畢業論文-基于plc的多種液體混合灌裝機控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的開關量輸入為 6點，開關量輸出為 7點，考慮到系統的可擴展性和維修的方便性，選擇模塊式 PLC。由于本系統的控制是順序控制，選用日本松下電 工公司生產的 AFP12417 PLC作控制單元來控制整個系統。之所以選擇這種 PLC，主要考慮 FP系列 PLC有以下特點 [2]： （ 1） 豐富的指令系統。在 FP系列 PLC中，即使是小型機，也具有近 200條指令。除能實現一般的邏輯控制外，還可進行運動控制、復雜數據處理，甚至可直接控制變頻器實現電動機調速控制。而且各類 PLC產品的指令系統都具有向上兼容性，便于應用程序的移植。 （ 2） 快速的 CPU處理速度、大程序容量。 （ 3） 大的網絡通信功能。可直接連接調制解調器，可方便地與其他 PLC或上位機連成通信網絡，通過上位計算 機對生產現場的 PLC進行實時監控。在生產規模較大，所控制的機床達到兩臺以上時，可采用 1： n上位鏈接通信方式，用一臺計算機管理多臺床，構成一個二級分布式集一散控制系統。 （ 4）編程及監控功能強大、維護簡單、價格適中。 國際電工委員會（ International Electrotechnical Commission, IEC）頒布的 PLC 的定義為：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下的應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算數運算等操作的 指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關設備，都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 PLC 的一般結構如圖 3 所示，由圖可見主要有 6 個部分組成，包括 CPU(中央處理器 )、存儲器、輸入／輸出接口電路、電源、外設接口、 I/O 擴展接口。 （ 1）中央處理單元 （ CPU） 與通用計算機中的 CPU 一樣。 PLC 中的 CPU 也是整個系統的核心部件，主要有運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的地址總線、數據總線和控制總線構成，此外還有外圍芯片、總線接口 及有關電路。 CPU 在很大程度上決定了 PLC 的整體性能，如整個系統的控制規模、 工作速度和內存容量等。 （ 2） 存儲器 存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器 稱為用戶程序存儲器。 PLC 常用的存儲器類型有 RAM、 EPROM、 EEPROM 等。 模具畢業設計 工作室 —— 專業定做模具設計 ,包括模具畢業設計和課程設計 ,同時有大量的現成的設計出售。 ： 1296369724 ，手 機： 15515619641。 其他 機械畢業設計 ： 因為真誠，所以信任！因為專注，所以專業！因為專業，所以信賴！ 淘寶店鋪： 圖 3 PLC結構圖 （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。 PLC 的對外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯系而實現的。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與現場 I/O 裝置或設備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設備之間傳遞信息的作用。通常 I/O 模塊上還有狀態顯示和 I/O 接線端子排，以便于連接和監視。 （ 4） 電源模塊 輸入、輸 出接 口 電路是 PLC 與現場 I/O 設備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉換為 PLC 能夠接收和處理的 信號，將 CPU 送來的弱電信號轉換為外部設備所需 要的強電信號。 PLC 輸人、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 輸入點地址 功能 輸出點地址 功能 X0 SB0 啟動按鈕 Y0 報警燈 HL X1 L1 液位傳感器 Y1 電磁閥 Y1 X2 L2 液位傳感器 Y2 電磁閥 Y2 X3 L3 液位傳感器 Y3 電磁閥 Y3 X4 T 溫度傳感器 Y4 電磁閥 Y4 X5 SB1 停止按鈕 Y5 攪拌機 M X6 FR 常閉觸點 Y6 加熱器 H Y7 熱繼電器 FR 液體混合裝置輸人 /輸出接線 輸人 /輸出接 線圖如圖 4 （ 1） 兩種液體的進人 當 PLC 接通電源后，按下啟動按鈕 SB0 后，觸點 X0 接通，由于有微分指令 DF，使該路只接通一掃描周期，通過保持指令 KP 使 Y Y2 輸出繼電器線圈得電并保持，分別與之相接的 Y Y2 電磁閥帶電接通，流進兩種不同成分的液體。 （ 2）第三種液體的進人 當液體達到 L2 液位傳感器的位置時， X2 輸人繼電器接通使 Y Y2 關閉，同時地址為 16 的 X2 接通，利用 KP 指令使輸出繼電器 Y3 接通并保持，與之相連的 Y3 電磁閥得電接通，第 3 種液體流進液罐。 圖 4 液體混合裝置輸人 /輸出接線圖 （ 3）攪拌機工作 當液位到達 L1 液位傳感器的位置時，該傳感器檢測到該信息，使 Xl輸人繼電器線圈得電，在梯形圖中它的 X1 常開觸點接通，通過 KP 指令復位端，使輸出繼電器 Y3關閉，與之相連的硯電磁閥關閉，同時接通地址為 32 的 X1 常開觸點，使代表攪拌機Y5 的輸出繼電器接通。 （ 4） 加熱器工作 攪拌機通過 Y5 的輸出信號得電并開始攪拌，并用 TIMY0 定時器定時，定時時間為10s。 10s 到后，地址為 45 的定時器常開觸點 T0 接通，使 Y6 輸出繼電器得電，與之相連的加熱器 H 這時接通，開始加熱液體，同時關閉 Y5 使攪拌機 M 停止。 （ 5） 混合液體開始排出 當液體溫度達到預定溫度時，溫度傳感器 T 檢測到該信息， 同時梯形圖中地址為47 的 X4 接通使 Y6 失電，從而使加熱器 H 關閉，同時 接通地址為 51 的 X4 常開觸點，使 X4 接通，與之相連的 Y4 電磁閥打開，排出攪拌均勻后的混合液體 。 （ 6） 混合液體排完 當液位低于 L3 液位傳感器的位置時， L3 液位傳感器由通到斷，使 X3 也由通到斷，這樣相當于一個下降沿，驅使 DF 產生一個掃描周期的脈沖，通過 KP 指令置位端使輔助繼電器 R0 接通，接通后使定時器 TMY1 定時，大約 5s 時間，液體排完。 （ 7） 重復液體混合過程 重復液體 混合過程是通過并聯在梯形圖地址為 2位置上的定時器 TMY1常開觸點實現的。同時 T1 常開觸點也接通，通過保持保持指令 KP 使 R0 復位，定時器關閉。 4 軟件電路設計 程序框圖 程序框圖如圖 5 圖 5 程序框圖 根據控制要求和 I/O 地址編制的控制梯形圖 控制梯形圖如圖 6 啟動 Y1Y2 開，進液體 A、 B 到 L2, Y Y2 關、 Y3 開 進液體 C 到 L1,Y3 關、 Y5 開，即開始攪拌 10s 后， Y6 開，即開始加熱 Y5 關， 到預定溫度時， Y6 關，Y4 開，即排出混合液體 當液位低于 L3 時 ,L3 由通到斷TMY1 定時， 5s 后， Y4 關 按停止 按鈕 ？ 結束 圖 6 控制梯形圖 語句表 表 2 語句表 0 ST X0 45 ST T0 1 DF 46 AN/ T2 2 OR T1 47 ST X4 3 ST X2 48 OR X5 4 OR X5 49 DF 5 DF 50 KP Y6 6 AN/ T2 51 ST X4 7 KP Y1 52 DF 8 ST X0 53 ST X6 9 DF 54 DF 10 OR T1 55 OR T 1 11 ST X5 56 AN/ T2 12 OR X2 57 KP Y4 13 DF 58 ST X3 14 AN/ T2 59 DF/ 15 KP Y2 60 ST T1 16 ST X2 61 KP R0 17 DF 62 ST R0 18 ST X1 63 T M Y 1 19 OR X5 K 5 20 DF 67 ST X6 21 AN/ T2 68 OT Y7 22 KP Y3 69 ED 23 ST Y3 24 OR Y2 25 OR Y1 26 T M Y 2 K 20 30 ST T2 31 OT Y0 32 ST X2 33 DF 34 ST X5 35 DF 36 OR T0 37 AN/ T2 38 AN/ Y7 39 KP Y5 40 ST Y5 41 T M Y 0 K 10 5 系統常見故障分析及維護 為了延長 PLC 控制系統的壽命，在系統設計和生產使用中要對該系統的設備消耗、元器件設備故障發生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對 PLC 過程控制系統的系統設計和維護有所幫助 。 模具畢業設計 工作室 —— 專業定做模具設計 ,包括模具畢業設計和課程設計 ,同時有大量的現成的設計出售。 ： 1296369724 ，手機： 15515619641。 其他 機械畢業設計 ： 因為真誠，所以信任！因為專注，所以專業！因為專業，所以信賴！ 淘寶店鋪： 系統故障的概念 系統故障一般指整個生產控制系統失效的總和，它又可分為 PLC 故障和現場生產控制設備故障兩部分。 PLC 系統包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、 I／ O 模塊及相關的網絡和外部設備。現場生產控制設備包括 I／ O 端口和現場控制檢測設備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等 。 系 統故障分析及處理 PLC 主機系統 PLC 主機系統最容易發生故障的地方一般在電源系統，電源在連續工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的 。 系統總線的損壞主要由于現在 PLC 多為插件結構，長期使用插拔模塊會造 成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損耗的原因。所以在系統設計和處理系統故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前 PLC 的主存儲器大多采用可擦寫 ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關外，還和底板的供電、 CPU 模塊工藝水平有關。而 PLC 的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經大大下降。對于 PLC 主機系統的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC 的外部環境符合其安裝運行要求；同時在系統維修時，嚴格按照操作規程進行操作，謹防人為的對主機系統造成損害。 PLC 的 I／ O 端口 PLC 最大的薄弱環節在 I／ O 端口。 PLC 的技術優勢在于其 I／ O 端口，在主機系統的技術水平相差無幾的情況下， I／ O 模塊是體現 PLC 性能的關鍵部件，因此它也是 PLC 損壞中的突出環節。要減少 I／ O 模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理 。 現場控制設 備 在整個過