【文章內(nèi)容簡介】 ， 模擬量 ，高速 脈沖 、遠(yuǎn)程 通信等 信號 電纜。 一般 情況下 ，對系 統(tǒng)供電系統(tǒng)的動力電纜、距離比較近的開關(guān)量信號使用的電纜五特殊要求；對模擬 量信號 、高速 脈沖 信號一 級開關(guān) 量比 較遠(yuǎn)時 ，為 防止干 擾信號 ，保證系 統(tǒng)的控 制精度 ，通 常選用 雙層屏 蔽電 纜；對 通信 用的電 纜一般 采用廠家提供的專用電纜，也可采用帶屏蔽的雙絞線電纜。 傳輸線之間的相互干擾使數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問題。這些干擾主要 來自傳 輸導(dǎo)線 間分 布電容 、電感 引起 的電磁 耦合 。防止 這種干 擾的有效 方法， 使信號 線原 理動力 線或電 網(wǎng)； 將動力 線、 控制線 和信號 線嚴(yán)格分開，分別布線。無論是在 P LC 控制 柜中的界限，還是在控制柜 與現(xiàn)場設(shè) 別之間 的界限 ，都 必須注 意防止 動力 線、控 制線 和信號 線之間 的干擾。 第三節(jié) 設(shè)計任務(wù)及要求 熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn) 方案設(shè)計（包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟分析等內(nèi)容） 硬件和軟件設(shè)計（其中包括理論分析、設(shè)計計算、試驗及數(shù)據(jù)處理、設(shè)別及元件選擇等） 撰寫設(shè)計說明書，繪制圖紙 指定內(nèi)容的外文資料翻譯 畢業(yè)設(shè)計的 主要內(nèi)容 （ 1） 設(shè)計液體混合裝置的硬件系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)硬件原理圖 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 （ 2） 設(shè)計液體混合裝置的軟件系統(tǒng)，編制控制系統(tǒng)程序 設(shè)計實現(xiàn)的主要功能 （ 1） 采用 編程語言來編寫上位機程序 （ 2） 用 S7200 可編程控制器作為其硬件設(shè)備 液體混合裝置控制模擬圖中 Y V Y V Y V YKM 分別接主機的輸出點 、 、 、 起、停按鈕 S B SB2 分別接主機的 輸入點 、 。液面?zhèn)鞲衅?S L S L S L3 分別接主機的輸入點 、 。液面?zhèn)?感器利用扭子開 關(guān)來模擬，啟動、 停止用動合按鈕 來實現(xiàn)，液體 A 閥門、液體 B 閥門、混合液 閥門的打開與關(guān)閉以及攪動 電機的運行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點亮與熄滅來模擬。 由實驗面板可知：本裝置為兩種液體混合裝置， S L S L S L3 為液面?zhèn)鞲衅?，液體 A、 B 閥門與混合液閥門由電磁閥 Y V Y V Y V3控制， M 為攪動電機，控制要求如下： 初始狀態(tài)：裝置投入運行時，液體 A、 B 閥門關(guān)閉， 混合液閥門打開 20秒將容器放空后關(guān)閉。 啟動操作：按下啟動按鈕 S B1,裝置就開始按下列約定的規(guī)律操作： 液體 A 閥門打開，液體 A 流入容器。當(dāng)液 面到達(dá) S L2 時， S L2 接 通，關(guān)閉液體 A 閥門，打開液體 B 閥門。液面到達(dá) S L1 時，關(guān)閉液體 B 閥門 ，蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 攪動電機開始攪動。攪動電機工作 6 秒后停止攪動 ，混合液體閥門打開 ，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到 S L3 時， S L3 由接通變?yōu)閿嚅_，再過 2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。 停止操作：按下停止按鈕 S B2 后，在當(dāng)前的混 合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。 啟動操作：按下按鈕 SB1, 的動合 觸點閉合， 產(chǎn)生啟動脈沖， 的動合觸點閉合 ，使 保持接通，液體 A 電磁閥 Y V1 打開， 液體 A 流入容器。當(dāng)液 面上升到 S L3 時， 雖然 I0. 4 動合觸點接通 ，但沒有引起輸出動作。當(dāng)液面上升到 S L2 位置時， S L2 接通， 的動合觸點接通， M1 產(chǎn)生脈沖， 的動合 觸點接通一個掃描周期，復(fù)位指令 R 使 線圈斷開， Y V1 電磁閥關(guān) 閉，液體 A 停止流入；與 此同時， 的動合觸點 接通一個掃描周期，保持操作指 令 S 使 線圈接通，液體 B 電磁閥 YV2 打開，液體 B 流入 。 當(dāng)液面上升到 S L1 時， S L1 接通， 動合觸點閉合 ， 線圈接通，攪勻電機工作，開始攪動。攪動電機工作時， Q0 .3 的動合觸點 ，啟動定時器 T37,過了 6 秒， T37 動合觸點閉合， 線圈斷開，電機 停止攪動。當(dāng)攪勻電機由接通變?yōu)閿嚅_時，使 M11. 2 產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖， 的動合觸點 閉合， 線圈接通 ，混合液電磁閥 Y V3 打開 ，開始放混合液。 液面下降到 S L3,液面?zhèn)鞲衅?S L3 由接通變?yōu)閿嚅_ ，使 動合觸點接通一個掃描周期， 線圈接 通， T1 開始工 作， 2 秒后混合液 流完， T1 動合觸點閉合， 線圈斷開，電磁 閥 Y V3 關(guān)閉。同時 T1 的動合觸點閉合， 線圈接通 ， Y V1 打開，液體 A 流入，開始下一循 環(huán)。 停止操作：按下停止按鈕 SB 2, 的動合觸點接通， 產(chǎn)生停止 脈沖，使 M20. 0 線圈復(fù)位斷開， 動合 觸點斷開，在當(dāng)前的混合操 作處理完畢后，使 不能再接通，即停止操作。 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 第二章 硬件設(shè)計 第一節(jié) 主電路設(shè)計 一 .S7200 系列 PLC S7200 系列 P LC 是西門子 自動化與驅(qū)動集團開發(fā) 、生產(chǎn)的小型模塊化 P LC 系統(tǒng)，不 僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的繼電邏 輯控制、計數(shù)和計時控制， 還能實現(xiàn) 復(fù)雜的 數(shù)學(xué)運 算、 處理模 擬量信 號， 并可支 持多 種協(xié)議 和形式 與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 S7200 系列 P LC 的硬件系 統(tǒng)的配置方式采用整體式加 積木式結(jié)構(gòu)，分為基本單元和擴展單元，即主機中包含一定數(shù)量的的 I/O 輸入輸出點 ，同時還 可以擴 展各種 功能 模塊。 出了基 本單 元和擴 展單 元外， 控制一 同還包括編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器及編程工具等。 基本單元稱為 CP U 模塊、主機或本機。它包含 CP U、基本輸入輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分，可以作為一個完整的控制器使用。 S7200CP U 模塊的 早期型號為 C P U21 X 系列，新一代產(chǎn)品為 CP U22X 系列。每個系列具有多種昂 CP U 型號，例如 CP U22 X 系列 CP U 有 CP U22CP U22 CP U22 CP U22 CP U226X M， 稱為 基本 單 元， 根據(jù) 本設(shè) 計的點數(shù)需求，我們選擇 CPU224 作為主單元 。 當(dāng)主機上所 集成 的 I/ O 點數(shù)不夠時，可以通過連接擴展單元來增加I/O 點數(shù)。這里寫擴展單元有數(shù)字量 I/O 擴展模 塊、模擬量 I/O 擴展模塊 ，另外還 有連接 專門傳 感器 的工作 單元或 專用 的功能 模塊 ，入熱 電偶功 能模塊、定位控制模塊及主用的通信模塊等。 一臺電機和三個電磁閥配合和作用：電磁閥 Y V1，電磁閥 Y V2，電磁閥 Y V3 控制 A、 B、混合液體的流入與流出。電機控制攪拌液體。完成兩種液體混合控 制 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 元器件明細(xì)表 名稱 型號 數(shù)量 備注 按鈕開關(guān) KH2204 2 個 液位傳感器 3 個 攪拌電動機 Y90S6/ 1 個 電磁閥（入液罐） VF425 2 個 電磁閥（出液罐） AVF40 1 個 接觸器 CJX29/200V 3 個 二 ． 液 位 傳 感 器的選 擇 選用 型液位傳感器 型號說明： L：表示光電的 S：表示傳感器 F：表示防腐蝕的 ：最大工作壓力 LS F 系列液位開 關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的 液位 檢測。其原理是一句光的 反射和 折射原 理， 當(dāng)沒有 液體時 ，光 被前段 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 。應(yīng) 用此原 理可制 成點點或多點液 位開關(guān)。 LSF 光 電液位開 關(guān)具有較 高的適應(yīng) 環(huán)境的能力 ，蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。 液位傳感器相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 工作壓力可達(dá) 工作溫度上限為 125℃ 觸電壽命為 100 萬次 觸電容量為 70W 開關(guān)電壓為 24V DC 切換電流為 三 ． 攪 拌 電 機 的選擇 三項異步電動機 運 用非常廣泛 ，因而正確 的選擇電動機 顯得極為重要。三相異步電動機的選擇包括他 的功率、種類 、方式、電壓和轉(zhuǎn)速等 。 功率的 選擇： 合適選 擇電 動機的 功率是 運行 安全和 經(jīng)濟 的可靠 保證。 所選電動 機的功 率是由 生產(chǎn) 機械所 需的。 功率 的確定 是由 連續(xù)運 行電動 機功率的 選擇和 短時運 行電 動機功 率的選 擇。 而電動 機的 額定功 率是生 產(chǎn)機械鎖要功率的 1/Y。 種類和 型號的 選擇： 種類 選擇的 原理主 要是 從交流 或直 流、機 械特性 、調(diào)速與起 動性能 、維護(hù) 及價格 等發(fā) 面來考 慮。其 結(jié)構(gòu) 的選擇 則是 根據(jù)生 產(chǎn)機械 的周圍環(huán) 境條件 來確定 。電 動機結(jié) 構(gòu)構(gòu)型 則有 開啟式 、防 護(hù)式、 封閉 式、防爆式。 電壓和 轉(zhuǎn)速 的選擇 ：電 壓等級 選擇 是根據(jù) 電動 機的類 型、 功率以 及使用地點的電源電壓來決定。 Y 系列籠型電動機的額定電壓只有 380 V 一個等級；大功率異步電動機才采用 3000V、 6000V 的電壓等級。 轉(zhuǎn)速選擇原則是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定。 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。該系列可以滿足國內(nèi)外一般用途的需要，機序范圍 80315，是 全國統(tǒng)一設(shè)計的 產(chǎn)品。 Y 系列電 動機具有 高效、節(jié) 能、性能 好、振動小 、噪音小 壽命長 、可靠 性高 、維護(hù) 方便、 起動 轉(zhuǎn)矩大 等優(yōu) 點。安 裝尺寸 和功率等級完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。采用 B 級絕緣、外殼防護(hù)等級為 IP4 4，冷卻方式 IC418. 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 Y90S6/ 四 ． 電 磁 閥 的 選擇 入 口 液體選用 VF425 型電磁閥 VF425 型號說明： V：表示電磁閥 F：表示防腐蝕 4：表示設(shè)計序號 25：表示口徑（ mm） 寬度 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1)材質(zhì)：聚四氟乙烯。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～ 600C。 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 3)使用電壓： AC: 220 V50Hz/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。 (2)出罐液體選用 AVF40 型電磁閥 AVF40 型號說明： W：表示可調(diào)節(jié)流量 V：表示電磁閥 F：表示防腐蝕 40：為口徑 (mm) 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1)其最大特點就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時排空的效果。 2)其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗腐蝕能力。 3)使用電 壓： AC: 220 V50Hz/60Hz DC: 24V。 4)功率： AC: 5KW。 五 ． 接 觸 器 的 選擇 用途 （ CJX2d）系列交流接觸器主要 用于交流 50Hz（或 60Hz），額定絕緣電壓為 690V，在 AC3 使用類別下額定電壓為 380V 時額定工作電流至95A 的電路中，供遠(yuǎn)距離接 通和分?jǐn)嚯娐?，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器 組成電磁起動器以保護(hù)可能發(fā)生過負(fù)荷的電路。 型號及含義 蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 型 號 電源頻率 Hz 線 圈 電 壓 24 48 110 220 380 CJX209～ 95 50/60 B7 E7 F7 M7 Q7 結(jié)構(gòu)特點 動作機構(gòu)為直動式，觸頭為雙斷點； 組合功能，除安裝面外，其余各面均能加裝附件； 兩側(cè)可加裝輔助觸頭組或聯(lián)鎖機構(gòu)； 上方可加裝輔助觸頭組或空氣延時頭； 圈接線端可加裝時間延時器等各種功能模塊。 工作條件和安裝條件 周圍空氣溫度 5℃ ～ +40℃ ； 安裝地點海拔不超過 2021m； 最高溫度為 +40℃ 時，空氣的 相對濕度不超過 50%，在較低溫度下允許有較高的相對濕度，例如 20℃ 時達(dá)到 90%；對由于溫度變化偶爾產(chǎn) 生的凝露應(yīng)采取特殊的措施； 污染等級 為 “污染等級 3”； 安裝類別為 “安裝類別 Ⅲ ”； 除用螺釘安裝外，還可采用 35mm、 75mm 標(biāo)準(zhǔn)卡軌安裝。 六 ． 分析原理： 從混料罐裝置的工作過程可以看出，整個工作過程主要分為初始狀態(tài)、液體 A 進(jìn)入、液 體 B 進(jìn)入 、攪拌、出液、等待 這 5 個階段，各階段是按順序， 在相應(yīng) 的轉(zhuǎn)換 信號 指令下 從一個 階段 到另一 個階 段轉(zhuǎn)換 ，屬