【正文】 攪拌機(jī)攪拌 10 秒后停止攪拌并主動(dòng)開(kāi)始排出混合液體；當(dāng)液面降 到 SL5 時(shí)，按下開(kāi)關(guān) K7，燈 L6 亮 5 秒后熄滅，燈 L L2 亮，代表液面降到 SL5 后，再經(jīng)過(guò) 5 秒混合液體全部排出，又重新開(kāi)始往 A 容器注入液體 A，往 B 容器注入液體 B。 （ 9）重復(fù)液體混合過(guò)程及停止 T38 動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合， Y0、 Y2 得電自鎖，開(kāi)始循環(huán)。 （ 7）混合液體開(kāi)始排出 10s 后時(shí)間繼電器 T37 計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)合輔助觸點(diǎn) T37 閉合， Y4 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV5 接通并保持，液體開(kāi)始排出。 （ 5）液體 B 排完 當(dāng)液面下降到 SL4 時(shí)，時(shí)間繼電器 T36 得電開(kāi)始計(jì)時(shí)， 5s 后 T36 計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn) T36 斷開(kāi)， Y3 失電停止排放 B 液體。 （ 3） 液體 B 流入混合容器 當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器 SL2 的位置時(shí)， X3 接通使 Y3 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV4 接通并保持，液體 B 開(kāi)始流入混合容器。 PLC 輸入、輸出口分配 輸入 /輸出地址分配如表 1 表 1 液體混合裝置輸入 /輸出地址分配 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 X0 電磁閥 YV1 Y0 停止按鈕 X1 電磁閥 YV2 Y1 SL1 液位傳感器 X2 電磁閥 YV3 Y2 SL2 液位傳感器 X3 電磁閥 YV4 Y3 SL3 液位傳感器 X4 電磁閥 YV5 Y4 SL4 液位傳感器 X5 攪拌機(jī) M Y5 SL5 液位傳感器 X6 液體混合裝置輸入 /輸出接線 輸入 /輸出接線圖如圖 4 圖 4 輸入 /輸出接線圖 （ 1）液體 A 流入 A 容器，液體 B 流入 B 容器 當(dāng) PLC 接通電源后，按下啟動(dòng)按鈕 SB1 后，觸點(diǎn) X0 接通， Y0、 Y2 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV YV3 接通并保持，液體 A 開(kāi)始流入 A 容器，液體 B開(kāi)始流入 B 容器。 （ 4）電源模塊 9 輸入、輸出接口電路是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 設(shè)備相連接的部件。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與 現(xiàn)場(chǎng) I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。 （ 3） I/O 模塊 輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O 模塊或 I/O 單元。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 CPU 在很大程度上決定了PLC 的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。 PLC 的一般結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，由圖可見(jiàn)主要有 6 個(gè)部分組成，包括 CPU（中央 處理器）、存儲(chǔ)器 、輸入 /輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、 I/O 擴(kuò)展接口。 國(guó)際電工委員會(huì) ( International Electrotechnical Commission,IEC)頒布的 8 PLC 的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 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 5 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。采用可編程控制器較好地解決了這一問(wèn)題，可編程控制器是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。 PLC 的選擇 傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器 接觸器控制。 其中“ J”表示繼電器，“ D”表示帶斷相保護(hù) 。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1） 操作頻率為 1200/h； 2） 機(jī)電壽命為 1000 萬(wàn)次； 3） 主觸頭額定電流為 10/16（ A）； 4） 額定電壓為 380/220（ A）； 5） 功率為 。 接觸器的選擇 選用 CJ2010/CJ2016 型接觸器。 ( 2 ) 出罐液體選用 AVF40 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。工作溫度 15~40℃ /濕度≤ 90%； 3） EJ15 系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。 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)。 攪拌電機(jī)的選擇 選用 EJ153 型電動(dòng)機(jī)。 LSF 光電液位開(kāi)關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當(dāng)沒(méi)有液面時(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。 其中“ L”表示光電的，“ S”表示傳感器，“ F”表示防腐蝕的， 為最大工作壓力。 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停止 在初始狀態(tài)。攪拌機(jī)攪拌 10s 后，停止攪動(dòng)，打開(kāi)電磁閥 YV5，開(kāi)始放出混合液體。當(dāng)液面降到 SL3 時(shí)，再經(jīng)過(guò) 5s 后， A 容器放空，關(guān)閉電磁閥 YV2。當(dāng)液面到達(dá) SL1 時(shí)，關(guān)閉電磁閥 YV1，打開(kāi)電磁閥 YV2，液體 A 流入混合容器。 液體 A 液體 B 電磁閥 YV1 電磁閥 YV3 液面 SL1 A B 液面 SL2 液面 SL3 液面 SL4 電磁閥 YV2 電磁閥 YV4 液面 SL5 電磁閥 YV5 圖 1 液體混合灌裝機(jī) 要求如下： 初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。另外還有控制電磁閥和電動(dòng)機(jī)的 1 個(gè)交流接觸器 KM。 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 總體結(jié)構(gòu) 從圖 1 中可知設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成兩種液體的自動(dòng)混合攪拌?，F(xiàn)狀 PLC 已經(jīng)發(fā)展成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)通訊功能等兩種功能，是名副 4 其實(shí)的兩功能控制器。 （ 4）可編程序控制器控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配置和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用 軟件取代繼電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的改變。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大才效用。但是，單片機(jī)是一個(gè)集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號(hào)連接，要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O接 口電路，硬件設(shè)計(jì)、控制和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 （ 2）單片機(jī)控制 單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，結(jié)構(gòu)上包括 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和兩種輸入 /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)間及溫度等參數(shù)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)。 3 方案的介紹 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。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開(kāi)關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友 好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。 對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)狀來(lái)構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更兩的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。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。 第 1 章 兩種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是按思想工藝流程設(shè)計(jì)，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)。 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： 1） 使液體混合機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝； 2） 滿足灌裝的各種技術(shù)要求； 3） 具體內(nèi)容包括兩種液體混合控制方案的設(shè)計(jì)、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)故障分析等等。對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)水平有很大的幫助，同時(shí)又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景，用 PLC 進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)例很兩，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印 刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等 2 方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用 PLC 來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中的應(yīng)用，使 PLC 的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。該公司于 1969年研制出了第一臺(tái)符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（有的稱為 PC），并在 GM 公司的汽車自動(dòng)裝配線上實(shí)驗(yàn)獲得了成功。 1968 年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（ GM）提出了公開(kāi)招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、靈活、通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器便于使用的特點(diǎn)相結(jié)合， 把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費(fèi)大量的精力進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，也能像繼電器那樣方便的使用。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)兩種液體混合的自動(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，借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中 PLC 的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式，而兩種液體混合裝置的控制更常見(jiàn)于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見(jiàn)于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。但由于這些行業(yè)中兩是易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。 關(guān)鍵詞： PLC；梯形圖；兩種液體；混合裝置；自動(dòng)控制 II 目 錄 前 言 1 第 1 章 兩 種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 方案設(shè)計(jì) 2 方案的介紹 3 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 4 總體結(jié)構(gòu) 4 液位傳感器的選擇 5 攪拌電機(jī)的選擇 5 電磁閥的選擇 6 接觸器的選擇 6 熱繼電器的選擇 7 PLC 的選擇 7 PLC 輸入、輸出口分配 9 液體混合裝置輸入 /輸出接線 9 第 3 章 軟件電路設(shè)計(jì) 11 程序框圖 11 根據(jù)控制要求和 I/O 地址編制的控制梯形圖 11 語(yǔ)句表 12 實(shí)驗(yàn)結(jié)果