【正文】 2 方案的介紹 3 第 2 章 硬件電路設(shè)計 4 總體結(jié)構(gòu) 4 液位傳感器的選擇 5 攪拌電機(jī)的選擇 5 電磁閥的選擇 6 接觸器的選擇 6 熱繼電器的選擇 7 PLC 的選擇 7 PLC 輸入、輸出口分配 9 液體混合裝置輸入 /輸出接線 9 第 3 章 軟件電路設(shè)計 11 程序框圖 11 根據(jù)控制要求和 I/O 地址編制的控制梯形圖 11 語句表 12 實驗結(jié)果 14 第 4 章 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù) 15 系統(tǒng)故障的概念 15 系統(tǒng)故障分析及處理 16 系統(tǒng)抗干擾性的分 析和維護(hù) 17 結(jié) 論 18參考文獻(xiàn) 18 1 前 言 為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)兩種液體混合的自動控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中 PLC 的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而兩種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。該公司于 1969年研制出了第一臺符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡稱 PLC（有的稱為 PC），并在 GM 公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景，用 PLC 進(jìn)行開關(guān)量控制的實例很兩，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印 刷機(jī)械、電梯、自動化倉庫、液體混合自動配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等 2 方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。 第 1 章 兩種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 方案設(shè)計 整個設(shè)計過程是按思想工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)。在方案的選擇、元器件的選型時更兩的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友 好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。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、時間及溫度等參數(shù)變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護(hù)。但是，單片機(jī)是一個集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號連接，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(shè)計、控制和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。 （ 4）可編程序控制器控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不要自己設(shè)計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配置和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用 軟件取代繼電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的改變。 第 2 章 硬件電路設(shè)計 總體結(jié)構(gòu) 從圖 1 中可知設(shè)計的液體混合裝置主要完成兩種液體的自動混合攪拌。 液體 A 液體 B 電磁閥 YV1 電磁閥 YV3 液面 SL1 A B 液面 SL2 液面 SL3 液面 SL4 電磁閥 YV2 電磁閥 YV4 液面 SL5 電磁閥 YV5 圖 1 液體混合灌裝機(jī) 要求如下： 初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。當(dāng)液面降到 SL3 時，再經(jīng)過 5s 后， A 容器放空，關(guān)閉電磁閥 YV2。 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停止 在初始狀態(tài)。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當(dāng)沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。 攪拌電機(jī)的選擇 選用 EJ153 型電動機(jī)。工作溫度 15~40℃ /濕度≤ 90%； 3） EJ15 系列電動機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運(yùn)行安全可靠。 ( 2 ) 出罐液體選用 AVF40 型電磁閥。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1） 操作頻率為 1200/h； 2） 機(jī)電壽命為 1000 萬次； 3） 主觸頭額定電流為 10/16（ A）； 4） 額定電壓為 380/220（ A）； 5） 功率為 。 PLC 的選擇 傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器 接觸器控制。 在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為 6 點，開關(guān)量輸出為 5 點，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式 PLC。 PLC 的一般結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，由圖可見主要有 6 個部分組成，包括 CPU（中央 處理器）、存儲器 、輸入 /輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、 I/O 擴(kuò)展接口。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與 現(xiàn)場 I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。 PLC 輸入、輸出口分配 輸入 /輸出地址分配如表 1 表 1 液體混合裝置輸入 /輸出地址分配 輸入設(shè)備 輸入點編號 輸出設(shè)備 輸出點編號 啟動按鈕 X0 電磁閥 YV1 Y0 停止按鈕 X1 電磁閥 YV2 Y1 SL1 液位傳感器 X2 電磁閥 YV3 Y2 SL2 液位傳感器 X3 電磁閥 YV4 Y3 SL3 液位傳感器 X4 電磁閥 YV5 Y4 SL4 液位傳感器 X5 攪拌機(jī) M Y5 SL5 液位傳感器 X6 液體混合裝置輸入 /輸出接線 輸入 /輸出接線圖如圖 4 圖 4 輸入 /輸出接線圖 （ 1）液體 A 流入 A 容器，液體 B 流入 B 容器 當(dāng) PLC 接通電源后，按下啟動按鈕 SB1 后，觸點 X0 接通， Y0、 Y2 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV YV3 接通并保持，液體 A 開始流入 A 容器，液體 B開始流入 B 容器。 （ 5）液體 B 排完 當(dāng)液面下降到 SL4 時，時間繼電器 T36 得電開始計時， 5s 后 T36 計時時間到，其動斷輔助觸點 T36 斷開， Y3 失電停止排放 B 液體。 （ 9）重復(fù)液體混合過程及停止 T38 動合輔助觸點閉合， Y0、 Y2 得電自鎖，開始循環(huán)。 啟動開關(guān) 停止開關(guān) 電磁閥 YV1 電磁閥 YV2 電磁閥 YV3 電磁閥 YV4 電磁閥 YV5 圖 9 控制開關(guān) 第 4 章 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù) 為了延長 PLC 控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對 PLC 過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)有所幫助。 系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機(jī)系統(tǒng) PLC 主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)、電源在連續(xù)工作、散熱中、電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。而 PLC 的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片、故障率已經(jīng)大大下降。要減少 I/O 模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先應(yīng)按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。 （ 2）第 2 類故障兩發(fā)點在閥門等設(shè)備上。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不 正常。單如果工業(yè)環(huán)境過于惡劣，如干擾特別強(qiáng)烈，可能使 PLC 引起錯誤的輸入信號；運(yùn)算出錯誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯誤的輸出信號；造成錯誤的動作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行。 3） 輸入輸出信號的干擾 輸入設(shè)備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負(fù)載的場合，輸出信號由斷開 閉合時產(chǎn)生的突變電流和由閉合 斷開的反向感應(yīng)電勢以及電磁接觸器的接點產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。同時采用 PLC 控制液體混合裝置，還能容易的隨時修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時間和工作狀態(tài)，滿足不同液體混合的需要。就如同我們做課程設(shè)計，這課程設(shè)計是對我們所學(xué)知識的考驗，也是對我們對知識綜合運(yùn)用能力的考驗。 在研究設(shè)計與方法上必須采用實證研究范式，即相關(guān)設(shè)計或因果實驗設(shè)計，具體收集數(shù)據(jù)方法可用實驗法、測驗法、問卷法、訪談法、觀察法。 （二）目錄 目錄需 通過 WORD 定義三級大綱形式自動生成目錄。中英文摘要頁單獨編排 頁碼，頁碼居中采用羅馬數(shù)字排序。注意將所要研究的問題界定清楚，題目不要過大或含糊不清。 英文題目表達(dá)可以不與中文題目完全一致，但要求與中文題目內(nèi)容要對應(yīng)。 英文摘要 (Abstracts)，主要內(nèi)容包括： Objective。其表達(dá)可以不與中文摘要完全一致，但要求與中文摘要內(nèi)容要對應(yīng)。避免選用一些外延較廣的詞作為關(guān)鍵詞，應(yīng)從《漢語主題詞表》和專業(yè)主題詞表中選用。指出本研究問題的重要性及其應(yīng)用價值，即作者對這一問題進(jìn)行研究的原因。正文內(nèi)容應(yīng)該觀點突出，言之有物，邏輯清晰，層次分明，結(jié)構(gòu)完整，方法得當(dāng)，論證嚴(yán)謹(jǐn)，資料真實，行文流暢，用語規(guī)范。 國內(nèi)外研究概況 ： 是對 國內(nèi)外相關(guān)研究的歷史回顧與現(xiàn)狀分析 。 研究方法 內(nèi)容包括：被試、研究工具、 實驗設(shè)計、 研究程序、數(shù)據(jù) 管理與分析等 。 實驗設(shè)計： 如果是實驗研究，還應(yīng)該在研究工具與研究程序兩部分之間加入實驗設(shè)計 。 8 如果是描述性或相關(guān)研究，則要說明訪談的程序、觀察的過程、編碼記分方法、問卷的編制過程、問卷的施測過程等。 選擇正確的統(tǒng)計分析方法，按合理的邏輯順序報告結(jié)果。 常用的統(tǒng)計學(xué)符號規(guī)定如 下：樣本代表的總體數(shù) 為 N， 樣本數(shù)為 n，平均數(shù)為 M，標(biāo)準(zhǔn)差為 SD， t 檢驗為 t， F 檢驗為 F，卡方檢驗為 χ２ ，相 9 關(guān)系數(shù)為 r，顯著性為 p。表和圖不要重復(fù)表達(dá)同一內(nèi)容。 表格要有表頭（即表的標(biāo)題），置于表格之上，標(biāo)明表格序號，表格內(nèi)的統(tǒng)計符號用斜體，數(shù)字采用 5 號 Times New Roman 字體編排。 同一個表格或插圖不能分兩頁顯示。即將統(tǒng)計所得結(jié)果通過邏輯推論上