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基于plc和變頻器的物料攪拌控制系統設計(編輯修改稿)

2026-01-06 22:35 本頁面

　

【文章內容簡介】在本設計中我將引入 PLC來實現其攪拌控制功能。引入 PLC 來實現其物料混合設備的控制功能本設計基于采用可編程序控制器（ PLC）的設計方案，實現對物料混合攪拌的控制。以 PLC S7200 為主要控制器。根據攪拌設備的功能特性、運作順序等，設計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。根據控制要求，可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。這樣就可以先按照攪拌設備的先后運行順序畫出相應的順序功能圖，然后在根據順序功能圖畫梯形圖，最后再用仿真軟件對其進行調試仿真。這樣就可以實現 PLC 對混合攪拌控制程序的設計。蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 第 4 頁第三章總體方案設計總體方案論證就目前的現狀有以下幾種控制方式滿足系統的要求：繼電器控制系統、單片機控制、工業控制計算機控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統控制功能是用硬件繼電器實現的。繼電器串接在控制電路中根據主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現電力拖動裝置的自動控制及保護。系統復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統的正常運行，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，響應速度慢。單片機控制單片機作為一個超大規模的集成電路，機構上包括 CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號相連。要將它用于工業控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。工業控制計算機控制工控機采用總線結構，各廠家產品兼容性強，有實時操作系統的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優勢。但工控機價格較高，將它用于開關量控制有些大材小用。且其外部 I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。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，用戶不用自己設計和制作硬件裝置，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中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化。蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 第 5 頁可編程控制器 (PLC)從上個世紀 70年代發展起來的一種新型工業控制系統，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統。隨著 30 多年來微電子技術的不斷發展， PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現在 PLC已經發展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數據處理功能、連網通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由 PLC 為主構成的控制系統具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優點，是目前工業自動化的首選控制裝置。故選擇 PLC 來實施本次設計。 PLC 的基本功能： (1) 開關量的邏輯控制這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 (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。 (3) 閉環過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。 PID 調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。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用。 (4) 數據處理現代 PLC 具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。 (5) 通信及聯網 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 第 6 頁紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。系統方案的設計思想（ 1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。 PLC 由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。（ 2）配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。（ 3）易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。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的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。（ 4）系統的設計、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，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。（ 5）體積小，重量輕，能耗低（ 6）硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強、系統設計系統原理圖如圖蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 第 7 頁圖系統原理圖固體物料 A的給料控制方式與計量（ 1）、物料 A 的給料量控制物料 A是一種固體狀物料，在給料時要求給料控制設備能夠根據用料量的大小來實時調節。給料電機要求通過變頻調速實時改變喂料量的大小。變頻調速原理：變頻器的原理是將固定的交流電變成頻率連續可調的三相交流電。通常電機的同步轉速表示為：式中旋轉磁場轉速，通常稱為

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