特殊用途
特殊用途:
脉冲输出(20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V~24V)脉宽调制PID
控制指令等。
(7)外部机器通讯简单化
通过安装机能扩充板,可将与外部设备通讯端口置1个通道。
一台FX2N主机可安装一个机能扩充板,可以利用RS232C进行通信用。
为保证其工作的稳定,要注意其正常工作下的条件,它的一般及电源技术指标可见表3所示。
表3一般及电源技术指标
环境温度
使用时:
0~55℃,储存时:
-20~+70℃
环境湿度
35%~89%RH(不结露)使用时
抗振
JISC0911标准10~55Hz0.5mm(最大2G)3轴方向各2h(但用DIN导轨安时0.5G)
抗冲击
JISC0912标准10G3轴方向各3次
抗噪声干扰
用噪声仿真器产生电压为1000Vp-p,噪声脉冲宽度为1us,周期为30了~100Hz的噪声,在此噪声干扰下PLC工作正常
耐压
AC1500V1min
所有端子与接地端之间
绝缘电阻
5M欧以上(DC500V兆欧表)
使用环境
无腐蚀性气体,无尘埃
电源电压
AC100~240V50/60Hz
允许瞬间断电时间
对于10ms以下的瞬间断电,控制动作不受影响
电源保险丝
250V3.15A,直径:
5×
20mm
电力消耗/(V.A)
35
传感器电源
DC24V250mA以下
FX2N-32MR-001型PLC的电源技术参数如表4所示。
表4FX2N-32MR-001的电源技术参数
项目
FX2N-32MR-001
AC100~24050/60HZ
对于10ms以下的瞬间电压,控制动作不受影响
250V3.14A,∮5×
电力消耗/(V·
A)
40(32E35)
传感器
无扩展部件
DC24V250mA以下
有扩展部件
DC5V基本单元290mA扩展单元690mA
FX2N-32MR-001型PLC的输入技术参数如表5所示。
表5FX2N-32MR-001的输入技术参数
输入电压
输入电源
输如ON电流
输入OFF电源
输入阻抗
输入隔离
输入响应时间
X000~7
X010以内
X010以内
X007~7
DC24V
7mA
5mA
4.5mA
3.5mA
≦1.5mA
3.3kΩ
4.3kΩ
光电绝缘
0~60ms可变
输入端X0~X17内有数字滤波器,其响应时间可由程序调整为0~60ms。
FX2N-32MR-001型PLC的输出技术指标如表6所示。
表6FX2N-32MR-001的输出技术指标
项目
继电器输出
晶闸管输出
晶体管输出
外部电源
AC250,DC30V以下
AC85~240V
DC5~30V
最大负载
电阻负载
2A/1点;
8A/4点共享;
8A/8点共享
0.3A/1点
0.8A/4点
0.5A/1点
感性负载
80V·
A
15V·
A/AC100V
30V·
A/AC200V
12W/DC24V
灯负载
100W
30W
1.5W/DC24V
开路漏电流
--
1mA/AC100V
2mA/AC200V
0.1mA以下/DC24V
响应时间
OFF到ON
约10ms
1ms
0.2ms以下
ON到OFF
最大10ms
电路隔离
机械隔离
光电晶闸管隔离
光电耦合器离驱动时LED灯亮
动作显示
继电器通电时LED灯亮
光电晶闸管驱动时LED灯亮
光电耦合器隔离驱动时LED灯亮
4、3参数计算
PLC型号:
本设计中PLC选用的是三菱FX2n系列,
本设计中有输入/输出点是3输入/9输出
考虑到15%的备用点
则需输入点:
2*(1+15%)=2.3,取整数3
输出点:
6*(1+15%)=6.9取整数7
所以选用FX2n-32MR的PLC
拖动电动机M:
5.5kW、AC380V、11.6A、1440r/min。
熔断器FU:
IFU≧2.5IN
其中:
IFU是熔断器熔体的额定电流
IN是电动机的额定电流
IFU≧2.5*11.6+2*11.6=52.2A
所以熔断器选用RT14—63型号。
热继电器:
IRT=(0.95~1.05)IN
IRT是热继电器的额定电流
IRT=(0.95~1.05)*11.6=11.02A~12.18A
所以热继电器选用JR16—20/3D型号。
接触器:
IC=PN/(KUN)
IC是接触器触头电流
PN是电动机额定功率
K是经验系数一般取1~1.4
UN是电动机额定电压
IC=5.5*1000/[(1~1.4)*380]=10.33A~14.47A
所以接触器选用CJ10—20型号。
指示灯HL:
0.25W,DC24V.
电磁阀Y1:
100mA,AC220V.
5软件设计
5、1控制框图
从示意图可知,只有前5步工作做连续循环8次后方可进人清洗工步,待清洗完毕后再进入下一次大循环。
图1盐碱分离离心机控制系统示意图
5、2I/O地址分配
根据控制任务要求,可以算出I/O点数,根据输入输出点数及功能要求选FX2N-32MR型PC机完全满足控制系统要求。
I/O地址分配如表7所示。
表7I/O地址分配
输入
输出
启动按钮
X000
进料阀
Y000
停止按钮
X001
洗盐阀
Y001
化盐阀
Y002
升刀阀
Y003
母液阀
Y004
熟盐水阀
Y005
5、3局部梯形图
该步骤功能是:
运行开始对状态S0驱动,激活初始状态S0,PLC运行,系统启动,如图3。
图3
开始进料,延时5秒;
甩料,延时5秒;
洗盐,延时5秒;
升刀,延时5秒;
延时5秒,间歇;
计数八次,重复前面工序,如图4、5、6。
图4
图5
图6
清洗,延时20秒,步进程序结束返回S20,如图7。
图7
6调试
用三菱PLC教学软件FX-TRN-BEG-C进行仿真,仿真界面如图9所示。
图8仿真界面截图
把程序输入仿真软件里对其进行仿真,对程序进行检验。
经检验输入的程序无误后,经过转换,点击写入PLC。
将编译好的程序下载至PLC上(程序要确保编译无错误,否则无法下载),打开监控,以便观察程序运行中各指示灯的亮与灭的情况,方便检查程序是否达到要求,最后将PLC置于运行模式,运行程序,开始操作。
程序的仿真与调试采用6个指示灯L0,L1,L2,L3,L4,L5分别代表6个电磁阀,通过指示灯的亮与灭来显示电磁阀的动作情况。
再按照图11(见附录)所示梯形图编写程序.调试过程如下:
按下启动按钮PB1,代表Y000(进料阀)、Y004(母液阀)接通的指示灯L0,L4亮.T1计时器同时开始计时。
T1计时到,L0灭。
T2计时器同时开始计时,指示灯L4亮。
T2计时到,代表Y001(洗盐阀)指示灯L1亮,此时的L4一直还处于亮的状态即Y004(母液阀)还是打开的状态,T3计时器同时开始计时。
T3计时到,L1灭,代表Y002(化盐阀)、Y003(升刀阀)的指示灯L2,L3亮,T4计时器同时开始计时。
T4计时到,L2,L3亮,T5计时器同时开始5s间歇计时间。
T5计时到,给计数器计数一次,由于没有达到设计要求8次,所以重复进行进料、甩料、洗盐、升刀、间歇工序。
当第8次循环结束后,T5记时时间到,计数器使得L1和代表Y005(熟盐水阀)的指示灯L5亮,开始洗盐。
同时T6开始计时,20s后又进入下一次大循环。
从运行情况来看,该套控制系统方案设计完全满足盐碱分离中分离机处理工艺的要求。
通过仿真图可看出程序是正确的,可以达到系统控制的要求。
也就是说本次的设计比较成功。
7小结
经过了一个多星期的努力和学习,我终于完成了盐碱分离离心机的PLC控制系统的课程设计,从一开始的茫然、毫无头绪到最后课程设计说明书的完成,每一步对我来说都是新的尝试,这算是我第一份独立完成的开放式作业,心里十分自豪。
虽然这份课程设计还很稚嫩,存在着很多的不足,但在我却在设计过程中不断地得到成长。
首先是课题的选择,资料的查找,运用图书和网络,从各类信息中找出对自己有用的信息并进行编辑完善,这些基本的工作让我感觉基础知识扎实的必要性。
但是我也深深的感觉到自己的不足之处,有时候对应用指令不熟悉,以致不能很好准确的编程,使得工作的效率降低,因此在以后还须多加锻炼。
在学习过程中也有不能想通的问题,通过和同学的讨论,以及在PLC仿真软件的调试,问题终于得以解决。
在这次的设计中,我发现PLC在工业控制中的作用确实很重要,它能使人的控制转变成微机的控制,大大地降低了产品的成本,减少劳动力的投入,更好的提高生产效率。
在设计图形时,一个输入错误或是基本指令的混淆都会导致最后梯形图的转换失败,然后再一步步查找错误,浪费时间和精力,非得耐心一遍遍重头再来。
这让我认识到设计工作一定要认真细心,容不得马虎。
编程的过程中是这样,在生活中更是如此。
要仔细检查自己的程序。
考虑到那些可能犯错误,并及时解决。
只有这样才能得到提高。
看着自己的课程设计一步步完善,心中洋溢着一股自豪感,这也为以后的学习和工作打下了基础,一分耕耘一分收获,要想真正做好一件事,还是需要定定心,脚踏实地,用心努力才行啊,希望这次经历能激励自己在以后的路上走好。
附录
●主电路
图9主电路
●控制电路(外部接线图)
本设计中采用继电器输出,输出端为感性负载接在继电器的线圈上。
因设计共需要2个输入点和7个输出点,输入点接X000、X001两点,输出接Y000、Y001、Y002、Y003、Y004、Y005六点。
Y000接KM1线圈、Y001接KM2线圈、Y002接KM3线圈、Y003接KM4线圈、Y004接KM5线圈、Y005接KM6线圈。
PLC外部接线如图10所示。
图10PLC外部接线图
●参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京:
化学工业出版社,2005.4
[2]张进秋.可编程控制器原理及应用实例.北京:
机械工业出版社,2004.6
[3]丁伟.可编程控制器在工业控制中的应用.北京:
化学工业出版社,2004.7
[4]汪志锋.可编程控制器原理与应用.西安电子科技大学出版社,2004.2
[5]左健明.控制工程基础及应用.机械工业出版社,1999.10
[6]张万忠,周渊深.可编程控制器应用技术.化学工业出版社,2001.4
[7]
[8]
[9]
[10]
●完整梯形图
图11完整梯形图
●完整总电路
图12盐碱分离离心机控制系统完整电路图
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- 关 键 词:
- PLC 课程设计 盐碱 分离 离心机