基于PLC的液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 題目 ： 基于 液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計 院 系 ： 專 業(yè) ： 班 級 ： 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 院教務(wù)處 二一五年 三 月 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 院畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 年 月 日 院關(guān)于畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)的說明 本人完全了解 院有關(guān)保留、使用學(xué)士學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留、送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱 ，學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印或其他復(fù)制手段保存論文。 指導(dǎo)教師簽名： 論文作者簽名： 年 月 日 年 月 日 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 I 頁 I 基于 液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 可編程序控制器（ 一種新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。 應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個領(lǐng)域， 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 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。如注塑機，印刷機，訂書機，組合 智能窗簾 ，磨床，包裝等。目前， 國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機械制造，汽車，輕 紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。 本文 以三種液體的混合灌裝控制為例，將三種液體按一定比例混合，在電動機攪拌后要達到控制要求才能將混合的液體輸出容器，并形成循環(huán)狀態(tài)。液體混合系 統(tǒng)的控制設(shè)計考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控設(shè)備動作之間的相互關(guān)聯(lián)性 ， 針對不同的工作狀態(tài)，進行相應(yīng)的動作控制輸出，從而實現(xiàn)液體混合系統(tǒng)從第一種液體加入到混合完成輸出的這樣一個周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。設(shè)計以液體混 合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計過程（包括設(shè)計方案、設(shè)計流程、設(shè) 計要求、梯形圖設(shè)計、外部連接通信等），旨在對其中的設(shè)計及制作過程做簡單的介紹和說明。 關(guān)鍵詞 控制 液體混合 說明 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 he of of of is a to do to a to or It in to in to in is a It is as to as a of of of a to on by in to of is we by of 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 V 頁 V 目錄 第一章 緒論 . 1 題的研究背景和歷史意義 . 3 題的目的和意義 . 4 第二章 液體混合控制系統(tǒng) 制系統(tǒng)的設(shè)計 . 5 介 . 6 定義 . 8 用途 . 9 組成 . 中央處理單元 . 存儲器 . 輸入輸出單元 . 通訊接口 . 智能接口模塊 . 編程裝置 . 電源 .三章 控制系統(tǒng)設(shè)計 .件設(shè)計 .合裝置的基本組成 .體混合裝置電氣原理圖的繪制 . 點分配及外部硬件接線圖 .體混合系統(tǒng)運行流程圖 .論 .謝 .考文獻 .1 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 第一章 緒論 題的研究背景和歷史意義 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越 復(fù)雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學(xué)與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求， 產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在 煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也 是 其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多是易燃易爆、有 毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。 另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點，這也是人工操 作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的 中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制，從而達到液體混合的目的，液 體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設(shè)備熟 2 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 悉 工業(yè)生產(chǎn)中 應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟 悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制 更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大 中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。 計算機的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動化帶來了曙光。 1968 年，美國最大的 汽車制造商通用汽車公司（ 出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、 靈活、通用的計算機技術(shù)與繼電器便于使用的特點相結(jié)合，把計算機的編 程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言” 編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費大量的精力進行 計算機編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個方案首先得到了美國數(shù) 字設(shè)備（ 司的積極響 應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于 1969 年研制出了第一 臺符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡稱 的稱為 ,并在 司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。 經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使 用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大 關(guān)注，生產(chǎn) 廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 的應(yīng)用，使 功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。 采用基于 控制系統(tǒng)來取代原來由單片機、 繼電器等構(gòu)成 的控制 系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的課移植性和可維護性。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命 和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景，用 行開關(guān)量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等 行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電 梯、自動化倉庫、液體混合自動配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制， 都廣泛應(yīng)用 取代傳統(tǒng)的繼電器控制。 本次設(shè)計是將 于多種 液體混合灌裝設(shè)置的控制，對 學(xué)習(xí)和實用是很好的結(jié)合。 本設(shè)計的主要研究范圍及要求達到的技術(shù)參數(shù)有： 1） 使液體混合機能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝； 2） 滿足灌裝的各種技術(shù)要求； 3） 具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計、軟硬件電路的設(shè)計、 常見故障分析等等。 本課題應(yīng)解決的主要問題是如何使 灌裝中實現(xiàn)控制功能， 在相 關(guān)的研究文獻報道中用 灌裝機進行控制的研究尚不多見，以致人們難 3 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 以根據(jù)它的具體情況正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制 ,也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計就是基于以上問題進行的一些探討 。 題的目的和意義 借助實驗室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中 應(yīng)用，進一步了解所學(xué)可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式。而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)有所用。 用 行開關(guān)量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需用到它，如機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用 取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設(shè)計是將 于多種液體混合物裝置的控制，對學(xué)習(xí)與實用是很好的結(jié)合。 第二章 液體混合控制系統(tǒng) 制系統(tǒng)的設(shè)計 介 可編程控制器（ 是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委（ 布的 準(zhǔn)草案中對 了如下定義 ;文全稱 文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在 工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有 定義 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或 電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 基本最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，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。如注塑機，印刷機，訂書機，智能窗簾 ，磨床，包裝等。目前， 國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電 4 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 力，建材，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大， 術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，主要朝著以下的方面發(fā)展 ， 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性； 2）智能模塊化； 3）編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級化；網(wǎng)絡(luò)通信功能 標(biāo)準(zhǔn)化。 根據(jù)上述控制特點，采用小型 可滿足功能要求。由于西門子 列屬于小型 許多功能達到大、中型 水平，而價格卻和小型 一樣。特別是 列 于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 絡(luò)?？捎锰菪螆D、語句表和功能圖三種語言來編程。且指令功能強，易于掌握、操作方便。近年來， 在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 列 有五種 塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見表 由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門子 列 有專門的模擬量 I/O 擴展模塊。 用途 目前， 國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制 造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1、開關(guān)量的邏輯控制 這是 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。如注塑 。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn) 過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ 數(shù)字量（ 間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。 家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/可編程控制器用于模擬量控制。 3、運動控制 以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于 5 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用 16 路 的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、 智能窗簾 、機器人、電梯等場合。 4、過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 有 塊，目前許多小型 具有此功能模塊。 理一般是運行 16 路 的 程序。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。 5、數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、 數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信號與設(shè)定的壓力信號經(jīng)過 算后，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的恒定，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的壓力閉環(huán)系統(tǒng) ;自動檢測水池水位信號與設(shè)定的水位低限比較，輸出水位低報警信號或直接停機。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實際供水壓力和設(shè)定供水壓力和泵的工作狀態(tài)等信息 ;可以通過觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水 泵的運行。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護功能，尤其是強電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無人值守。 組成 硬件主要由中央處理器（ 存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中， 核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入 /輸出設(shè)備與 間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。 對于整體式 有部件都裝在同一機殼內(nèi)，其組成框圖如圖 1 所示；對于模塊式 部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安 裝在機架或?qū)к壣希?6 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 組成框圖如圖所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的 可根據(jù)用戶需要進行配置與組合。 盡管整體式與模塊式 結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對 要組成各部分進行簡單介紹。 央處理單元（ 同一般的微機一樣， 核心。 所配置的 機型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如 8086、 80286 等）、單片微處理器（如 8031、8096 等）和位片式微處理器 (如 ) 。小型 多采用 8 位通用 微處理器和單片微處理器；中型 多采用 16 位通用微處理器或單片微處理器；大型 目前，小型 單 統(tǒng)，而中、大型 大多為雙 統(tǒng)，甚至有些 多達 8 個 于雙 統(tǒng)，一般一個為字處理器，一般采用 8 位或 7 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 16 位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設(shè)計制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現(xiàn) 程語言向機器語言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用 ,提高了 速度，使 好地滿足實時控制要求。 在 系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面： 1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 2）診斷電源、 部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。 3）通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。 4）從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。 5）根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。有些 具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 儲器 存儲器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機存儲器 一種是只讀存儲器 ，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序是由 制造廠家編寫的，和 硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供 統(tǒng)程序關(guān)系到 性能，而且在 用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器 ，用戶不能訪問和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 部狀態(tài)和參數(shù)，與 行人機對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護 可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些 品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 8 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 簡易型編程器 只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 編程插座上，或者用專用電纜與 連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的 易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū) 動器，提供錄音機接口和打印機接口。 用戶程序是隨 控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 態(tài) ，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對 程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器 在有許多 接采用 為用戶存儲器。 工作數(shù)據(jù)是 行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 ，以適應(yīng)隨機存取的要求。在 工作數(shù)據(jù)存儲 器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時可保存數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在 品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器。當(dāng) 供的用戶存儲器容量不夠用，許多 提供有存儲器擴展功能。 入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 被控制對象進行控制的依據(jù)；同時 通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而 部 以 I/O 接口要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 I/O 接口一般都具有 9 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 光電隔離和濾波功能，以提高 抗干擾能力。另外， I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護。 供了多種操作電平和驅(qū)動能力的 I/O 接口，有各種各樣功能 的 I/O 接口供用戶選用。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口，其基本原理電路如圖 3 所示。 信接口 有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。 過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它 算機等設(shè)備實現(xiàn)通信。 打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 接，可 組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。 與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 能接口模塊 智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的 統(tǒng)程序、存儲器以及與 統(tǒng)總線相連的接口。它作為 統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 連，進行數(shù)據(jù)交換，并在 協(xié)調(diào)管理下獨立地進行工作。 智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。 程裝置 編程裝置的 作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 部狀態(tài)和參數(shù)，與 行人機對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護 可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由 家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些 品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 簡易型編程器只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插 10 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 在 編程插 座上，或者用專用電纜與 連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的 易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音機接口和打印機接口。 專用編程器只能對指定廠家的幾種 行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于 品不斷更新?lián)Q代，所以專 用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買 家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的 基于個人計算機的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強大。它既可以編制、修改 梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 源 有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比， 源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不 高，一般允許電源電壓在其額定值± 15% 的范圍內(nèi)波動。許多 向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。 第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計 如圖 2示為三種液體混合的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通，三種液體（液體 A、液體 B、液體 C）的流入和混合液體D 流出分別由電磁閥 制， M 為攪勻電動機。 11 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 要求如下： 裝置投入運行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。 下啟動按鈕 置開始按規(guī)定工作，液體 A 閥 門打開，液體A 流入容器。當(dāng)液面到達 ，關(guān)閉液體 A 閥門，打開 B 閥門。當(dāng)液面到達 ，關(guān)閉液體 B 閥門，打開 C 閥門。當(dāng)液面到達 ，關(guān)閉液體 C 閥門， 攪拌電動機開始轉(zhuǎn)動。攪拌電動機工作 1，停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到 ， 接通變?yōu)閿嚅_，經(jīng)過 20s 后，容器放空，混合液體閥門 閉，接著開始下一個循環(huán)操作。 3. 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余工作后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。 12 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 件設(shè)計 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對 象（生產(chǎn)設(shè)備或者生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循一下基本原則： （ 1） 選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別應(yīng)住處的是還應(yīng)重點考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持和售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國內(nèi)，特別是在所設(shè)計系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機構(gòu)或者較有實力的代理機構(gòu)的產(chǎn)品，同時應(yīng)盡量選擇主流機型。 （ 2）最大限度地滿足被控制對象的控制要求。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集資料，并與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案 ，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。 （ 3）在滿足實際控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用及維修方便，并降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開發(fā)成本。 （ 4）保證控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠。正確的進行程序調(diào)試，充分考慮環(huán)境條件，選擇可靠性高的 期對 行維護和檢查。 （ 5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 量時，應(yīng)盡量留有裕量。當(dāng)然，對于不同的用戶，要求的側(cè)重點會有所不同，設(shè)計的原則也應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計的重點，甚至考慮采用冗余控 制系統(tǒng)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計加以強化。 列 代產(chǎn)品，根據(jù)所學(xué) 列可編程控制器及現(xiàn)有實驗設(shè)備，設(shè)計將選用 列 特點： 機的輸入點位 向光藕輸入電路，輸出有繼電器盒 ）兩種類型（ 列輸入點位 向光藕輸入電路，輸出有繼電器和 種類型）。并且，具有 30速計數(shù)器， 20速脈沖輸出， 信 /編程口， 信協(xié)議和自由口通信能力。 具有 制和擴展能力，內(nèi)部資源及指令系統(tǒng)更加豐富，功能更加強大。 13 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 種不同型號的 本單元供用戶選用。 成 6 輸入 /4 輸出共 10 個數(shù)字量 I/O 點，無 I/O 擴展能力， 6序和數(shù)據(jù)存儲空間。 成 8 輸入 /6 輸出共 14 個數(shù)字量 I/O 點，可連接 2 個擴展模塊，最大擴展至 78 路數(shù)字量 I/O 或 10 路模擬 I/O 點， 6序和數(shù)據(jù) 存儲空間。 成 14 輸入 /10 輸出共 24 個數(shù)字量 I/O 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬 I/O 點， 13序和數(shù)據(jù)存儲空間。 成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬 I/O 點， 13序和數(shù)據(jù)存儲空間。 根據(jù)以上各型號 比較以及現(xiàn)有的實驗設(shè)備，設(shè)計將選用 行 制系統(tǒng)設(shè)計。 合裝置的基本組成 液體混合裝置 的主體，提供三種液體進行混合所需空間。 條帶有電磁閥的輸液管道與混合罐連接，在不同時間內(nèi)將需要混合的三種液體輸入罐內(nèi)以及輸出混合后的液體。 為不同液體輸入量進行控制的主要器件，根據(jù)需要對液面?zhèn)鞲衅髯鱿鄳?yīng)的調(diào)整可滿足輸入不同比例的液體進行混合。 過傳動軸連接罐內(nèi)攪拌葉片為攪勻混合液體提供動力。 體混合裝置電氣原理圖的繪制 根據(jù)三種液體混合裝置的基本結(jié)構(gòu)和控制要求，并結(jié)合 控制畫出三種混合控制系統(tǒng)的電氣原理圖。如圖 2示為三種液體混合控制 系統(tǒng)電氣原圖： 14 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 （ 1） 壓隔離器，主要用于電氣線路中隔離電源，也可作為不頻繁地接通和分?jǐn)嗫蛰d電路或小電流電路之用。 （ 2） 壓斷路器，用于不頻繁接通、分?jǐn)嗑€路正常工作電流，在電路中流過故障電流時（短路、過載）能自動將故障電路或用電設(shè)備從電網(wǎng)切除。低壓斷路器是用于交流電壓 1200V、直流電壓 1500V 及以下電壓范圍的斷路器，是低壓配電系統(tǒng)中的主要配電電器元件。低壓斷路器主要用于保護交、直流低壓電網(wǎng)內(nèi)用電設(shè)備和線路，使之免受過電流、斷路、欠電壓等不正常情況的危害 ，同時也可用于不頻繁起動的電動機操作或轉(zhuǎn)換電路。 （ 3） 繼電器，是一種保護電器，專門用來對過載及電源斷相進行保護，以防止電動機因故障導(dǎo)致過熱而損壞。 （ 4） 壓熔斷器，串聯(lián)于電路中，當(dāng)過載或短路（主要用于短路）電流通過熔體時，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐贰?15 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 （ 5） 部輔助接觸器，用于輔助 外部設(shè)備的控制工作。增加輔助接觸器，另考慮到實際生產(chǎn)中便于實現(xiàn)單臺 時控制多臺混合裝置。 （ 6） M：攪拌電動機。 （ 7） 磁閥線圈。 ，我們需要對要用到的 I/O 點進行地址分配，以明確片 I/O 接口以及有助于后面要進行的 序設(shè)計。根據(jù)三種液體混合控制系統(tǒng)的控制要求，我們可以得出控制系統(tǒng)的 制輸入量：啟動按鈕 止按鈕面?zhèn)鞲衅?面?zhèn)鞲衅?面?zhèn)鞲衅?面?zhèn)鞲衅?制輸出量：電動機 M、電磁閥 磁閥 磁閥 磁閥 對它們進行I/O 點分配，如下表所示為控制系統(tǒng) I/O 點 分配表。 部硬件接線圖 設(shè)計采用西門子（ 號 行 制系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù) 號 外部結(jié)構(gòu)及三種液體混合控制系統(tǒng)的控制要求畫出 外部硬件接線圖。如圖 2示為 部硬件接線圖： 16 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 體混合系統(tǒng)運行流程圖 通過對液體混合裝置及其控制系統(tǒng)運行流程的簡要分析，我們對系統(tǒng)的工作及控制要求有了進一步的認識，由此不難得出三種液體混合系統(tǒng)的運行流程圖。如圖2示為三種液 體混合系統(tǒng)運行流程圖。 17 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 18 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 結(jié)論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度本文所設(shè)計的是基于 液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感 謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 19 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 致謝 在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激 動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。 四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 20 院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 參考文獻 1 鄭淑芳 制系統(tǒng)的設(shè)計 北京：科學(xué)出版社， 2 黃長藝 西門子 制系統(tǒng)概述 北京：機械工業(yè)出版社， 3 周宏甫 液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計 4 姜繼海，宋錦春，高常識 高等教育出版社， 5 張春林，曲繼方，張美麟 機械工業(yè)出版社， 6 錢平 機械工業(yè)出版社， 7 張遼遠 制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) . 機械工業(yè)出版社， 8 基恩士傳感器選擇手冊 2010 版本 9 黃長藝，嚴(yán)普強 機械工業(yè)出版社， 10 張桓，陳作模 11 王昆，何小柏，汪信遠 制系統(tǒng)原理 12 徐錦康 高等教育出版社， 13 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， 14 劉延俊 機械工業(yè)出版社， 15 章宏甲，黃誼，王積偉 制系統(tǒng)的逆向設(shè)計 16 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社， 17 陳鐵 鳴 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