《自动化专业方向设计》5777尚斌.docx
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《自动化专业方向设计》5777尚斌
西南科技大学
自动化专业方向设计报告
设计名称:
基于组态软件和PLC的液体混合装置控制系统设计
姓名:
尚斌
学号:
20105777
班级:
自动化1004
指导教师:
杨涛
起止日期:
10月24日到11月6日
方向设计任务书
学生班级:
自动化1004学生姓名:
尚斌学号:
20105777
设计名称:
基于组态软件和PLC的液体混合装置控制系统设计
起止日期:
10月24日到11月6日指导教师:
杨涛
设计要求:
针对某一液体混合装置,有上限位、下限位和中限位传感器,在其各自被液体淹没时为ON,反之为OFF。
有三个电磁阀分别是YV1、阀YV2和阀YV3,线圈通电时打开,线圈断电时关闭。
开始时容器是空的,各阀门均为关闭,各传感器均为OFF。
按下启动按钮后,打开YV1,液体A流入容器,中限位开关变为ON时,关闭阀YV1,打开阀YV2,液体B流入容器。
当液面到达上限位开关时,关闭阀YV2,电机M开始运行,搅动液体,60s后停止搅动,打开阀YV3,放出混合液体,当液面降至下限位开关之后再过5s,容器放空,关闭阀YV3,打开阀YV1,又开始下一周期的操作。
按下停止按钮,在当前工作周期的操作结束后,才停止操作(停在初始状态)。
对于这一过程,下位机通过PLC编程实现自动控制,上位机通过组态软件编程制作界面,对该过程进行实时监控。
方向设计学生日志
时间
设计内容
10月24日
认识三菱PLC程序编写软件,熟悉相关操作,并尝试程序编写。
10月27日
完善PLC程序,连接PLC实验台,进行程序调试。
10月30日
安装组态软件,学习组态软件的组成,熟悉相关操作。
11月1日
设计监控界面,编写应用程序。
11月2日
进行系统调试,发现问题并解决问题。
11月3日
系统程序修改,尽量满足控制要求,提高监控质量。
11月4日
完善系统设计。
11月5日
完成报告。
基于组态软件和PLC的液体混合装置控制系统设计
摘要:
本次课题的目的是对液体自动混合装置的模拟控制。
在本设计的梯形图设计中是运用计时器和中间继电器指令来完成。
在PLC程序设计的基础上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体。
本监控系统采用PLC为控制核心,具备自动混合两种液体的功能,由传感器检测储藏罐中的液面高度,按顺序加入A和B两种液体,搅拌60s后放出混合液体。
过程监控采用的是King-view(组态王6.53)组态软件,适用于各品牌的PLC。
关键词:
液体自动混合三菱可编程控制器PLCKing-view(组态王6.53)组态软件
LiquidmixingdevicebasedonconfigurationsoftwareandPLCcontrolsystemdesign
Abstract:
Thistopicisforthesimulationcontrolofautomaticliquidmixingdevice.Inthisdesignladderdiagramdesignisimplementedwithatimerandintermediaterelay-instructions.OnthebasisofthePLCprogramdesigncombinedwithrelatedperipheraldevicesformedaneasytoindustrialcontrolofthewholesystem,easytoexpanditsfunctionintheprincipleofdesign.ThemonitorsystemadoptsPLCascontrolcore,withautomaticmixingtwoliquidsfunctionbythetankssensortesthighlyliquidsurface,inordertojoinAandBtwoliquids,stirring1minafterreleasemixtureliquid.ProcessmonitoringsoftwareadoptedisKing-viewconfigurationsoftware(King-view6.53),whichisdomestically-developedconfigurationsoftware,applicabletothebrandofPLC.
Keywords:
liquidautomaticallymixingMitsubishiprogrammablecontrollerKing-viewconfigurationsoftware
1、设计目的和意义
本次课题是对液体自动混合装置的模拟控制,实现液体混合装置的自动添加液体、混合等控制功能。
在本设计的梯形图设计中是运用计时器和中间继电器指令来完成。
在PLC程序设计的基础上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体,在易于扩展其功能的原则而设计。
本监控系统采用PLC为控制核心,具备自动混合两种液体的功能,由传感器检测储藏罐中的液面高度,按顺序加入A和B两种液体,搅拌60s后放出混合液体。
过程监控上,我们采用的是King-view(组态王6.53)组态软件,这是我国自主研发的组态软件,适用于各品牌的PLC。
在许多行业中,液体的混合在工业领域中是不可或缺的工序,也是在生产加工中最常见的一种,但是用于混合的液体多为有毒腐蚀性、易燃易爆介质,不仅对人身体有害,而且在操控性上也不很可靠,很难实现操作的精确性。
随着社会的进步和经济的发展,为了提高经济效应,实现工业生产的实际需求,满足人们对操控性以及精确度的需求,人们开始采用PLC控制混合装置,PLC是集自动控制计算机、网络和通讯等功能于一体的自动化装置,可靠性高功能完善体积小重量轻,是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统,它不仅实现混合过程中的精确控制,而且提高液体混合比例的稳定性,更加适应工业生产的需要,因此多种液体混合的PLC控制被广泛使用。
二、控制要求
针对某一液体混合装置,有上限位、下限位和中限位传感器,在其各自被液体淹没时为ON,反之为OFF。
有三个电磁阀分别是YV1、阀YV2和阀YV3,线圈通电时打开,线圈断电时关闭。
开始时容器是空的,各阀门均为关闭,各传感器均为OFF。
按下启动按钮后,打开YV1,液体A流入容器,中限位开关变为ON时,关闭阀YV1,打开阀YV2,液体B流入容器。
当液面到达上限位开关时,关闭阀YV2,电机M开始运行,搅动液体,60s后停止搅动,打开阀YV3,放出混合液体,当液面降至下限位开关之后再过5s,容器放空,关闭阀YV3,打开阀YV1,又开始下一周期的操作。
按下停止按钮,在当前工作周期的操作结束后,才停止操作(停在初始状态)。
对于这一过程,下位机通过PLC编程实现自动控制,上位机通过组态软件编程制作界面,对该过程进行实时监控。
三、设计方案论证
整个设计过程是按思想工艺流程设计,为设备安装、运行和保护检修服务。
设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号(GB4728)及其他相关标准和规范编写。
设计原则主要包括:
工作条件;工程对电气控制线路提供的具体资料。
系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,尽量做到经济、合理、合用,减小设备成本。
在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。
控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
对于本课题来说,如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级,新控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。
对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似,以便于操作人员迅速掌握。
从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量,系统的可靠性要高,人机交互界面友好,应具备数据储存和分析汇总的能力。
要实现整个液体混合控制系统的设计,需要从怎样实现各电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑,现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。
就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求:
继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制(本次课题所使用)。
可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统,起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。
随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。
现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能,是名符其实的多功能控制器。
由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。
4、系统设计
【液体混合器总体结构】
由图2.1可知是一液体混合装置的工作示意图,用于将两种液体按一定的比例进行充分混合。
图2.1液体混合装置的工作示意图
此装置需要控制的元件有:
其中I、H、L为液面传感器,液面到达该位置是传感器接通;YV1、YV2、YV3为电磁阀,M为搅拌机。
另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。
所有这些元件的控制都属于数字量控制,可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
混合装置的工作过程如下:
(1)按启动按钮SB1后,电磁阀YV1通电打开,液体A流入容器;
(2)当液位高度到达I时,液位传感器I接通,此时电磁阀YV1断电关闭,
液体B流入容器;
(3)当液位高度到达H时,液位传感器H接通,这是电磁阀YV2关闭,同时启动电动机M搅拌;
(4)60s后,电动机M停止搅拌,这时电磁阀YV3自动打开,放出混合后的液体到下一道工序;
(5)当液位高度下降到L后,再延时5s,电磁阀YV3断电关闭,并自动开始新的工作周期。
此外,该液体混合装置在按下停机按钮SB2时,要求不要立即停止,直到完成一个工作循环才停止工作。
【程序设计】
IO分配表:
X000启动按钮
X004停止按钮
X001I液位传感器
X002H液位传感器
X003L液位传感器
Y000电磁阀A
Y001电磁阀B
Y003电磁阀3
Y004搅拌机
图2.2PLC程序
本设计选三菱FX2N-48MR的PLC如图2.1所示,它是一种整体式结构的小型PLC,并且指令丰富,功能强大,可靠性高,适应性好,结构紧凑,便于扩展,性价比高。
并且有多种特殊功能模块或功能扩展板,可以实现多轴定位控制,设计中使用的PLC所用的模块共有I/O总数48点,其中输入点24点,输出点24点。
内置高速计数器,具有PID控制器功能。
并且通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接,例如CC-Link、AS-i、RS-232C、并行链接、计算机链接、和I/O链接等。
图2.3三菱FX2N-48MRPLC
图2..4PLC与操作台实时连接
【组态程序设计】
图2.5三菱组态软件操作界面
图2.6设置主机与PLC的端口连接(连接方式Em232通讯)
图2.7为输入输出口创建变量
图2.8给启动按钮功能写脚本程序
图2.9液体A流入混合罐
图2.10液体B流入混合罐
图2.11电机转动开始搅拌
五、设计结果及分析
本次课题是对液体自动混合装置的模拟控制,实现液体混合装置的添加液体、混合等控制功能。
在PLC程序设计的基础上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体,本监控系统采用PLC为控制核心,具备自动混合两种液体的功能,由传感器检测储藏罐中的液面高度,按顺序加入A和B两种液体,搅拌60s后放出混合液体。
经过定时器定时5s后,开始循环。
本次实验操作,了解到设计控制要求后将程序编写到三菱可编程控制器PLC中,调试程序后将程序下载到三菱FX2N-48MRPLC中,并将其与实验操作台进行实时连接,实现硬件控制功能;然后在King-view(组态王6.53)组态软件中进行模块绘制,并设置各个参变量端口实现与硬件电路的人机交互功能。
结束语
此次课程设计让我学到了不少知识,更加深入的理解了PLC的程序编写以及端口连接的一些内容,也初次熟悉了组态软件的操作与应用,了解到Win-cc,Intouch、以及我们用的组态王的一些组态软件的使用知识。
此次设计特别感谢指导老师的悉心指导以及实验室师兄的不吝赐教,让我顺利完成了此次设计要求。
参考文献
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 自动化专业方向设计 自动化 专业 方向 设计 5777