多种液体混合装置plc.docx
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多种液体混合装置plc
摘要
随着我国经济的高速发展,微电子技术,计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,但是我国工业企业的自动化程度普遍较低,PLC产品有很大的应用空间,如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。
因此,PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。
我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制,但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。
随着竞争的日益加剧,越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制,以提高企业的经济效益和竞争实力。
我设计的题目是“多种液体自动混合装置的PLC控制”,此次设计主要内容包括:
工作过程分析,I/O分配,梯形图,指令表,接线图,电气原理图及情况说明,经过多次修改和调试,最终完成了这次实验。
本文通过对“多种液体自动混合装置的PLC控制”的分析,解决了按下启动按钮SB1,液体A阀门打开,液体A流入容器,当液面到达SL2时,SL2接通,关闭液体A阀门,打开液体B阀门;当液面到达SL4时,关闭液体B阀门,打开液体C阀门;当液面到达SL1时关闭阀门C,搅匀电动机开始搅匀;搅匀电动正转30s后反转30s后停止搅动使液体充分混合,混合液体阀门打开,开始放出混合液体等控制问题,实现了控制装置根据液位不同时状态自动转换的的任务。
关键词:
自动控制PLC多种液体自动混合
一、背景与意义
1、背景
随着科学技术的猛速发展,自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛,它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。
在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的程序,而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,以致现场工作环境十分恶劣,不适合人工现场操作。
另外,生产要求该系统要具有配料精确、控制可靠等特点,这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。
所以为了帮助相关行业,特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。
随着计算机技术的发展,对原有液体混合装置进行技术改造,提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。
设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制,提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高,适合工业生产的需要。
2、研究目的和意义
在工艺加工最初,把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的,在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作,但是现在随着时代的发展,这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。
实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。
随着科学技术的日新月异,自动化程度要求越来越高,原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。
可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术,计量技术,传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。
充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。
可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点:
①系统自动工作;
②控制的单周期运行方式;
③由传感器送入设定的参数实现自动控制;
④启动后就能自动完成一个周期的工作,并循环。
本系统采用PLC是基于以下两个原因:
①PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;
②编程能力强,可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现;
根据多种液体自动混合系统的要求与特点,我们采用的PLC具有小型化、高速度、高性能等特点,可编程控制器指令丰富,可以接各种输出、输入扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的,能够方便地联网通信。
本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。
3.方案设计原则
整个设计过程是按工艺流程设计,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,液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改适升级,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,需要从怎样实现多个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。
二、已知情况、控制要求、设计要求
1、已知情况:
本题目用PLC来模拟并实现多种液体自动混合装置的控制(见下图)。
图2-1三种液体自动混合装置
2、控制要求:
如图所示为三种液体混合装置,SL1、SL2、SL3和SL4为液面传感器,液面淹没时接通,液体A、B、C与混合液阀由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4控制,M为搅匀电动机,其控制要求如下:
2.1初始状态
装置投入运行时,液体A、B、C阀门关闭,混合液阀门打开20s将容器放空后关闭。
2.2起动操作
按下启动按钮SB1,装置开始按下列给定规律运转。
(1)液体A阀门打开,液体A流入容器。
当液面到达SL2时,SL2接通,关闭液体A阀门,打开液体B阀门。
(2)当液面到达SL4时,关闭液体B阀门,打开液体C阀门。
(3)当液面到达SL1时关闭阀门C,搅匀电动机开始搅匀。
(4)搅匀电动先正转30s,然后在反转30s后停止搅动使液体充分混合,之后混合液体阀门打开,开始放出混合液体。
(5)当液面下降到SL3时,SL3由接通变断开,再过20s后,容器放空,混合液阀门关闭,开始下一周期。
3、停止操作
按下停止按钮SB2后,要将当前的混合操作处理完毕后,才停止操作(停在初始状态)。
3、设计要求:
根据生产设备工作方面及其它方面的需要,本次设计要达到如下设计要求:
(1)要求本次设计的控制装置采用PLC技术实现;
(2)要能完全满足控制要求;
(3)按下停止按钮后,要将当前的混合操作处理完毕后,才停止操作
三、软件设计
1、总体设计思路
经过对上述设计要求的深入思考后,对系统的设计过程有了一定的构架。
具体的想法有一下几点:
我们做的系统为多种液体自动混合,需要对各种液体的液面的高度监控,因此,需要运用到传感器进行液面高度的监控。
各种液体入池的比例需要应用电磁阀控制,入池后的搅拌,则需要电机控制。
对各个控件的控制,需要一个完整的控制流程,运用PLC技术进行编程,可以实现对各个控件的控制。
具体控制方法根据题目要求,按下启动按钮时,A种液体进入容器,当达到一定值时,停止进入,B种液体开始进入,当达到一定值时,停止进入C种液体开始进入,当达到一定深度停止所有液体进入。
搅拌机进行搅拌,一分钟后搅拌均匀,停止搅拌,放出液体。
经20s后停止放出,按停止键停止操作。
液体的进入和放出,需要电磁阀的控制,液面的深度需要传感器的控制。
2、PLC选型及I/O分配图
(1)根据设计要求、控制要求,选定PLC的型号为:
FX1N系列
它是日本三菱公司生产的三菱FX1N系列,拥有28路输入、18路(继电器)输出,而本例实际只需要6路输入、6路输出,输出留有约1/3的余量,输出所留余量超出1/3,完全满足要求;拥有8K步的内存容量,而本例用户程序的容量估计在50步左右,完全够用
(2)多种液体自动混合装置的I/0分配(见表1)。
表1液体混合装置输入/输出地址分配
输入点地址
功能
输出点地址
功能
X000
SB0启动按钮
Y000
电磁阀YV1
X001
SB1停止按钮
Y001
电磁阀YV2
X002
SL1液位传感器
Y002
电磁阀YV4
X003
SL2液位传感器
Y003
搅拌机YV3
X004
SL3液位传感器
Y004
KM1线圈
X005
SL4液位传感器
Y005
KM2线圈
3、梯形图的设计及助记符的编写
梯形图
助记符(见表2):
表2助记符
4、PLC编程元件明细表:
编程元件
作用
X0
启动按钮SB1
X1
停止按钮SB2
X2
限位开关SQ1
X3
限位开关SQ2
X4
限位开关SQ3
X5
限位开关SQ4
Y0
液体A控制阀门YV1
Y1
液体B控制阀门YV2
Y2
混合液体阀门YV3
Y3
液体C控制阀门YV4
Y4
搅拌机正转控制KM1
Y5
搅拌机反转控制KM2
T0
电动机转动定时
T1
混合液流出定时
M200
中间继电器,使阀A门打开
M103
中间继电器,使阀门A关闭,使阀门B打开
M105
中间继电器,使阀B门关闭,使阀C门打开
M102
中间继电器,使阀门C关闭,使搅拌机正转工作
M112
中间继电器,使混合液体阀门打开
T0
计时器给搅拌机正转计时
T1
计时器给混合液阀门关闭前倒计时
T3
计时器给搅拌机反转计时
4、电气接线设计
1、主电路的设计
其中本次设计中的混合液体搅拌由电动机M启动,当KM1线圈接通时电机正转,当KM2线圈接通时电机反转。
带有短路保护、过载保护等,短路保护由FU熔断器来实现保护功能,过载保护由FR热继电器来实现其保护功能。
图4-1主电路
2、PLC外部接线原理图
图4-2PLC外部接线原理图
参考文献
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