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LC的多种液体混合灌装机控制系统设计.pdf
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摘 要
以三种液体的混合灌装控制为例,将三种液体按一定比例混合,在电动机搅
拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。并形成循环状态。液体混合
系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联
性,针对不同的工作状态,进行相应的动作控制输出,从而实现液体混合系统从
第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。设计以液
体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过
程(包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等) ,旨
在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。设计采用日本松下公司的
AFP12417 系列 PLC 去实现设计要求。
关键词 :多种液体,混合装置,自动控制
Abstract
the request is to a certain proportion by the three liquid mixture, stirring after the
motor to reach a certain temperature can be mixed containers of liquids output. And
form a cycle. Liquid hybrid systems of control designed taking into account the
continuity of its action and charged with various equipment moves between the
interrelated, and for different working conditions, and make the appropriate motor
control output, thus realizing the liquid hybrid systems from the first liquid Added to
the mixture to complete the output of such a cycle control of the program. Designed to
liquid mixed as the central control system, control system from the hardware
components, software system to choose the design process (including design, design
process, design requirements, the ladder design, external communications link, etc.),
which seeks to The design and production process of doing brief introduction and
description. Designed with the AFP2417 Corporation PLC to achieve the design
requirements.
Keywords :Variety of liquid; Mixed devices; Automatic control
目 录
1 绪论 ............................................................................................................................3
2 多种液体混合灌装机控制系统设计.......................................................................4
2.1 方案设计.............................................................................................................4
2.2 方案的介绍.........................................................................................................4
3 硬件电路设计...........................................................................................................5
3.1 总体结构 .............................................................................................................5
3.2 液 位 传感器的选择............................................................................................ 7
3.3 温度传感器的 选 择 ...........................................................................................7
3.4 搅拌电机的选择.................................................................................................8
3.5 电磁阀的选择 .....................................................................................................8
3.6 接触器 .................................................................................................................9
3.7 热继电器的选择.................................................................................................9
3.8 PLC 的选择 ........................................................................................................9
3.9 PLC 输人、输出口分配 .................................................................................. 11
3.10 液体混合装置输人/输出接线 .......................................................................12
4 软件电路设计.........................................................................................................13
4.1 程序框图 ...........................................................................................................13
4.2 根据控制要求和 I/O 地址编制的控制梯形图 ..............................................15
4.3 语句表 .............................................................................................................17
5 系统常见故障分析及维护.....................................................................................18
5.1 系 统 故 障 的 概 念 ..........................................................................................18
5.2 系统 故 障 分 析 及 处 理 ..................................................................................18
5.2.1 PLC 主机系统 .............................................................................................18
5.2.2 PLC 的 I/O 端口.....................................................................................18
5.2.3 现 场 控 制 设 备 ......................................................................................19
5.3 系统抗干扰性的分析和维护 ..........................................................................19
6 结束语...................................................................................................................... 20
致谢.............................................................................................................................. 20
参考文献...................................................................................................................... 21
1 绪论
为了提高产品质量,缩短生产周期,适应产品迅速更新换代的要求,产品生
产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、
制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序 , 而且也是其生产过程中十分重
要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质, 以致现
场工作环境十分恶劣, 不适合人工现场操作。另外, 生产要求该系统要具有混合
精确、控制可靠等特点, 这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为
了帮助相关行业, 特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制, 从而
达到液体混合的目的,液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。借
助实验室设备熟悉工业生产中 PLC 的应用,了解不同公司的可编程控制器的型
号和原理,熟悉其编程方式,而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中,
适合大中型饮料生产厂家,尤其见于化学化工业中,便于学以致用。
计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。1968 年,美国最大的汽车
制造厂商通用汽车(GM)公司提出了公开招标方案,设想将功能完备、灵活、
通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合,把计算机的编程方法和程序
输入方式加以简化,用面向过程、面向问题的“自然语言”编程,生产一种新型的
工业通用控制器,使人们不必花费大量的精力进行计算机编程,也能像继电器那
样方便地使用。这个方案首先得到了美国数字设备(DEC)公司的积极响应,并
中标。该公司于 1969 年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器,命名为可
编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称 PLC(有的称为 PC),
并在 GM 公司的汽车自动装配线上试验获得了成功。
PLC 一经出现,由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维
护简便等独特优点,备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注,生产
PLC 的厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在 PLC 中的应用,使 PLC 的
功能不断得到增强,产品得到飞速发展。
采用基于 PLC 的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统,
采用模块化结构,具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动
水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量,减少了企业
产品质量的波动,因此具有广阔的市场前景。用 PLC 进行开关量控制的实例很
多,在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它,如灯光照
明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系
统、生产流水线等方面的逻辑控制,都广泛应用PLC 来取代传统的继电器控制。
本次设计是将 PLC 用于多种液体混合灌装设置的控制,对学习与实用是很好的
结合。
本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有 (1)使液体灌装机能够实现
安全、高效的灌装;(2)满足灌装的各项技术要求;(3) 具 体 内容 包 括 多种 液 体
混 合控 制 方 案的 设 计 、 软硬 件 电 路的 设 计 、 常见 故 障 分析 等 等 。
本课题应解决的主要问题是如何使 PLC 在饮料灌装中实现控制功能,在相
关的研究文献报道中用 PLC 对灌装机进行控制的研究尚不多见,以致人们难以
根据它的具体情况,正确选用参数进行系统控制,也就难以满足提高质量和效率、
降低成本的要求,本设计就是基于以上问题进行的一些探索。
2 多种液体混合灌装机控制系统设计
2.1 方案设计
整个设计过程是按思想工艺流程设计,为设备安装、运行和保护检修服务。
设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号
(GB4728)及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括:工作条件;工程
对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,
尽量做到经济、合理、合用,减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更
多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,
使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
对于本课题来说,如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改
造升级,新控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系
统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类
似,以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需
要处理模拟量也需要处理大量的开关量,系统的可靠性要高,人机交互界面友好,
应具备数据储存和分析汇总的能力。
要实现整个液体混合控制系统的设计,需要从怎样实现各电磁阀的开关以及
电动机启动的控制这个角度去考虑,现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的
方法来确定系统方案。
2.2 方案的介绍
就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求:继电器控制系统、单片
机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。
(1)继电器控制系统
控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的
电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作,以实现电力拖动装置的自动
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