【正文】 I 1 . 2 T 3 8 Q 0 . 4 M 0 . 0 M 0 . 1M 0 . 1M 0 . 1 T 3 8I N T O N1 0 0 m sP TP T+ 1 0 0網(wǎng) 絡(luò) 4網(wǎng) 絡(luò) 5網(wǎng) 絡(luò) 6網(wǎng) 絡(luò) 7網(wǎng) 絡(luò) 8Q 0 . 4 ( ) ( ) ( )+ 1 0 0 圖 32 梯形圖 梯形圖分析： 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥 、 關(guān)閉，出液閥 打開(kāi) 10 秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。功能左邊畫(huà)輸入、右邊畫(huà)輸出。 4. 內(nèi)部 繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供 CPU 內(nèi)部使用。 2. 梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開(kāi)和常閉，接點(diǎn)可以是 PLC 輸入點(diǎn)接的開(kāi)關(guān)也可以是 PLC 內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。 系統(tǒng)的軟件流程 圖 ， 如圖 31所示 。 液體混合 動(dòng)作的循環(huán)過(guò)程為：開(kāi) 閥 門(mén) Y1一關(guān) 閥 門(mén) Y1開(kāi)閥門(mén) Y2關(guān)閥門(mén) Y2攪拌 一 定時(shí) 一 放液體 一 定時(shí) 一關(guān)閥門(mén) Y4停 止一個(gè)循環(huán) 。 4. 一個(gè)順序功能圖中至少有一出初始步。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 規(guī)則，具體如下： 1. 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)； 2. 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)； 3. 轉(zhuǎn)移和步 之間用有向線段連接，正常畫(huà)順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。 順序設(shè)計(jì)法 對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行 PLC 程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá) 式描述問(wèn)題。 邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。 Y 2Y 1 液 體 A 液 體 BS L 3 ( H )S L 2 ( I )S L 1 ( L )Y 4混 合 液 體M3 ~攪 拌 機(jī)電 圖 23 攪拌系統(tǒng)示意圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的 軟件 設(shè)計(jì) 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)法也叫湊試法。 如圖 23 所示， SL1（ L）、 SL2（ I）、 SL3（ H）為 3 個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通。 （ 5）當(dāng)液位下降到 SL1（ L）處時(shí)， 開(kāi)始計(jì)時(shí) 10 秒后關(guān)閉放液閥Y4，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。 （ 3）當(dāng)液位上升到 SL3（ H）處，進(jìn)液閥 Y2 關(guān)閉， B 液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 M3 ~L 1 L 2 L 3F RK MF U 1Q S 圖 22 主電路 液體混合控制系統(tǒng)示意 本設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下： 開(kāi)始排放混合液體閥 Y4 打開(kāi)延時(shí) 10S 后自動(dòng)關(guān)閉 2. 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作 ： （ 1）進(jìn)液閥 Y1 打開(kāi)， A 液體流入容器，液位上升。 其中本次設(shè)計(jì)中的混合液體攪拌由電動(dòng)機(jī) M 啟動(dòng)。 表 21 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 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(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器 高 液面?zhèn)鞲衅?SL3 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 PLC 的 I/O 接線圖 根據(jù)表 21 輸入和輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)分配表畫(huà)出 圖 21 I/O 主要接線圖如下 : 啟動(dòng)按鈕 SB停止按鈕 SB2 分別由 和 控制。進(jìn)液閥 、 分別控制 A 液體和 B 液體進(jìn)液，出液閥 控制混合液體出液?？梢允褂?2 個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 EM22（ DC24V ） 或 使 用 一 個(gè) 數(shù) 字 量 輸 入 / 輸 出 混 合 擴(kuò) 展 模 塊EM233(DI16/DO16*DC24V)。 因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)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(diǎn)分配 分析原理 通過(guò)分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要 5 個(gè)數(shù)字量輸入和7 個(gè)數(shù)字量輸出， CPU 型號(hào)可以選擇 S7200PLC 的 CPU224（本機(jī)上有 14 個(gè)數(shù)字量輸入和 10 個(gè)數(shù)字量輸出）。 PLC 的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。 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(cè)中選擇合適的電源模塊。 4． 如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； （ 1） 列出將來(lái)要擴(kuò)展的 I/O 模塊所需的背板電流； （ 2） 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。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。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的余量。二是輸出電流的選擇。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交／直流負(fù)載。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。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。如 12V 電壓模塊一般不超過(guò) 10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。 3． 選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與 PLC 輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電平的高低。 2． 開(kāi)關(guān)量 I/O 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于同傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi) /關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起 動(dòng)器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 1． 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC 的 I/O 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而 PLC 的 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) 通過(guò) I/O 接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常 I/O 點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的 10%～ 15%考慮備用量。 I/O 點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器 兩個(gè)字。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量 I/O 乘以 8；對(duì)于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以 100。 PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。一?PLC 及其外部電路（ I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度 ： 工作溫度 0～ 55℃ ，最高為 60℃ 儲(chǔ)存溫度 ： 40℃ ～＋ 85℃ 濕度 ： 相對(duì)濕度 5%～ 95%(無(wú)凝結(jié)霜 ) 振動(dòng)和沖擊 ： 滿足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 電源 ： 交流 200V，允許變化范圍為 15%～＋ 15%，頻率為 47～ 53Hz 瞬間停電保持 l0ms 環(huán)境 ： 周?chē)諝獠荒芑煊锌扇夹浴⒈ㄐ院透g性氣體 對(duì) 于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的 PLC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。 5． PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的 環(huán)境條件下可靠地工作。 PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。 4． 是否在線編程 PLC 的特點(diǎn)之一是使用靈活。若配備了上位計(jì)算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái) PLC 聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。一個(gè)大型企業(yè)選用 PLC 時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。但由于整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 功能有限，只適用于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。 3． 機(jī)型統(tǒng)一 PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。 1． 結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 能夠達(dá)到要求。 5． 體積小，重量輕，能耗低 6． 硬件配套齊全，擁護(hù)使用方便，適 應(yīng)性強(qiáng) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 2 章 液體自動(dòng)混合 系統(tǒng)的硬件設(shè) 計(jì) 硬件選型 PLC 機(jī)型選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 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。物料混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求 ： 1． 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可 靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 (5) 通信及聯(lián)網(wǎng) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。 (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。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。 (3) 閉環(huán)過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。故選擇 PLC 來(lái)實(shí)施本次設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制 功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。 可編程控制器 (PLC)從上個(gè)世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)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(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。且其外部 I/O 接線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，不如接線端子可靠。 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)。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號(hào)相連。 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。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)。 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。停止混合系統(tǒng)運(yùn)行。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 ，報(bào)警燈閃爍。 ：停止 攪拌后自動(dòng)排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁(yè)面下降到SL1 時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)到 10S 后關(guān)閉排氣閥 Y4。當(dāng)液面上升到 SL2 時(shí)，關(guān)閉 A 液體閥 Y1，同時(shí)注入B 液體閥 Y2 打開(kāi)，注入 B 液體。 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液 體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn) 多 個(gè)電磁閥的開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問(wèn)題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來(lái)確定系統(tǒng)方案。系統(tǒng)的可靠性要高。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類(lèi)似，以便于操作人員迅速掌握?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，由模擬控制到微機(jī)控制，使功能的 實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件：工程對(duì)電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備成本。 本設(shè)計(jì)的主要研究范圍及要求達(dá)到的技術(shù)參數(shù)有： 、高效的加液、混液、出液的控制； ； 、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)故障分析等等。用 PLC 進(jìn)行開(kāi)關(guān)量