【正文】 熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸 入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)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(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 d、經(jīng)濟(jì)性 有很多電磁閥可以 通用 ，但在能滿(mǎn)足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。 綜上所述，該控制系統(tǒng)的控制方案應(yīng)選 PLC 控制方案為宜。且其外部 I/O 接線(xiàn)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(xiàn)端子可靠。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(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。 整體來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)給了我很大的幫助，不 僅僅熟悉的 PLC 的控制系統(tǒng)和各種元器件，并提高了實(shí)踐的能力，這些都將成為我以后步入社會(huì)參加工作的一筆寶貴經(jīng)驗(yàn)。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的一份綜和性作業(yè) .在不斷的努力下我的 課程 設(shè)計(jì)終于完成了。 外界干擾的主要來(lái)源有： 1. 電源的干擾 供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。這類(lèi)設(shè)備安裝 時(shí)信號(hào)線(xiàn)的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在 PLC 內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。 40 所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線(xiàn)等因素對(duì)設(shè)備的破壞。個(gè)部分發(fā)生故障比例分布圖如下。 29 第 4 章 液體混合裝置的控制的 組態(tài)王監(jiān)控 設(shè)計(jì) 組態(tài)王選擇 組態(tài)王 （ 64 點(diǎn)） 版號(hào) 版權(quán) 北京亞控科技發(fā)展有限公司 組態(tài) 畫(huà)面 監(jiān)視 設(shè)計(jì) 1 主畫(huà)面設(shè)計(jì) 圖 41 兩種液體混合設(shè)計(jì)組態(tài)王主畫(huà)面 如上圖所示，可顯示反應(yīng)罐 A 注入的 A 液體的體積，與反應(yīng)罐 B 注入的 B 液體的體積，以及反應(yīng)罐混合液體體積。 因此系統(tǒng)輸入輸出分配如下： 表 31 輸入分配 表 輸入地址 對(duì)應(yīng)元件 對(duì)應(yīng)外部設(shè)備 SB1 啟動(dòng)按鈕 SL0 初始狀態(tài) SL2 A 液體注入液位到達(dá)狀態(tài) SL3 B 液體注入液位到達(dá)狀態(tài) SL4 攪拌完成狀態(tài) SL1 混合液體排出至 50 狀態(tài) 表 32 輸出分配 表 輸出地址 對(duì)應(yīng)元件 對(duì)應(yīng)外部設(shè)備 YV1 A 液體電磁閥 YV2 B 液體電磁閥 YV3 混合液體電磁閥 YV4 攪拌電磁閥 YV5 排氣電磁閥 YV6 報(bào)警電磁閥 24 表 33 定時(shí)器 分配表 定時(shí)器 定時(shí)時(shí)間 作用 T37 10S 初始狀態(tài)排放混合液體 T38 20S 攪拌定時(shí) T39 5S 排氣定時(shí) T50 2ms 報(bào)警閃爍閃爍時(shí)間定時(shí) T51 3ms 報(bào)警閃爍停止時(shí)間定時(shí) 兩種液體混合裝置的 輸入 /輸出 接線(xiàn)圖 圖 32 兩種液體混合裝置的輸入 /輸出接線(xiàn)圖 25 兩種液體混合裝置的 梯形 圖 26 圖 33 兩種液體混合裝置的 梯形 圖 其工作過(guò)程分析： 1. 初始狀態(tài) 為啟動(dòng)按鈕 為混合液體電磁閥 T37 為初始狀態(tài)排放混合液體定時(shí)器，定時(shí) 10S 為初始狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài) 則按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始排放混合液體， 10S 后，停止排放。 對(duì) 3）的分析：由于初始狀態(tài)也有混合液體電 磁閥的動(dòng)作，所以用攪拌結(jié)束作為第二次混合液體電磁閥的動(dòng)作的順序開(kāi)關(guān)。 圖 212 PLC 控制液體混合的示意圖 4 下圖為 S7200 的掃描工作過(guò)程 20 圖 213 S7200 的掃描工作過(guò)程 如圖 S7200 的掃描工作過(guò)程知， PLC 可自動(dòng)檢測(cè) I/O 口是否出錯(cuò)， CPU可強(qiáng)制為 STOP，但是本設(shè)計(jì)，出錯(cuò)后報(bào)警，報(bào)警燈要閃爍，所以不能強(qiáng)制為STOP，只能用程序控制停止程序。 C，水平安裝 0176。選用電池模塊能延 長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間到 200 天（ 10 年壽命）。 CPU 22 CPU 226XM具有 2 個(gè) RS485 通信口。具有簡(jiǎn)單，易學(xué)，高效，節(jié)省編程時(shí)間，能夠解決復(fù) 雜的自動(dòng)化任務(wù)；它具有強(qiáng)大的拓展功能，現(xiàn)在漢化程序后，可在漢化的界面下進(jìn)行操作，使用起來(lái)更加方便。 選擇 泄壓閥 由控制系統(tǒng)中的要求，泄壓閥選 用浙江三正閥門(mén)有限公司生產(chǎn)的 15 YQ98002 型過(guò)濾活塞式安全泄壓閥 ，其主要特點(diǎn)如下： 設(shè)定壓力準(zhǔn)確，能長(zhǎng)期穩(wěn)定，一旦超壓能迅速泄壓。 LSF 系列液位開(kāi)關(guān)可提非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)，其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒(méi)有液體時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射 回來(lái)；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，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(dòng)作并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量。 Y 系列籠型電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有 380V 一個(gè)等級(jí)；大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用 3000V、 6000V 的電壓等級(jí)。 （原因由于發(fā)熱慣性，在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。 觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭均為橋式雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，觸頭材料由導(dǎo)電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長(zhǎng)及良好的接觸可靠性 ，滅弧室成封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全。 8 安裝位置： 安裝面與垂直面的傾斜度不超過(guò)177。 2) 當(dāng)液面到達(dá)高水位 X3 時(shí)，關(guān)閉 B 閥門(mén)，攪勻 電動(dòng)機(jī)開(kāi)始攪勻。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。 在生產(chǎn)過(guò)程、科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，可編程序自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣泛的 ,在自動(dòng)控制的設(shè)備中 , 可編程序自動(dòng)控制亦比其它的控制方法使用得更普遍。這種 PLC 可以廣泛取代繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用于單機(jī)控制和規(guī)模比較小的自動(dòng)線(xiàn)控制，如日本立石公司的 C20P\C40P\C60P\C20H\C40H 等。該時(shí)期的產(chǎn)品已開(kāi)始使用微處理 器作為 CPU，并初步具備自診斷功能，可能性有了一定的提高，但掃描速度不太理想。但 P L C 發(fā)展很快，國(guó)外P L C 產(chǎn)品更新?lián)Q代更是如此。 但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展， plc 這種新型的控制工具進(jìn)入了人們的視野，它體積比一般繼電器要小、輕 ,并能代替了以往傳統(tǒng)的控制方式，并且還具有如加工程序改變方便、使用電源在安全電壓以下等優(yōu)點(diǎn)，由此大受青睞。 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)兩種液體混合攪拌機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中針對(duì) 控制對(duì)象：三 個(gè) 傳感器監(jiān)視容器液位，設(shè)三電磁閥控制液體 A、 B輸入與混合液體輸出 液位 ，設(shè)攪拌電機(jī) M。它是一種專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)行的電子系統(tǒng)，它采用可編程程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)指令，通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入 /輸出完成確定的邏輯順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算和一些確定的功能來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 本論文從硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，組態(tài)王監(jiān)控設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行分析，對(duì) 西門(mén)子 S7200 的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。 2 第 1 章 緒言 課題背景 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各種工業(yè)自動(dòng)化的不斷升級(jí)，對(duì)于工人的素質(zhì)要求也逐漸提高。所以為了幫助相關(guān)行業(yè) , 特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制 , 從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題。第一代在 19691972年。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品除采用 16位以上的微處理器作為 CPU外 ,可以將多臺(tái) PLC鏈接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源共享；可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制 系統(tǒng) ；編程語(yǔ)言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外，還可以使用高級(jí)語(yǔ)言；外設(shè)多樣化，可以配置CRT和打印機(jī)等。人工控制由于人員過(guò)多效益過(guò)低，生產(chǎn)的產(chǎn)品不夠精確，安全隱患大增加了系統(tǒng) 故障的可能性，還有就是工廠(chǎng)的試驗(yàn)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備存在一定的相差度，以致影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。 目前我國(guó)仍有許多生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。 研究 內(nèi)容 本論文研究的是兩種液體的混合，具體控制要求如下 5 1. 初始狀態(tài) 裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體 A、 B 閥門(mén)均為關(guān)閉狀態(tài)，混合液閥門(mén)打開(kāi) 10s 后關(guān)閉。 圖 21 混合液體控制裝置示意圖 硬件選用 7 選擇接觸器 1 選用 CJX19， 220V 型接觸器，如圖 22 所示： 圖 22 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 2 用途 CJX1 系列交流接觸器 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(lèi)別）的電力線(xiàn)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)。接線(xiàn)端有罩蓋，人手不會(huì)直接接觸帶電部位，可確保使用安全。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。 結(jié)構(gòu)型式選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的周?chē)h(huán)境條件來(lái)確定。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。 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。 圖 28 YQ98002 型過(guò)濾活塞式安全泄壓閥 S7200 的 CPU的選擇 在本控制系統(tǒng)中，所需的開(kāi)關(guān)量輸入為 6 點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出為 6 點(diǎn)，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。 a 集成的 24V 電源 可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器， CPU 221和 CPU222具有 180mA 輸出。 e 中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 j 高速計(jì)數(shù)器 CPU 221/222 有 4 個(gè) 30KHz 高速計(jì)數(shù)器， CPU224/226/226XM 有 6 個(gè) 30KHz的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比 CPU 掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。 C 時(shí) 98%， 70176。而用初始狀態(tài)結(jié)束作為注入 B 液體的順序開(kāi)關(guān)?；旌弦后w排放和排氣閥的動(dòng)作不運(yùn)行液體混合。 3 報(bào)警 為 I/O 口錯(cuò)誤監(jiān)視 T51 為報(bào)警閃爍停止時(shí)間定時(shí)器，定時(shí) 3ms T50 為報(bào) 警閃爍閃爍時(shí)間定時(shí)器，定時(shí) 2ms 為報(bào)警電磁閥 則運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)報(bào)警燈閃爍。 37 圖 412 A液位 B 液位 反應(yīng)（反應(yīng)罐液位）報(bào)警設(shè)置 歷史報(bào)警設(shè)置 如下圖 圖 414 歷史報(bào)警設(shè)置 圖 38 第 4 章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為 PLC 內(nèi)部 故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備 的外部 故障兩部 分。而 PLC 的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故降率已經(jīng)大大下降。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 由于 PLC 是專(zhuān)門(mén) 為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不