【正文】 .................................................................. 31 致謝 ...................................................................................................................................... 32 附錄 ...................................................................................................................................... 33 I 摘 要 可編程序控制器簡稱 PLC，是近年來一種發(fā)展極為迅速，應用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。它是一種專為工 業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運行的電子系統(tǒng)，它采用可編程程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入 /輸出完成確定的邏輯順序、定時、記數(shù)、運算和一些確定的功能來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 工業(yè)混合攪拌設備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。 本文所介紹的多種液體混合的 PLC 控制程序可進行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復電后可以繼續(xù)運行。另外， PLC 還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過 WINCC 組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管 理 。 該 混合 控制系統(tǒng)，根據(jù)實際要求利用 PLC 的實時控制和順序處理功能，完成系統(tǒng)控制。在本次論文中，給出了控制系統(tǒng)的硬件原理圖，主電路圖及軟件設計。 關(guān)鍵詞 ： 可編程序控制器 PLC；液位傳感器；定時器； 交流接觸器；攪拌電機；三級斷路器； II ABSTRACT Programmable logic controller PLC for short is a development very quickly in recent years, has wide application in industry control device. It is an application designed for industrial environments and the design of digital electronic systems that run, it uses the programmable program memory, used to store the user instructions, through digital or analog input/output pletion determine the number, timing and recording in a logical order, operations and determine features to control various types of machinery or production processes. Industrial mixing equipment, mixing processes are automated control, and improve the stability of mixing equipment, mixing machinery for a smooth, orderly and accurate creation of strong protection. Multiple liquid mix of PLC control program described in this article for singlecycle or continuous work, with power off memory function, plex system can continue to addition, PLC has munication working, then by WINCC configuration, can be directly on the site monitoring and more convenient work and management. The hybrid control system, based on actual requirements with PLC control and order processing functionality, plete system control,In this paper, the hardware of the control system are given schematics, circuit diagrams and software design. Key words: PLC programmable controller； Level sensor； The timer； AC contactor； Stirring motor； Threelevel circuit breakers； 1 第 1 章 緒 論 傳統(tǒng)的物料混合設備的控制存在的問題 鑒于攪拌設備的廣泛應用，隨著近年來工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，流體混合技術(shù)在上世紀60到 80年代期間得到了迅猛發(fā)展 ,其重點主要是對于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時間等宏觀量進行實驗研究。長期以來 ,雖然有大量設計經(jīng)驗和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預測混合體系 ,但將攪拌反應器從實驗室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模 ,仍是十分危險的 ,至今仍然需要通過逐級放大來達到 攪拌設備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。這種方法不但耗費巨額的資金和大量的人力物力 ,而且設計周期很長。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)高度發(fā)達的美國，化學工業(yè)由于攪拌反應器設計不合理所造成的損失每年約為 10— 100 億美元。 因此，從更微觀更本質(zhì)的角度 ,例如采用先進的測試手段和建立合理的數(shù)學模型 ,獲取攪拌槽中的速度場、溫度場和濃度場 ,不僅對開發(fā)新型攪拌設備，而且對攪拌設備的優(yōu)化設計具有十分重要的經(jīng)濟意義 ,對放大和混合的基礎(chǔ)研究具有現(xiàn)實的理論意義。 而對于攪拌設備的研究，除功率問題外，有關(guān)攪拌的流體力學研究具有重要意義。這方面已做了許 多工作，但尚需擴大和深入。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動程度與攪拌器使液體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關(guān)系。這些旋渦因經(jīng)常地互相撞擊和破裂，使液體受到劇烈的攪拌。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學理論的研究是極其重要的。 物料設備的發(fā)展趨勢 近代化學工業(yè)中，流動的物料不再只是一些低粘度的牛頓型流體，許多高粘度流體也常常遇到，尤其是各種各樣的高分子溶液以及混有催化劑粒子的漿狀流體等非牛頓型流體的應用日益廣泛。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動特性， 所以對于非牛頓型液體的研究是當今的一個重要課題。對高粘度流體，特別是非牛頓型流體的攪拌傳熱的研究，也是近年來的一個方向。聚合釜的傳熱特性與其中所用的攪拌器的型式關(guān)系甚大。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展。設備有大型化發(fā)展的趨勢，也需求攪拌設備大型化。如國外聚合釜的容積已由最初的 8～ 40m3擴大到 60～ 100m3，最火的已達到 140m3。采用大型聚臺釜可大大減少操作和檢修人員，有利于自動化，減少投資，提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。隨著容積的大型化，釜型逐漸由細長型向矮胖型發(fā)展。而且采用底部攪拌的方式越采越多，多用三葉后掠式攪 拌器。三葉后掠式攪拌器是目前大型聚合釜采用 2 的一種較好攪拌器。因它排出量大，釜內(nèi)液相循環(huán)充分，每分鐘可達 5～ 10 次，能促使釜內(nèi)反應均勻一致。 攪拌也可以在管路中進行，采用在管路中安裝裝置的辦法對氣 液系和液 液系進行混合。側(cè)如采用噴射泵對水及醋酸丁酯進行混合；在石油精制中，也采用使液體流過設置在管路中的銳孔板或擋板，以便使兩種液體進行接觸。還有在管道中放入攪拌器的，即所謂管道攪拌。 可見，科學技術(shù)的發(fā)展帶動了攪拌應用面的擴大。攪拌技術(shù)的發(fā)展又使得攪拌設備大型化。為了提高攪拌的全自動化和穩(wěn)定性能，就需要一個功能 更強、性能更好的系統(tǒng)做支持。 在本設計中我將引入 PLC 來實現(xiàn)其攪拌控制功能。 引入 PLC 來實現(xiàn)其物料混合設備的控制功能 本設計基于采用可編程序控制器（ PLC）的設計方案，實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。以 PLC S7200為主要控制器。根據(jù)攪拌設備的功能特性、運作順序等，設計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。 根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。這樣就可以先按照攪拌設備的先后運行順序畫出相應的順序功能圖，然后在根據(jù)順序功能圖畫梯形圖，最后再 用仿真軟件對其進行調(diào)試仿真。這樣就可以實現(xiàn) PLC 對混合攪拌控制程序的設計。 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 ； 總體方案論證，系統(tǒng)是將計算機技術(shù)、 PLC 和工業(yè)自動化技術(shù)緊密結(jié)合起來 。 ；從初始狀態(tài)到啟動到最后操作的結(jié)束的中間詳細過程的原理圖。 PLC 的選型及 I/O 分配；從從對 PLC 的選擇到 PLC 的容量選擇在到啟動到物料混合的各個 I/O 的選擇和分配。 控制程序的編寫 ,寫出指令表。 擬解決主要問題 （ 1） PLC 機型的選擇 根據(jù) PLC 物料 混合控制要求，列出該系統(tǒng)的輸入輸出表，從表中可得出該系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)總和為多少點。選型時還應將性價比作為重點考慮因素。 （ 2）硬件電路的設計 根據(jù)設計要求設計合適的硬件電路，選型、調(diào)試。 （ 3）了解程序的設計 控制程序設計，最大限度的滿足被控對象的控制要求 。 3 技術(shù)路線或研究方法 ，專業(yè)設計或論文，從中學習 PLC 物料混合控制 原理。完成基本的知識結(jié)構(gòu)體系 .例如控制系統(tǒng)有進料、循環(huán)、輸送三種工作狀態(tài)； ，并開展有關(guān)研究，參考實際中核心問題的解 決方案，以及實際操作中會出現(xiàn)的問題和應該注意的事項。 ，找到自己的不足，取長補短，將不合適的設計及設計中的失誤剔除改正。 ，記錄數(shù)據(jù)，測試性能。 。 4 第 2 章 控制系統(tǒng)總體方案 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(zhuǎn)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(gòu)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(lǐng)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 。 工控機采用總線結(jié)構(gòu)，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(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)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。 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(guān)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(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來微電子技術(shù)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。現(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 5 多功能控制器。由 PLC 為主構(gòu)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。故選擇 PLC 來實施本次設