【正文】 ................................................................. 24 組態(tài)王軟件 ............................................................................................................. 24 組態(tài)王相關(guān)操作 ..................................................................................................... 24 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 30 參考文獻 ............................................................................................................................. 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(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。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 。長期以來 ,雖然有大量設(shè)計經(jīng)驗和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預(yù)測混合體系 ,但將攪拌反應(yīng)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(shè)備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。 而對于攪拌設(shè)備的研究，除功率問題外，有關(guān)攪拌的流體力學(xué)研究具有重要意義。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學(xué)理論的研究是極其重要的。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。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。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(yīng)均勻一致。 可見，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動了攪拌應(yīng)用面的擴大。 引入 PLC 來實現(xiàn)其物料混合設(shè)備的控制功能 本設(shè)計基于采用可編程序控制器（ PLC）的設(shè)計方案，實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。這樣就可以先按照攪拌設(shè)備的先后運行順序畫出相應(yīng)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。 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。 （ 2）硬件電路的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計合適的硬件電路，選型、調(diào)試。 ，找到自己的不足，取長補短，將不合適的設(shè)計及設(shè)計中的失誤剔除改正。 控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。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。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。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。 (1) 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)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(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。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。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)。 系統(tǒng)方案的設(shè)計思想 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近 ，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 ：停止攪拌后自動排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁面下降到 SL1 時，開始計時到 10S 后關(guān)閉排氣閥 Y4。停止混合系統(tǒng)運行。適用于控制交流電動機的起動、停止及反轉(zhuǎn)。； 在無顯著搖動和沖擊的地方； 在沒有雨雪侵襲的地方； 9 控制電壓允許變動范圍： 85%～ 110%US。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小 。 選擇攪拌電 機 三相異步電動機 （如圖 ） 應(yīng)用非常廣泛，因而正確的選擇電動機顯得極為重要。 1). 連續(xù)運行電動機功率的選擇 原則：對于連續(xù)運行的電動機，若負載是恒定負載，先算出生產(chǎn)機械的功率，所選電動機的額 定功率稍大于或等于生產(chǎn)機械功率（即若負載是變化的，計算比較復(fù)雜，通常根據(jù)生產(chǎn)機械負載的變化規(guī)律求出等效的恒定負載，然后選擇電動機）。但電動機的過載是受限制的）。 10 電動機常用的結(jié)構(gòu)型式有：開啟式、防護式、封閉式、防爆式。 圖 電動機型號為 Y90S6/ Y 系列三相異步電動機是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動機基本系列。采用 B級絕緣、外殼防護等級為 IP44，冷卻方式 IC418. 選擇小型三極斷路器 （如圖 ） 圖 DZ4763系列小型斷路器 11 適用范圍： 交流 50Hz 額定工作電壓至 380V 額定電流至 63A 額定短路分?jǐn)嗄芰Σ怀^ 6000A 的配電線路中 作為過載和短路保護之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用，斷路器符合 標(biāo)準(zhǔn)。 LSF 光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體； 2).介質(zhì)溫度 ≤ 150℃／環(huán)境溫度 20 一 60℃； 3).使用 電壓： AC:220V50HZ/60HZ DC:24V； 4). 功率： AC:； 5). 操作方式：常閉：通電打開，斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。因此，合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要意義。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的 控制 系統(tǒng)。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量 I/O 乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以 100。 I/O 點數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 通過 I/O 接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并 以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。為了確保這些信息的正確無誤， PLC 的 I/O 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。 2． 開關(guān)量 I/O 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開 /關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。如 12V 電壓模塊一般不超過 10m，距離較遠的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總和。 6． 根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。 因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方面的慮： （ 1） 合理的結(jié)構(gòu)形式 （ 2） 安裝方式的選擇 （ 3） 相當(dāng)?shù)墓δ芤? （ 4）系統(tǒng)可靠性的要求 PLC I/O 點分配 分析原理 通過分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要 5 個數(shù)字量輸入和 7 個數(shù)字量輸出， CPU 型號可以選擇 S7200PLC 的 CPU224（本機上有 14個數(shù)字量輸入和 10 個數(shù)字量輸出）。 表 輸入和輸出設(shè)備 I/O 分配表 輸入 輸出 啟動按鈕 SB1 液體 A電磁閥 Y1 停止按鈕 SB2 液體 B電磁閥 Y2 低液面?zhèn)鞲衅?SL1 混合液電磁閥 Y4 中液面?zhèn)鞲衅?SL2 攪動電動機接觸器 高液面?zhèn)鞲衅?SL3 17 PLC 的 I/O 接線圖 根據(jù)表 輸入和輸出設(shè)備及 I/O 點分配表畫出圖 I/O 主要接線圖如下 : 啟動按鈕 SB停止按鈕 SB2 分別由 和 控制。 18 M3 ~L 1 L 2 L 3F RK MF U 1Q S 圖 物料混合控制系統(tǒng)示意 本設(shè)計為兩種液體混合攪拌控制 ，其元件、要求如下： 開始排放混合液體閥 Y4 打開延時 10S 后自動關(guān)閉 2. 啟動操作 按下啟動按鈕 SB1，液體裝置開始按以下順序工作： （ 1）進液閥 Y1打開， A液體流入容器，液位上升。 （ 5）當(dāng)液位下降到 SL1（ L）處時，開始計時 10 秒后關(guān)閉放液閥 Y4，自動開始下一個循環(huán)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了物料混合系統(tǒng)的各個部分組成，并對物料混合技術(shù)條件進行了說明。液體混合動作的循環(huán)過程為：開閥門 Y1一關(guān)閥門Y1開閥門 Y2關(guān)閥門 Y2攪拌一定時一放液體一定時一關(guān)閥門 Y4停止一個循環(huán)。 2. 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是 PLC 輸入點接的開關(guān)也可以是 PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。 （ 2）當(dāng)液位上升到 SL2（ I）處時，進液閥 關(guān)閉， A 液體停止流入，同時打 23 開進液閥 ， B液體開始流入容器。 工作中，若按下停止按鈕 SB2， 待整個循環(huán)進行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷 Y4，不再接通 Y1，停止 Y1，停止工作 。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量，圖形界面的設(shè)計，建立動態(tài)連接，運行調(diào)試等。 組態(tài)王相關(guān)操作 首先 創(chuàng)建工程路徑， 啟動“組態(tài)王”工程管理器（ ProjManager），選擇菜單“文件 \新建工程”或單擊“新建”按鈕。單擊“下一步”繼續(xù)。 在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如“ Test”，其它屬性目前不用更改，（關(guān)于其它屬性的設(shè)置請參見“第四章 組態(tài)王開發(fā)環(huán)境 —— 工程瀏覽器”）。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設(shè)備 \COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)， 運行 “ 設(shè)備配置向?qū)?” 。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把 IO 變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交 換數(shù)據(jù)了。 4．建立動畫連接 打開主界面 ， 雙擊“開始”按鈕 ， 出現(xiàn)動畫連接畫面。在模擬值輸出左邊打鉤 ， 出現(xiàn)模擬值輸出連接畫面。打開主界面 ， 雙擊“設(shè)定畫面”按鈕 ，出現(xiàn)動畫連接畫面。到這里 ， 整個人機界面 ， HMI，就完成了。顯示出組態(tài)王運行系統(tǒng)畫面，即可看到矩形框和文本在動態(tài)變化。 本設(shè)計采用 PLC 對液體混合控制系統(tǒng)進行控制，簡化了控制系統(tǒng)的設(shè)計和硬件結(jié)構(gòu)，提高了該系統(tǒng)的可靠性、可維護性和安全性。由于人力，時間和實驗條件限制，本課題所做的研究比較膚淺，所做的工作還比較簡單，有待進一步的完善和提高。這里，我想向劉財勇老師表示感謝，“謝謝您對我的幫助，讓我在大學(xué)最后一個月過得充實、快樂！ ” 同時感謝我的父母和同學(xué) ,他們的關(guān)愛和指導(dǎo)，是我人生的力量之源，引領(lǐng)著我在人生的道路上不斷前行。 (3) M 得電 接通，攪拌液體，使之混合，攪拌 10S 后，自己切斷電動機 M，同時接通 Y4 即排放閥接通