1、题目：多种液体自动混合装置的 PLC 控制系 别： 电气工程系 姓 名： 学 号： 指导教师： 石家庄铁道大学2011 年月 日多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 2 -摘 要随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，但是我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC 产品有很大的应用空间，如机械行业 80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC 在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。 我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企
2、业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。 我设计的题目是“多种液体自动混合装置的 PLC 控制” ，此次设计主要内容包括：工作过程分析，I/O 分配，梯形图，指令表，接线图，电气原理图及情况说明, 经过多次修改和调试，最终完成了这次实验。 本文通过对“多种液体自动混合装置的 PLC 控制”的分析，解决了按下启动按钮 SB1，液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器，当液面到达 SQ3 时，SQ3 接通，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门；当液面到达 SQ2 时，关闭液体 B 阀门，打开液体C 阀门；当液面到达 SQ1 时关闭阀门 C，搅匀电动机开始搅
3、匀；搅匀电动机工作 1min后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体等控制问题，实现了控制装置根据液位不同时状态自动转换的的任务。同时本文还论述了在进行程序设计时遇到的问题和不足，最终我们通过自己的努力解决了这些问题。关键词：自动控制 PLC 多种液体自动混合多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 3 -目 录一、背景与意义 41、课题背景 42、研究目的和意义 4二、已知情况，控制要求，设计要求 51、已知情况 52、控制要求 63、设计要求 7三、总体设计思路 7四、程序设计及调试 71、PLC 的选型及 I/0 分配图 82、梯形图，指令表及编程元件明细表 9五、电气设计 121、
4、PLC 外部接线原理图 12六、课程设计总结 12七、参考文献 13多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 4 -多种液体自动混合装置的 PLC 控制一、背景与意义1、背景随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，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配料精确、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。
5、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自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。2、研究目的和意义在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际 需要
6、。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点：多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 5 -系统自动工作；控制的单周期运行方式；由传感器送入设定的参数实现自动控制；启动后就能自动完成一个周期的工作，并循环。本系统采用 PLC 是基于以下两个原因：PLC 具有很高的可靠性，通
7、常的平均无故障时间都在 30 万小时以上；编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的 PLC 具有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。二、已知情况、控制要求、设计要求1、已知情况：本题目用 PLC 来模拟并实现多种液体自动混合装置的控制多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 6 -2、控制要求：如图所示为三种液体混合装置，SQ1、
8、SQ2、SQ3 和 SQ4 为液面传感器，液面淹没时接通，液体 A、B、C 与混合液阀由电磁阀 YV1、YV2、YV3、YV4 控制，M 为搅匀电动机，其控制要求如下：1、初始状态装置投入运行时，液体 A、B、C 阀门关闭 ，混合液阀门 打开 20s 将容器放空后关闭。2、起动操作按下启动按钮 SB1，装置开始按下列给定规律运转。(1) 液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器。当液面到达 SQ3 时，SQ3 接通，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门。(2) 当液面到达 SQ2 时，关闭液体 B 阀门，打开液体 C 阀门。(3) 当液面到达 SQ1 时关闭阀门 C，搅匀电动机开始搅匀。(4)
9、 搅匀电动机工作 1min 后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。(5) 当液面下降到 SQ4 时，SQ4 由接通变断开，再过 20s 后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。3、停止操作按下停止按钮 SB2 后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态） 。3、设计要求 ：根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求：（1）要求本次设计的控制装置采用 PLC 技术实现;（2）要能完全满足控制要求；（3） 按下停止按钮后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作三、总体设计思路多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 7 -经过对上述设计要求的深入
10、思考后，对系统的设计过程有了一定的构架。具体的想法有一下几点：我做的系统为多种液体自动混合，需要对各种液体的液面的高度监控，因此，需要运用到传感器进行液面高度的监控。各种液体入池的比例需要应用电磁阀控制，入池后的搅拌，则需要电机控制。对各个控件的控制，需要一个完整的控制流程，运用 PLC 技术进行编程，可以实现对各个控件的控制。具体控制方法根据题目要求，按下启动按钮时，A 种液体进入容器，当达到一定值时，停止进入，B 种液体开始进入，当达到一定值时，停止进入 C 种液体开始进入，当达到一定深度停止所有液体进入。搅拌机进行搅拌，一分钟后搅拌均匀，停止搅拌，放出液体。经 20s 后停止放出，按停止
11、键停止操作。液体的进入和放出，需要电磁阀的控制，液面的深度需要传感器的控制。四、程序设计及调试1、PLC 选型及 I/O 分配图根据设计要求、控制要求，选定 PLC 的型号为：FX1N 系列它是日本三菱公司生产的三菱 FX1N 系，拥有 28 路输入、18 路(继电器)输出， 而本例实际只需要 6 路输入、5 路输出，输出留约 1/3 的余量，输出所留余量超出1/3，完全满足要求；拥有 8K 步的内存容量，而本例用户程序的容量估计在 50 步左右，完全够用多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 8 -多种液体自动混合装置的 I/0 分配。输人 X0：启动按钮 X1：限位开关 SQ1 X2：限位
12、开关 SQ2X3：限位开关 SQ3X4：限位开关 SQ4X5：停止按钮 输出Y1:液体 A 控制阀门 YV1Y2：液体 B 控制阀门 YV2Y3：液体 C 控制阀门 YV3Y4：D 口控制阀门 YV4Y5：搅拌机控制 M 多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 9 -多种液体混合自动装置指令表如下：多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 10 -PLC 编程元件明细表：多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 11 -五、电气设计1、 PLC 外部接线原理图编程元件 作用 起动开关 触发液面传感器 SQ1 触发液面传感器 SQ2 触发液面传感器 SQ3 触发液面传感器 SQ4 停止开关 阀门 A
13、 打开液体 A 注入 阀门 B 打开液体 B 注入 阀门 C 打开液体 C 注入 阀门 D 打开 混合液流出 搅拌 搅拌定时 混合液流出定时 中间继电器，使阀 A 门打开 关闭流出阀门 中间继电器 自锁多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 12 -多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 13 -六、课程设计总结这次的小学期实验课题“多种混合液体自动混合装置”是我加深了对 plc 这门课程的认识，加强了知识运用能力，自己动手能力还有别人合作的能力，但是这次实验也露出了许多不足：1，不太会利用查翻资料。遇到困难，首先不先查看资料，过多依赖同学和老师的帮助，相对不独立。2，学习认真程度不够，学习热
14、情不高，基础相对薄弱，掌握知识太少。3，设计时对时间合理安排上欠妥。但正是这次设计，让我认识到自己的不足，为以后以后的工作学习找到了方向和前进的动力。通过这次 PLC 课程设计实践。我学会了 PLC 的基本编程方法，对 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知识的撑握都是理论上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到 PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。这样，我就只能一个一个问题的去解决，通过查阅资料或者是请教同学，一次一次的调试程序，最后达到设计要求。使得我对 PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。最后通过本次课程设计，使我了解了 PLC 控制技术在工业应用和工业生产中的重要地位；通过本次课程设计，使我更深刻的理解了 PLC 的编程思想，也能更好的将所学知识应用到实践中动。因此学好这门课程对以后的发展有举足轻重的地位。七、参考文献多种液体自动混合装置的 PLC 控制- 14 -1电器与可编程控制器应用技术（第三版） ，邓则名2可编程控制器指导书，李文娟
