【正文】 序控制器梯形圖 ......................................................................................... 21 本章小結(jié) ................................................................................................................. 23 第 5 章 組態(tài) 設(shè)計 ............................................................................................................ 24 組態(tài)王軟件 ............................................................................................................. 24 組態(tài)王相關(guān)操作 ..................................................................................................... 24 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 30 參考文獻 ............................................................................................................................. 31 致謝 ...................................................................................................................................... 32 附錄 ...................................................................................................................................... 33 I 摘 要 可編程序控制器簡稱 PLC，是近年來一種發(fā)展極為迅速，應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。 工業(yè)混合攪拌設(shè)備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。另外， PLC 還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過 WINCC 組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管 理 。在本次論文中，給出了控制系統(tǒng)的硬件原理圖，主電路圖及軟件設(shè)計。長期以來 ,雖然有大量設(shè)計經(jīng)驗和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預(yù)測混合體系 ,但將攪拌反應(yīng)器從實驗室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模 ,仍是十分危險的 ,至今仍然需要通過逐級放大來達到 攪拌設(shè)備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)高度發(fā)達的美國，化學(xué)工業(yè)由于攪拌反應(yīng)器設(shè)計不合理所造成的損失每年約為 10— 100 億美元。 而對于攪拌設(shè)備的研究，除功率問題外，有關(guān)攪拌的流體力學(xué)研究具有重要意義。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動程度與攪拌器使液體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關(guān)系。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學(xué)理論的研究是極其重要的。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動特性， 所以對于非牛頓型液體的研究是當今的一個重要課題。聚合釜的傳熱特性與其中所用的攪拌器的型式關(guān)系甚大。設(shè)備有大型化發(fā)展的趨勢，也需求攪拌設(shè)備大型化。采用大型聚臺釜可大大減少操作和檢修人員，有利于自動化，減少投資，提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。而且采用底部攪拌的方式越采越多，多用三葉后掠式攪 拌器。因它排出量大，釜內(nèi)液相循環(huán)充分，每分鐘可達 5～ 10 次，能促使釜內(nèi)反應(yīng)均勻一致。側(cè)如采用噴射泵對水及醋酸丁酯進行混合；在石油精制中，也采用使液體流過設(shè)置在管路中的銳孔板或擋板，以便使兩種液體進行接觸。 可見，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動了攪拌應(yīng)用面的擴大。為了提高攪拌的全自動化和穩(wěn)定性能，就需要一個功能 更強、性能更好的系統(tǒng)做支持。 引入 PLC 來實現(xiàn)其物料混合設(shè)備的控制功能 本設(shè)計基于采用可編程序控制器（ PLC）的設(shè)計方案，實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。根據(jù)攪拌設(shè)備的功能特性、運作順序等，設(shè)計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。這樣就可以先按照攪拌設(shè)備的先后運行順序畫出相應(yīng)的順序功能圖，然后在根據(jù)順序功能圖畫梯形圖，最后再 用仿真軟件對其進行調(diào)試仿真。 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 ； 總體方案論證，系統(tǒng)是將計算機技術(shù)、 PLC 和工業(yè)自動化技術(shù)緊密結(jié)合起來 。 PLC 的選型及 I/O 分配；從從對 PLC 的選擇到 PLC 的容量選擇在到啟動到物料混合的各個 I/O 的選擇和分配。 擬解決主要問題 （ 1） PLC 機型的選擇 根據(jù) PLC 物料 混合控制要求，列出該系統(tǒng)的輸入輸出表，從表中可得出該系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)總和為多少點。 （ 2）硬件電路的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計合適的硬件電路，選型、調(diào)試。 3 技術(shù)路線或研究方法 ，專業(yè)設(shè)計或論文，從中學(xué)習(xí) PLC 物料混合控制 原理。 ，找到自己的不足，取長補短，將不合適的設(shè)計及設(shè)計中的失誤剔除改正。 。 控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢 。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。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、制作和程序設(shè)計的工作量相當大 。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自 己設(shè)計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬 件 配制和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。隨著 30 多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。由 PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。 (1) 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。 (2) 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品 幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。作為工業(yè)控制計算機，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無 人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 系統(tǒng)方案的設(shè)計思想 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。 3． 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近 ，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。 4． 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。當液面上升到 SL2 時，關(guān)閉 A 液體閥 Y1，同時注入 B 液體閥 Y2 打開，注入 B 液體。 ：停止攪拌后自動排放混合液體，當混合液體的頁面下降到 SL1 時，開始計時到 10S 后關(guān)閉排氣閥 Y4。 ，報警燈閃爍。停止混合系統(tǒng)運行。 7 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 機電 圖 本章小結(jié) 本章介紹了控制方式系統(tǒng)的要求以及系統(tǒng)方案的設(shè)計思想和對整體設(shè)計的要求，對設(shè)計的整體有個完整的認識。適用于控制交流電動機的起動、停止及反轉(zhuǎn)。 安裝位置： 安裝面與垂直面的傾斜度不超過177。； 在無顯著搖動和沖擊的地方； 在沒有雨雪侵襲的地方； 9 控制電壓允許變動范圍： 85%～ 110%US。接觸器動作機構(gòu)靈活，手動檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入接觸器活動部位。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小 。 觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭均為橋式雙斷點結(jié)構(gòu)，觸頭材料由導(dǎo)電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長及良好的接觸可靠性，滅弧室成封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全。 選擇攪拌電 機 三相異步電動機 （如圖 ） 應(yīng)用非常廣泛，因而正確的選擇電動機顯得極為重要。 合理選擇電動機的功率是運行安全和經(jīng)濟的可靠保證。 1). 連續(xù)運行電動機功率的選擇 原則：對于連續(xù)運行的電動機，若負載是恒定負載，先算出生產(chǎn)機械的功率，所選電動機的額 定功率稍大于或等于生產(chǎn)機械功率（即若負載是變化的，計算比較復(fù)雜，通常根據(jù)生產(chǎn)機械負載的變化規(guī)律求出等效的恒定負載，然后選擇電動機）。 （原因由于發(fā)熱慣性，在短時運行時可以容許過載。但電動機的過載是受限制的）。 種類選擇原則：主要從交流或直流、機械特性、調(diào)速與起動性能、維護及價格等方面來考慮。 10 電動機常用的結(jié)構(gòu)型式有：開啟式、防護式、封閉式、防爆式。 Y系列籠型電動機的額定電壓只有 380V 一個等級；大功率異步電動機才采用 3000V、6000V 的電壓等級。 圖 電動機型號為 Y90S6/ 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。 Y系列電動機具有高效、節(jié)能、性能好、振動小、噪聲低、壽命長、可靠性高、維護方便、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。采用 B級絕緣、外殼防護等級為 IP44，冷卻方式 IC418. 選擇小型三極斷路器 （如圖 ） 圖 DZ4763系列小型斷路器 11 適用范圍： 交流 50Hz 額定工作電壓至 380V 額定電流至 63A 額定短路分斷能力不超過 6000A 的配電線路中 作為過載和短路保護之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用，斷路器符合 標準。 LSF 系列液位開關(guān)可提非常準確、可靠的液位檢測，其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當沒有液體時，光被前端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。 LSF 光電液位開關(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。 12 選擇電磁閥 入罐液體的選用 VF425型電磁閥（如圖 ） 圖 VF425型電磁閥 其中“ v” 表示電磁閥，“ F” 表示防腐蝕， 4 表示設(shè)計序號， 25 表示口徑（ mm)寬度。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 一 60℃； 3).使用 電壓： AC:220V50HZ/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。 PLC 選型基本原則 產(chǎn)品的種類也越來越多。因此，合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。工