多种液体混合控制系统设计0

目录目录第一章课程设计内容与要求分析...................................................................11.1课程题目...............................................................................................11.2课程设计内容.......................................................................................11.2课程设计要求分析...............................................................................21.3多种液体混合液体灌装机控制系统设计...........................................21.31方案设计....................................................................................21.32方案的介绍................................................................................3第二章硬件电路设计.......................................................................................52.1总体结构...............................................................................................52.2液位传感器的选择...............................................................................62.3温度传感器的选择...............................................................................72.4搅拌电机的选择搅..............................................................................72.5电磁阀的选择......................................................................................82.6接触器...................................................................................................92.7热继电器的选择..................................................................................92.8PLC的的的的选择............................................................................102.9PLC输人输出口分配........................................................................123.10液体混合装置输人输出接线图......................................................12第三章软件设计...........................................................................................153.1梯形图...............................................................................................153.2MCGS界面设计..................................................................................16运动控制系统课程设计总结...........................................................................17参考文献...........................................................................................................18附录...................................................................................................................19第一章课程设计内容与要求分析1第一章课程设计内容与要求分析1.1课程题目多种液体混合控制系统设计1.2课程设计内容1.设计液体混合控制系统的PLC外部连线图）和软件程序；2.组态软件MCGS上位机界面设计；3.变频器参数设置；4.PLC程序编制与调试；5.多种液体混合控制系统的综合调试；6.撰写课程设计报告；7.完成课程设计答辩。某物料混合控制系统系统设备，有3个进料阀Y1、Y2、Y3；出料阀Y4；变频器控制的搅拌机FM；加热器DH；3个液位器L1、L2、L3。要求用MCGS组态软件、PLC、变频器进行整体设计。系统工作过程：1)开始关Y4，打开Y1进液体A，当L3有输出时，关Y1。2)打开Y2，同时使搅拌机以转速1搅拌，当L2有输出时，关Y2。3)打开Y3，同时使搅拌机以转速2搅拌，当L1有输出时，关Y3。4)搅拌机以转速3搅拌，同时使加热器DH工作，延时10秒。5)搅拌机停止工作，继续加热10秒。6)停止加热，打开出料阀Y4，延时10秒，在打开Y4时，Y1、Y2、Y3不能打开。第一章课程设计内容与要求分析21.2课程设计要求分析1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。2）、报告应包括以下内容：A、本次设计的主要内容、设计题目、PLC外部连线图、MCGS界面设计、PLC梯形图或指令程序列表、必要的系统设计及功能说明；B、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；C、课程设计总结。包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；D、设计中参考文献列表；E、报告使用B5纸打印，全文不少于2000字。1.3多种液体混合液体灌装机控制系统设计1.3.1方案设计整个设计过程是按思想工艺流程设计，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，如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新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第一章课程设计内容与要求分析3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，需要从怎样实现各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。1.3.2方案的介绍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序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第一章课程设计内容与要求分析4茧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。第二章硬件电路设计5第二章硬件电路设计2.1总体结构从图2-1中可知设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌并控制温度，如图2-1所示。此装置需要控制的元件有：其中L1、L2、L3为液面传感器，液面淹没该点时为ON。Y1、Y2、Y3、Y4为电磁阀，M为搅拌电机，T为温度传感器，H为加热器。另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。图2-1液体混合灌装机第二章硬件电路设计6（1）初始状态容器是空的，各个阀门Yl、Y2、Y3、Y4均为OFF，液位传感器L1、L2、L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。（2）启动操作按下启动按扭，开始下列操作:1)Y1=Y2=ON，液体A和B同时注人容器。当液面达到L2时，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即关闭Y1和Y2阀门，打开液体C的阀门Y3。2)液面达到L1时，Y3=OFF，M=ON，即关闭阀门Y3，搅拌机M启动，开始搅拌。3)经10s钟搅匀后，M=OFF，停止搅动，H=ON，加热器开始加热。4)当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀Y4=ON，开始放出混合液体。5)液面低于L3时，L3从ON到OFF,再经过5s，容器放空