【正文】 chnology 202106 本文所介紹的多種液體混合的 PLC 控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 ： 可編程序控制器 PLC；液位傳感器；定時(shí)器； 交流接觸器；攪拌電機(jī)；三級(jí)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(shè)備的控制存在的問題 鑒于攪拌設(shè)備的廣泛應(yīng)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(jì)60到 80年代期間得到了迅猛發(fā)展 ,其重點(diǎn)主要是對(duì)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(shí)間等宏觀量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 因此，從更微觀更本質(zhì)的角度 ,例如采用先進(jìn)的測(cè)試手段和建立合理的數(shù)學(xué)模型 ,獲取攪拌槽中的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng) ,不僅對(duì)開發(fā)新型攪拌設(shè)備，而且對(duì)攪拌設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義 ,對(duì)放大和混合的基礎(chǔ)研究具有現(xiàn)實(shí)的理論意義。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。對(duì)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(gè)方向。如國外聚合釜的容積已由最初的 8～ 40m3擴(kuò)大到 60～ 100m3，最火的已達(dá)到 140m3。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。還有在管道中放入攪拌器的，即所謂管道攪拌。 在本設(shè)計(jì)中我將引入 PLC 來實(shí)現(xiàn)其攪拌控制功能。 根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個(gè)很典型的順序控制問題。 ；從初始狀態(tài)到啟動(dòng)到最后操作的結(jié)束的中間詳細(xì)過程的原理圖。選型時(shí)還應(yīng)將性價(jià)比作為重點(diǎn)考慮因素。完成基本的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系 .例如控制系統(tǒng)有進(jìn)料、循環(huán)、輸送三種工作狀態(tài)； ，并開展有關(guān)研究，參考實(shí)際中核心問題的解 決方案，以及實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)的問題和應(yīng)該注意的事項(xiàng)。 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(shè)計(jì) 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(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程 序 控制器控制。 單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入 /輸出接口電路。 工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。 可編程控制器 (PLC)從上個(gè)世紀(jì) 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(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。故選擇 PLC 來實(shí)施本次設(shè)計(jì)。 (3) 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 (4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 2． 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 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。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。當(dāng)液面上升到 SL3 時(shí)，關(guān)閉 B 液體閥，并開始定時(shí)攪拌，攪拌 10S 后停止。保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的閥門 和開啟相應(yīng)的閥門。 8 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件選用 選擇接觸器 CJX19， 220V 型接觸器（如圖 ） 圖 CJX19， 220V型交流接觸器 其中“ C” 表示接觸器，“ J” 表示交流， 20為設(shè)計(jì)編號(hào)， 10/16 為主觸頭額定電流 CJX1 系列交流接觸器 (以下簡稱接觸器 )適用于交流 50Hz 或 60Hz，壓至 660V，額定絕緣電壓至 660V；電流 9～ 475A（ 380V、 AC3使用類別）的電力線路中供遠(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯娐分?，可頻繁地起動(dòng)及控制交流電動(dòng)機(jī)。 5176。接線端有罩蓋，人手不會(huì)直接接觸帶電部位，可確保使用安全。 磁系統(tǒng)： 9～ 38A 接觸器的磁系統(tǒng)是通用的，電磁鐵工作可靠、損耗小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格的標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。所選電動(dòng)機(jī)的功率是由生產(chǎn)機(jī)械所需的功率確定的。工作時(shí)間愈短，過載可以愈大。 結(jié)構(gòu)型式選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的周圍環(huán)境條件來確定。 轉(zhuǎn)速選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定。安裝尺寸和 功率等級(jí)完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： l).材質(zhì)：聚四氟乙烯。不同型號(hào)的 PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 S7200 由 4 種不同的基本單元和 6 種型號(hào)的擴(kuò)展單元組成。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的 10%～ 25%考慮裕量。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊(cè)。 I/O 模塊的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 PLC 從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過一定距離。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣， I/O 點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。一般 24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。 4． 選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來考慮：一是輸出方式選擇。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開閉頻率不得超過 1Hz。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。 電源模塊的選擇 電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。 5． 在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。因此選擇合理的 PLC 對(duì)提高 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。 該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的 I/O 分配如表 所示。 帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)等，短路保護(hù)由 FU 熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過載保護(hù)由FR 熱繼電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。 （ 4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌 10S 后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí) Y4打開，開始放液，液位開始下降。進(jìn)液閥 Y Y2 分別控制液體 A和液體 B進(jìn)液，出液閥 Y4控制混合液體出液。 20 第 4 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 控制的相關(guān)流程圖 液體自動(dòng)混合的控制是比較復(fù)雜的，要滿足控制的要求，電梯在接收用戶信號(hào)的同時(shí)，還要不斷處理各種定時(shí)信號(hào)。 圖 21 可編程控制器梯形圖 標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點(diǎn) 1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。 5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體裝置開始按以下順序工作： （ 1）進(jìn)液閥 打開， A液體流入容器，液位上升。 （ 5）當(dāng)液位不能下降到 SL1（ L）處時(shí)，開始計(jì)時(shí) 10 秒后關(guān)閉放液閥 ， 自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)。利用它來設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要步驟有：設(shè)備設(shè)置。趨勢(shì)曲線、工程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。 在工程路徑文本框中輸入一個(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽 ? ”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。 進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件 \畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)。 25 圖 新畫面對(duì)話框 2．定 義設(shè)備 繼續(xù)上節(jié)的工程。 設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備 “PLC” 。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可?！巴Ｖ埂卑粹o的動(dòng)畫連接設(shè)置類似打開主界面 ， 雙擊目前溫度值下面的框 ， 出現(xiàn)動(dòng)畫連接畫面。這樣 ，變量“當(dāng)前液位”的動(dòng)畫連接設(shè)置就完成了。其他按鈕的動(dòng)畫連接方法和“開始”按鈕類似 ， 只是輸入的命令稍有不同。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫面 \打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“ Test”畫面。使用了西門子 S7200 型號(hào) PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。 本文在基于 PLC 混合控制系統(tǒng)研究中，采用可編程序控制器和組態(tài)王相結(jié)合的方法，本設(shè)計(jì)已通過模擬仿真檢驗(yàn)，可用較少的資金投入，達(dá)到很高的控制精度。在設(shè)計(jì)過程中得到了指導(dǎo)教師劉財(cái)勇講師的悉心指導(dǎo)和幫助，并提出了 許多寶貴建議，使我在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)查漏、補(bǔ)缺、改正錯(cuò)誤。 (2) Y2 接通 ，即 接通， 流進(jìn)液體 B，當(dāng)液位高度達(dá)到 SL3， SL3 發(fā)出信號(hào)，關(guān)斷 Y2，接通 ，使得電動(dòng)機(jī) M得電 。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 。 (4) 當(dāng)液面下降到