【正文】 H、 I、 L 3 個傳感器控制液體 A、液體 B 的進入和混合液排出的 3 個電磁閥 門及攪拌機的啟停。 山東輕工業(yè)學院 2020 屆本科生 畢業(yè)設計（論文） 4 控制方式系統(tǒng)的要求的設計 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)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程 序 控制器控制。 控制功能是用硬件繼電器實現(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、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜 價格非常高，靈活性差，響應速度慢。 單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構上包括 CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號相連。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，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。 [1] 工控機采用總線結構，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用 性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關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。 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬 件 配制和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化。 [2] 可編程控制器 (PLC)從上個世紀 70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它 主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來微電子技術的不斷發(fā)展， PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能?，F(xiàn)在 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由 PLC 為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。 [3]故選擇 PLC 來實施本次設計。 山東輕工業(yè)學院 2020 屆本科生 畢業(yè)設計（論文） 5 (1) 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領 域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2) 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 (3) 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得 較多的調節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 [4] (4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、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。 [5]數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(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 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(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)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 系統(tǒng)方案的設計思想 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。 液體 混合設備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應用要求 ： 1．可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 2．配套齊全，功能完善，適用性強 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?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制 場合。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)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。 山東輕工業(yè)學院 2020 屆本科生 畢業(yè)設計（論文） 6 3．易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4．系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線 邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5． 體積小，重量輕，能耗低 6． 硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強 第二章 混合 攪拌機的硬件設 計 硬件選型 PLC 機型選擇 機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、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述。 1． 結構合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較 好、維修量較小的場合，選用整體式結構的 PLC；否則，選用模塊式結構的 PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設計選用整體式結構的 PLC 能夠達到要求。 [6] 2． 功能強弱適當 對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門子公司的 S7200 系列機或歐姆龍公司的 COM1。 3． 機型統(tǒng)一 PLC 的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把 PLC 的 I/O 和 CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結構的 PLC 功能有限，只適用于控制要求比較簡單的 系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用 PLC 時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的 PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程山東輕工業(yè)學院 2020 屆本科生 畢業(yè)設計（論文） 7 方法統(tǒng)一，有利于技術人員的培訓；其外部設備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺 PLC 聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結構的 PLC。 4． 是否在線編程 PLC 的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，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，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程 。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。 PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的 10%～ 25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量 I/O 乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內存單元數(shù)乘以 100。通常，一 條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊。 I/O 點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前 I/O 點數(shù)較多的 PLC 價格也較高，若備用的 I/O 點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調整和擴充，通常 I/O 點數(shù)按實際需要的10%～ 15%考慮備用量。 簡述 PLC 應用及使用中應注意的問題 一、簡述 多年來，可編程控制器 （以下簡稱 PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的 PLC 在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用 。 [2] 二、 PLC 的應用領域 目前， PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情 況主要分為如下幾類： 1．開關量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備山東輕工業(yè)學院 2020 屆本科生 畢業(yè)設計（論文） 8 的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。 [6]如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等 。 2．工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）， PLC 采用相應的 A/D 和 D/A 轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。 PID 調節(jié)是