【正文】 劉老師淵博的學(xué)識(shí)、辛勤的園丁精神給了我深刻的印象和啟發(fā)，讓我看到了榜樣的力量。首先，我特別感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我孜孜不倦的教誨。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 致 謝 一開始我覺得自己無法完成本次設(shè)計(jì)，因?yàn)槠綍r(shí)很少把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了持之以恒地做一件事情，極大的鍛煉了我們耐心和毅力，這會(huì)幫我們?cè)谝院蟾勇L的人生道路上走得更遠(yuǎn) ! 因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)條件的限制，本設(shè)計(jì)并沒有將指令程序通過編程器寫入可編程控制器，也無法完成硬件系統(tǒng)的安裝、系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和安裝運(yùn)行。 這是一次非常具有意義的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我們所學(xué)專業(yè)知識(shí)的考驗(yàn)，是對(duì)我們動(dòng)手實(shí)踐能力的考驗(yàn)。 盡管畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁瑣，但與此同時(shí)，我收獲的知識(shí)也更加豐富。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，可穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 增強(qiáng)可編程控制器控制系統(tǒng)的抗干擾性能的主要措施： （ 1）科學(xué)地選擇型號(hào)； （ 2）選擇高性能的電源，最大程度降低電網(wǎng)干擾； （ 3）合理正確地選擇接點(diǎn)，保證接地系統(tǒng)的可靠性； （ 4）合理地選線、布線、配線。 I/O 信號(hào)線間的寄生電容產(chǎn)生的差模干擾和大地和輸入信號(hào)線大地間產(chǎn)生的共模干擾；對(duì)于感性負(fù)載，主要干擾為：輸出信號(hào)由斷開變?yōu)殚]合瞬間產(chǎn)生的突變電流和由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間產(chǎn)生的反向感應(yīng)電勢(shì)，電磁接觸器的觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧等。 主要的干擾源有以下幾類： 為系統(tǒng)供電的電源出現(xiàn)波動(dòng)和電源電壓中高次諧波波動(dòng)而產(chǎn)生的干擾。但是若是生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境過于惡劣，例如受到的干擾特別強(qiáng)烈，有可能會(huì)導(dǎo)致 PLC 的輸入信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤、結(jié)果運(yùn)算出錯(cuò)、信號(hào)輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤、都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的動(dòng)作，控制系統(tǒng)就不能保證穩(wěn)定地、安全地運(yùn)行。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常的巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。長年累月缺乏維護(hù)的使用，故障產(chǎn)生的主要因素是機(jī)械、電氣等各個(gè)環(huán)節(jié)失靈，所以在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一定要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)做出處理。 2. 第二類故障多發(fā)生在閥門等設(shè)備上。除產(chǎn)品本身因素外，主要原因就是生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，接觸器觸點(diǎn)容易發(fā)生打火或氧化等現(xiàn)象，這類現(xiàn)象容易導(dǎo)致觸點(diǎn)發(fā)熱變形甚至直接不能使用。 現(xiàn)場控制設(shè)備故障分析及處理 生產(chǎn)現(xiàn)場也是在整個(gè)過程中非常容易出現(xiàn)故障的地點(diǎn)，生產(chǎn) 現(xiàn)場中最容易發(fā)生故障的主要有以下幾類： 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 1. 第一類故障多發(fā)生在繼電器、接觸器上。第一、使用時(shí)一定要按照其使用的要求進(jìn)行?？删幊炭刂破骷夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它的 I/O 端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平差不多的情況下，可編程控制器性能的關(guān)鍵部件是 I/O 模塊，所以 I/O 端口也是 PLC 損壞中的突出環(huán)節(jié)。然而可編程控制器的主機(jī)系統(tǒng)故障的預(yù)防和處理最主要的是提高控制室的管理水平，安裝相關(guān)降溫設(shè)置，定期為其除塵，令可編程控制器的外部環(huán)境達(dá)到其安裝運(yùn)行的要求；另一方面，在系統(tǒng)維修故障的時(shí)候，操作應(yīng)該嚴(yán)格按照操作說明，防止對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成人為的損害。目前可編程控制器的主存儲(chǔ)器大都使用可擦寫 ROM，影響 ROM 壽命的因素主要有：制作工藝，底板的供電、 CPU 等模塊的工藝水平。另外在空氣溫度、濕度變化等因素影響下，系統(tǒng)總線的塑料老化和接觸點(diǎn)的氧化等都有可能造成系統(tǒng)總線的老化。 系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機(jī)的系統(tǒng)故障分析及處理 電源系統(tǒng)是 PLC 主機(jī)最容易出現(xiàn)故障的地方，因?yàn)殡娫匆恢痹诓煌５毓ぷ鳌⑸嶂?，此時(shí)電壓和電流的沖擊波動(dòng)是難免的。 PLC 系統(tǒng)包括 CPU、主機(jī)箱、擴(kuò)展接口、輸入 /輸出單元及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和 其他外部設(shè)備。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第五章 系統(tǒng)的常見故障分析及維護(hù) 為了延長可編程控制器控制系統(tǒng)的使用壽命，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中，應(yīng)該對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)備的損耗和設(shè)備故障的發(fā)生點(diǎn)有比較精準(zhǔn)的估測(cè)，換句話說，要熟悉了解整個(gè)系統(tǒng)中哪些部件最容易出故障，故障點(diǎn)在哪里，以便于出現(xiàn)故障時(shí)可以迅速采取措施。 PLC 實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐 程序是否能正常運(yùn)行，是否還有漏洞需要用實(shí)踐檢驗(yàn)，所以我利用學(xué)校的PLC 實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備對(duì)本次設(shè)計(jì)的梯形圖進(jìn)行檢驗(yàn)。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 5）當(dāng)液位下降到 SL3 的時(shí)候，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)， 10S 后關(guān)閉電磁閥 YV3，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)：返回到步驟（ 1）。 （ 3）當(dāng)液位上升到 SL1 處，電磁閥 YV2 關(guān)閉，液體 B 結(jié)束進(jìn)料，與此同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)控制攪拌電動(dòng)機(jī)開始工作。 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體攪拌裝置開始按以下步驟工作 ： （ 1）電磁閥 YV1 打開，液體 A 流入容器，液位開始上升。 按照?qǐng)D 31 的系統(tǒng)流程圖，分析畫出本設(shè)計(jì) PLC 的梯形圖如下圖 42 所示。 5. 可編程控制器的工作方式是 循環(huán)掃描， 控制過程按照 梯形圖 的 先后順序執(zhí)行， 當(dāng) 在同一掃描周期中 ，各步 的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器 當(dāng) 中 ，因此各輸出點(diǎn)的值在用戶程序 的同一掃描周期內(nèi) 可以當(dāng)做條件使用。 3. 線圈只 可以 并聯(lián)不 可以 串聯(lián) ，但是 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串 聯(lián) 、并聯(lián) 。本系統(tǒng)的控制流程圖如下圖 41所示 : 圖 41程序流程圖 可編程控制器的梯形圖 梯形圖語言是 PLC 最常用的一種語言， 梯形圖 有以下特點(diǎn) 1. 梯形圖 是圖形語言 的 一種， 其組成由 傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等 專業(yè) 術(shù)語和 相關(guān) 圖形符號(hào)構(gòu)成， 梯形圖 左右的豎線稱為 梯形圖 左右母線。液體攪拌的控制過程為：打開閥門 YV1—— 關(guān)閥門 YV1—— 開閥門 YV2—— 關(guān)閥門 YV2—— 攪拌一定時(shí)間停止 —— 排放混合液體 —— 定時(shí) —— 關(guān)閥門 YV4—— 停止 —— 開 始下一個(gè)循環(huán)。 4. 一個(gè)順序功能圖當(dāng)中至少有一個(gè)初始步存在。 功能圖的組成部分有：流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作，在繪制系統(tǒng)功能圖的時(shí)候，它有以下一些使用規(guī)則： 1. 各步之間必須用轉(zhuǎn)移相隔開； 2. 各轉(zhuǎn)移之間必須用步相隔開； 3. 轉(zhuǎn)移和步 之間通過有向線段相連接，通常畫順序功能圖的方向是從上至下或者從左至右。當(dāng)用順序設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)程序時(shí)，最重要的工具是功能圖。 順序設(shè)計(jì)法 有些系統(tǒng)控制按動(dòng)作的先后順序，此類系統(tǒng)很適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)程序。這種方法是用數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì) PLC 程序，此種方法使用邏輯表達(dá)式描述問題使用邏輯表達(dá)式。 邏輯設(shè)計(jì)法 對(duì)于工業(yè)電氣控制線路，其中有很大一部分是利用繼電器等電器元件來實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)于一些比較簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較適合有效的。 具體設(shè)配如下圖 33 所示 圖 33 攪拌系統(tǒng)示意圖 第四章 混合攪拌機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 程序設(shè)計(jì)的一般方法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法亦稱湊試法。 （ 5）當(dāng)液位下降到 SL3 的時(shí)候，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)， 10S 后關(guān)閉電磁閥 YV3，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)：返回到步驟（ 1）。 （ 3）當(dāng)液位上升到 SL1 處，電磁閥 YV2 關(guān)閉，液體 B 結(jié)束進(jìn)料，與此同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)控制攪拌電動(dòng)機(jī)開始工作。 2. 啟動(dòng)操作 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體攪拌裝置開始按以下步驟工作 ： （ 1）電磁閥 YV1 打開，液體 A 流入容器，液位開 始上升。 本 次設(shè)計(jì)帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)等，短路保護(hù)由熔斷器 FU 來完成保護(hù)，熱繼電器 FR 來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)過載功能。 表 31 輸入和輸出設(shè)備 I/O分配表 輸入 輸出 啟動(dòng)按鈕 SB1 液體 A電磁閥 YV1 停止按鈕 SB2 液體 B電磁閥 YV2 液位傳感器 SL3 混 合液電磁閥 YV3 液位傳感器 SL2 攪拌電動(dòng)機(jī)接觸器 液位傳感器 SL1 PLC 的 I/O 接線圖 根據(jù)表 31 畫出 I/O 主要接線圖如下圖 31 如示 : 圖 31 I/O主要接線圖 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 主電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上步驟所選的 CJX19， 220V 型接觸器、 DZ4763 系列小型斷路器、JR16B60/3D 型熱繼電器和型號(hào)為 Y90S6/ 的電動(dòng)機(jī)畫出系統(tǒng)的硬件電氣原理圖如下圖 32 所示 [10]。進(jìn)而控制電磁閥的開關(guān)，電磁閥 、 分別控制液體 A 和液體 B 進(jìn)液，混合液出液閥 控制攪拌后的混合液體排出。 綜上所述， 在選擇機(jī)型 的 時(shí) 候，要著重考慮以下因素： 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （ 1） 結(jié)構(gòu)形式 要合理 （ 2） 安裝方式 要恰當(dāng) （ 3） 功能要求 要符合 （ 4）系統(tǒng)可靠性 要高 PLC 輸入 /輸出點(diǎn)的分配 原理分析 通過分析本次控制系統(tǒng)的要求，如果不考慮產(chǎn)量顯示，則一共需要 5 個(gè)數(shù)字量輸入和 4 個(gè)數(shù)字量輸出，中央處理器可以選擇西門子 S7200PLC 的 CPU224（本型號(hào)機(jī)上 有十四個(gè)數(shù)字量輸入和十個(gè)數(shù)字量輸出）。 PLC 的 品牌、 種類 特別多 ， 它們的內(nèi)在性能 、 容量 、指令系統(tǒng)、價(jià)格等各有不同， 各種型號(hào)都有更適用的場合 。 6．根據(jù)以上步驟計(jì)算完畢 的輸入電壓要求 與 總背板電流值， 參照 用戶手冊(cè)進(jìn)行 電源模塊 的選擇 。 4． 如果框架中 為了將來擴(kuò)展打算而 留有空槽時(shí)， 需要 做以下處理； （ 1） 列出將來要擴(kuò)展的 輸入 /輸出單元 所需的 各 背板電流； （ 2） 把全部 擴(kuò)展的 輸入 /輸出單元 的總背板電流值與步驟 3 計(jì)算得出的總背板電流值相加 。電源模塊的輸出電流 一定