【正文】 序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是比較有效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。 江蘇師范大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 3 系統(tǒng)下位機(jī) 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。采用了可編程存儲(chǔ)器，可以在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)和算數(shù)運(yùn)算等操作指令，而且通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。 （ 4）編程及監(jiān)控功能強(qiáng)大 、維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格適中。可直接連接調(diào)制解調(diào)器，可方便地與其他 PLC 或上位機(jī)連成通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)上位計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的 PLC 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 （ 2）快速的 CPU處理速度、大程序容量。除能實(shí)現(xiàn)一般的邏輯控制外，還可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，甚至可直接控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制。之所以選擇這種 PLC，主要考慮 FX 系列 PLC 有以下特點(diǎn)： （ 1） 豐富的指令系統(tǒng)。 在本控制系統(tǒng)中，所需的開(kāi)關(guān)量輸入為 5 點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出為 4 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。所以，把可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機(jī)，完全能滿足控制要求。采用了可編程控制器則會(huì)較好地解決這一個(gè)問(wèn)題，可編程控制器是將自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備， 不僅可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯控制。 PLC 的選擇 傳統(tǒng)中的控制方法采用的是繼電器 — 接觸器控制。 3）使用電壓： AC： 220 V50Hz/60Hz DC： 24V。 （ 2）出罐液體選用 AVF40 型電磁閥，其中“ A”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： 江蘇師范大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 1）其最大特 點(diǎn)就是能通過(guò)設(shè)備上的按鍵設(shè)置來(lái)控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果。 4）功率： AC： 。 C。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體。 電磁閥的選擇 （ 1）入罐液體選用 VF425 型電磁閥 ,其中“ V”表示電磁閥，“ F”表示防腐蝕， 4 表示設(shè)計(jì)序號(hào)， 25 表示口徑（ mm） 寬度。 C /濕度≤90%。 （ 2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過(guò) 1000m。其中“ E”表示電動(dòng)機(jī)，“ J”表示交流的， 15 為設(shè)計(jì)序號(hào)， 3 為最大工作 電流 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： EJ15 系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 （ 6）切換電流為 。 （ 4）觸點(diǎn)容量為 70w 。 C 。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： （ 1）工作壓力可達(dá) 。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)。 LSF 系列液位開(kāi)關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)。液體混合裝置的主電路圖如圖 22 所示。帶有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等，短路保護(hù)由 FU 熔斷器來(lái)實(shí) 現(xiàn)保護(hù)功能，過(guò)載保護(hù)由 FR 熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。 按下停止按鈕 SB2，在當(dāng)前的操作處理完畢后停止操作。 攪拌 電機(jī)工作是，定時(shí)器開(kāi)始工作， 20S 后，攪拌電機(jī)停止工作，同時(shí)混合液體電磁閥 Y3 接通，開(kāi)始排放混合液體。 SL2 當(dāng)液面上升到 SL3 時(shí)，雖然液位傳感器感應(yīng)到，常開(kāi)觸點(diǎn)接通，但是沒(méi)有引起輸出動(dòng)作，當(dāng)液面上升到 SL2 時(shí)， SL2 觸點(diǎn)接通， YV1 電磁閥關(guān)閉，液體A 停止流入，同時(shí)液體 B 電磁閥 YV2 打開(kāi)看，液體 B 流入。 按下啟動(dòng)按鈕 SB1， Y3 通電并自鎖，將剩余的混合液體排放完，經(jīng)過(guò) 20S后 ， Y3 斷電，即關(guān)閉混合液體閥門。 X0 為開(kāi)始按鈕， X1 為停止按鈕， X X X4 分別為三個(gè)液位傳感器， Y0、 Y Y2 分別為電磁閥 A、電磁閥 B、排放電磁閥三個(gè)電磁閥， Y3 為攪拌電機(jī) [8]、 輸入 /輸出地址分配如表 21 所示。在液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)控制過(guò)程中，各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與 PLC 很好的結(jié)合，巧妙的實(shí)現(xiàn)了對(duì)液體混合裝置的控制，同時(shí)由于它的可靠性好、占地面積小等特點(diǎn)更將順應(yīng) PLC 應(yīng)用于液體混合裝置的趨勢(shì)。 總之， PLC 在液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開(kāi)關(guān)控制功能。 PLC 的各個(gè)模塊上都有運(yùn)行指示燈與故障指示燈，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 安裝簡(jiǎn)便、維修方便 PLC 可以在各式各樣的工業(yè)環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行，不需專門配備的機(jī)房。除了 電氣工程師 之外，只要 具有 一定相關(guān)的 知識(shí) 的 電工人員都 能在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì) 。 PLC的各個(gè)部件，像 CPU、電源、 I/O 等均采用了模塊化結(jié)構(gòu)，由機(jī)架與電纜將各個(gè)模塊進(jìn)行連接，系統(tǒng)的功能和規(guī)?？梢愿鶕?jù)用戶的需求自行進(jìn)行組合。 為了提高 PLC 的功能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了注冊(cè)工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)， PLC 還有很多聯(lián)網(wǎng)的 通訊 模塊。 （ 1） 交流或者直流 （ 2） 數(shù)字量 或者 模擬量 （ 3） 電壓 或者 電流 （ 4） 脈沖 或者 電位 （ 5） 強(qiáng)電 或者 弱電等 PLC 相應(yīng) 的 I/O 模塊與現(xiàn)場(chǎng)的多種器件 和 設(shè)備相連接。 （ 7）大型 PLC 還 能 采用雙 CPU 構(gòu)成的冗余 式 系統(tǒng)或由 3CPU 構(gòu)成的表決系統(tǒng)，使 得 系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高。 （ 5） PLC 采用的器件都進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化。 （ 2） PLC 個(gè)輸入均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms。 江蘇師范大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 PLC 的主要特點(diǎn) PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有以下主要特點(diǎn) [7]。 （ 4）掃描速度 一般指執(zhí)行一步指令所需的時(shí)間，單位為 us/步。內(nèi)存容量和最大 I/O 點(diǎn)數(shù)大體成正比 。但因?yàn)橐话愕臄U(kuò)展單元只有接口和驅(qū)動(dòng)電路而沒(méi)有 CPU，它是由主機(jī)的 CPU來(lái)尋址的，所以最大擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)受 CPU尋址能力的限制 。在選用 PLC 時(shí)，要根據(jù)控制對(duì)象需要的I/O 點(diǎn)數(shù)來(lái)選定 PLC 的機(jī)型。而如果發(fā)生致命錯(cuò)誤， CPU 會(huì)被強(qiáng)制進(jìn)入 STOP 模式，系統(tǒng)進(jìn)行的所有掃描活動(dòng)將會(huì)被停止 。 （ 3） 出錯(cuò)處理 每當(dāng) PLC 掃描一次，進(jìn)行一次自診斷，判斷 PLC 程序運(yùn)行是否出現(xiàn)異常，例如， CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、 I/O、通信等是否異?；虺鲥e(cuò)。當(dāng) CPU進(jìn)入 STOP 模式，系統(tǒng)執(zhí)行自診斷檢查。 PLC 的工作過(guò)程 （ 1）上電處理 PLC 上電后對(duì)系統(tǒng)會(huì)有一次初始化過(guò)程，其中包括：硬件江蘇師范大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 模塊的初始化，輸入輸出模塊設(shè)置的檢查，斷電時(shí)保持部分設(shè)定及一些其他的初始化等 [11]。如果出現(xiàn)嚴(yán)重 錯(cuò)誤導(dǎo)致不能正常運(yùn)行的，在消除它之前不允許從 STOP 模式進(jìn)入 RUN 模式。此時(shí)，輸入映像寄存器的值未被更新，到下一次集中采樣輸入時(shí)才變化 。執(zhí)行用戶程序所 需輸入狀態(tài)均在輸入映像寄存器中取用，而不是實(shí)際的 I/O 點(diǎn) 。當(dāng)外接的輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。因?yàn)?CPU 的運(yùn)算速率極高，所以各個(gè)電器的之間的工作看起來(lái)好像是同時(shí)完成的，但實(shí)際上輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的 [5]。 PLC完成繼電器控制整個(gè)系統(tǒng)的功能過(guò)程中， CPU 按順序逐條的執(zhí)行用戶指令，從第一條指令直到用戶程序結(jié)束，再返回到第一條指令重新開(kāi)始掃描。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器則用來(lái)存放 PLC 生產(chǎn)廠 家的系統(tǒng)程序，這些程序固化在 ROM中，而用戶不能對(duì)這些程序進(jìn)行訪問(wèn)和修改 PLC 的輸入方式 與繼電器控制系統(tǒng)相比， PLC 的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上江蘇師范大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液體混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 的，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 用戶存儲(chǔ)器包括了用戶程序存儲(chǔ)器、功能存儲(chǔ)器和參數(shù)區(qū)。 PLC 內(nèi)部還有一個(gè)開(kāi)關(guān)是穩(wěn)壓電源 。還為輸入電路提供24V的工作電源。輸出模塊用于將 CPU 的決策輸出信 號(hào)變換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大，隔離 PLC 內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件 。 PLC 通過(guò)輸入模塊把控制現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)、信息讀入主機(jī)，通過(guò)輸出模塊把經(jīng)用戶程序的運(yùn)算與決策所得的操作結(jié)果輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。如果要按照用途來(lái)分類， I/O 模塊中還包括：數(shù)據(jù)傳送 /校驗(yàn)、串行并行轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及其他的功能模塊等。 I/O 模塊 I/O 模塊一般包括：數(shù)字量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊 、模擬量輸出模塊和模擬量輸入模塊。 PLC 中常用的通用微處理器有 8 位和 16 位。 （ 3）監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)，診斷 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。 中央處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 有條不紊地進(jìn)行工作，其主要任務(wù)如下： （ 1）當(dāng) PLC 處于編程狀態(tài)時(shí)，控制從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接受與存儲(chǔ)。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 從廣義上講， PLC 實(shí)質(zhì)上是一種以數(shù)字控制為主要特征的工藝控制計(jì)算機(jī)，由硬件和軟件兩部分組成。 近年來(lái)，可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的 — 離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，特別在制造工業(yè)中存 在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作 。更為重要的是這樣同一設(shè)備只需改變程序便可實(shí)現(xiàn)不同的生產(chǎn)過(guò)程，給需要進(jìn)行多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合帶來(lái)了很大的便利。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)來(lái)從事工業(yè)控制減少了很多工作量，節(jié)約了時(shí)間。它的接口簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言容易被工程技術(shù)人員接受。除了功能中的邏輯處理以外，現(xiàn)代 PLC 基本上都具有比較完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，因此可以用在各種各樣的數(shù)字控制場(chǎng)合。 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 具有較高的可靠性是衡量一個(gè)電氣控制設(shè)備很關(guān)鍵的性能指標(biāo)。 SL SL SL3 三個(gè)傳感器控制液體 A、液體 B 的進(jìn)入和混合液排出的 3 個(gè)電磁閥門及攪拌機(jī)的啟停。 ：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 SL3時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)到 20S 后關(guān)閉排氣閥 Y3。當(dāng)液面上升到 SL2 時(shí)，關(guān)閉 A 液體閥 Y0，同時(shí)注入 B 液體閥 Y1 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似，以便于操作人員快速掌握?？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。 如何使 PLC 在飲料灌裝中實(shí)現(xiàn)控制功能， 在相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道中用 PLC對(duì)灌裝機(jī)進(jìn)行控制的研究尚不多見(jiàn)，以致人們難以根據(jù)它的具體情況正確選 用參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計(jì)就是基于以上問(wèn)題進(jìn)行的一些探索。 該液體混合系統(tǒng)采用基于 PLC 的控制系統(tǒng)來(lái)取代原來(lái)由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護(hù)性的特點(diǎn)。早期的灌裝機(jī)械大多數(shù)采蠕動(dòng)泵式、用容積泵式作為計(jì)量方式。液體自動(dòng)混合是科學(xué)發(fā)