液体自动混合装置的PLC控制系统设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx
- 文档编号:1481738
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:56
- 大小:441.39KB
液体自动混合装置的PLC控制系统设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx
《液体自动混合装置的PLC控制系统设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液体自动混合装置的PLC控制系统设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx(56页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;
学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;
学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;
在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
日期:
导师签名:
日期:
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性;
技术线路的可行性;
设计方案的合理性
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
建议成绩:
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
二、论文(设计)水平
评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩:
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
教学系意见:
系主任:
目 录
前 言
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。
但是由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,以至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“自然语言”编程,生产一种新型的工业通用继电器,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的使用。
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(PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER),简称PLC(有的称为PC),并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。
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,备受国内外技术人员和工商业界厂商的极大关注,生产PLC的厂商云起。
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的控制系统来取代园林单片机、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,因此具有广阔是市场前景。
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要它,例如灯光照明、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用于两种液体混合装置的设计的控制,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.液体混合装置能够实现对混合罐安全、高效的加液、混液、出液的控制;
2.满足混合液的各项技术要求;
3.具体内容包括两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。
第1章液体自动混合系统方案设计
1.1方案设计原则
整个设计过程是按工艺流程设计,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,液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改适升级,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,需要从怎样实现多个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。
1.2系统的整体设计要求
在该混合液体装置中,需要完成两种液体的进料、混合、卸料的功能,控制要求如下:
1.混合过程:
开始排放混合液体阀打开延时10S后自动关闭,A液体阀Y1打开,注入A液体。
当液面上升到SL2时,关闭A液体阀Y1,同时注入B液体阀Y2打开,注入B液体。
当液面上升到SL3时,关闭B液体阀,并开始定时搅拌,搅拌10S后停止。
2.停止过程:
停止搅拌后自动排放混合液体,当混合液体的页面下降到SL1时,开始计时到10S后关闭排气阀Y4。
一个循环结束。
3.当系统发生故障时,报警灯闪烁。
保护动作自动关闭相应的阀门和开启相应的阀门。
停止混合系统运行。
4.本设计使用液位H、I、L3个传感器控制液体A、液体B的进入和混合液排出的3个电磁阀门及搅拌机的启停。
1.3控制方式系统的要求的设计
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控制及保护。
系统复杂,在控制过程中,如果某个继电器损坏,都会影响整个系统的正常运行,查找和排除故障往往非常困难,虽然继电器本身价格不太贵,但是控制柜的安装接线工作量大,因此整个控制柜价格非常高,灵活性差,响应速度慢。
2.单片机控制
单片机作为一个超大规模的集成电路,机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。
其低功耗、低电压和很强的控制功能,成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。
但是,单片机是一片集成电路,不能直接将它与外部I/O信号相连。
要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。
3.工业控制计算机控制
工控机采用总线结构,各厂家产品兼容性强,有实时操作系统的支持,在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。
但工控机价格较高,将它用于开关量控制有些大材小用。
且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座,直接从印刷电路板上引出,不如接线端子可靠。
4.可编程序控制器控制
可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择,用户不用自己设计和制作硬件装置,只须确定可编程序控制器的硬件配制和设计外部接线图,同时采用梯形图语言编程,用软件取代继电器电器系统中的触点和接线,通过修改程序适应工艺条件的变化。
可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统,起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。
随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。
现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能,是名符其实的多功能控制器。
由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。
故选择PLC来实施本次设计。
(1)开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
(2)运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制,世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
(3)闭环过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
(4)数据处理
现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;
也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
(5)通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。
新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
1.4系统方案的设计思想
控制系统简单、经济、使用和维护方便。
物料混合设备要节能、安全、高效和满足生产及应用要求:
1.可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
2.配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。
3.易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
5.体积小,重量轻,能耗低
6.硬件配套齐全,拥护使用方便,适应性强
第2章液体自动混合系统的硬件设计
2.1硬件选型
2.1.1PLC机型选择
机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下,保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。
具体应考虑的因素如下所述。
1.结构合理
对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合,选用整体式结构的PLC;
否则,选用模块式结构的PLC,物料混合控制系统的设计选用整体式结构的PLC能够达到要求。
2.功能强、弱适当
对于开关量控制的工程项目,若控制速度要求不高,一般选用低档的PLC,西门子公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM1。
3.机型统一
PLC的结构分为整体式和模块式两种。
整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上,并封装在一个壳体内,省去了插接环节,因此体积小、价格便宜。
但由于整体式结构的PLC功能有限,只适用于控制要求比较简单的系统。
一般大型的控制系统都使用模块式结构,这样功能易扩展,比整体式灵活。
一个大型企业选用PLC时,尽量要做到机型统一。
由于同一机型的PLC,其模块可互为备用,以便备件的采购和管理;
另外,功能及编程方法统一,有利于技术人员的培训;
其外部设备通用也有利于资源共享。
若配备了上位计算机,可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制相互通信,集中协调管理。
物料混合控制系统控制要求比较简单选择整体式结构的PLC。
4.是否在线编程
PLC的特点之一是使用灵活。
当被控设备的工艺过程改变时,只需用编程器重新修改程序,就能满足新的控制要求,给生产带来很大方便。
PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。
离线编程的PLC,其主机和编程器共用物料混合控制系统采用离线编程。
5.PLC的环境适应性
由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器,生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。
尽管如此,每种PLC都有自己的环境技术条件,用户在选用时,特别是在设计控制系统时,对环境条件要进行充分的考虑。
一般PLC及其外部电路(I/O模块、辅助电源等)都能在下列环境条件下可靠工作:
温度:
工作温度0~55℃,最高为60℃
储存温度:
-40℃~+85℃
湿度:
相对湿度5%~95%(无凝结霜)
振动和冲击:
满足国际电工委员会标准
电源:
交流200V,允许变化范围为-15%~+15%,频率为47~53Hz
瞬间停电保持l0ms
环境:
周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体
对于需要应用在特殊环境下的PLC,要根据具体的情况进行合理的选择。
2.1.2PLC容量选择
PLC容量包括两个方面:
一是I/O的点数;
二是用户存储器的容量(字数)。
PLC容量的选择除满足控制要求外,还应留有适当的裕量,以做备用。
根据经验,在选择存储容量时,一般按实际需要的10%~25%考虑裕量。
对于开关量控制系统,存储器字数为开关量I/O乘以8;
对于有模拟量控制功能的PLC,所需存储器字数为模拟内存单元数乘以100。
通常,一条逻辑指令占用存储器一个字。
计时、计数、移位及算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。
各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。
I/O点数也应留有适当裕量。
由于目前I/O点数较多的PLC价格也较高,若备用的I/O点的数量太多,将使成本增加。
根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数,并考虑到今后的调整和扩充,通常I/O点数按实际需要的10%~15%考虑备用量。
2.1.3I/O模块的选择
PLC是一种工业控制系统,它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程,它的工作环境是工业生产现场。
它与工业生产过程的联系是通过通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。
同时控制器又通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备,驱动各种执行机构来实现控制。
外部设备或生产过程中的信号电平各种各样,各种机构所需的信息电平也是各种各样的,而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平,所以I/O接口模块还需实现这种转换。
PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。
为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。
根据实际需要,PLC相应有许多种I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液体 自动 混合 装置 PLC 控制系统 设计 毕业设计 论文