液体混合装置毕业设计 - 图文

液体自动混合装置 3

第2章 PLC的工作原理及设计要求

2.1 PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (1) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (3) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

2.2 控制要求

如图2-1所示，H为高液面传感器，M为中液面传感器，L为低液面传感器。当液面淹没传感器时，各传感器的控制触电接通，否则为断开状态。电磁阀YV1、YV2、YV3

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分别为控制甲乙丙三种液体流入的电磁阀，M为搅拌电动机，YV4为混合后液体的排放阀。具体控制如下：

（1）、初始状态时，容器为 空容器，电磁阀YV1、YV2、YV3、 YV4均为关闭状态。当接通电源时，电磁阀YV4打开30s，清除容器内的残存液体。

（2）、按下启动按钮SB1，电磁阀YV1、YV2打开，甲乙两种液体流入容器中。当液面到达中液面时，中液面传感器M动作，电磁阀YV1、YV2关闭，同时电磁阀YV3打开，丙液体开始流入容器中。

（3）、当页面到达高液面时，高液面传感器H动作，电磁阀YV3关闭，同时搅拌电动机M启动运转，对液体进行搅拌操作。

（4）、经过1.5min后，电机M停止搅拌。电磁阀YV4打开，混合液体从电磁阀YV4中排放出来。

（5）、当液面下降到低液面时，低液面传感器L动作，经过30s后，容器中混合液体排放干净，电磁阀YV4关闭，完成一个周期的工作，且自动进入下一个周期。

（6）、若在生产过程中按下SB2时，则要求程序能保证当前一个周期的操作全部处理完成后，并回到初始状态。

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图2-1 液体自动混合示意图

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第3章 硬件选择

3.1 PLC的选择

随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

本设计用的是来自日本三菱的FX2N-16MR可编程控制器。产品规格：FX2N系列PLC输入、输出继电器编号有基本单元固有地址号使用八进制数控制。在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有16个点输入输出点数的弹性构成。不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求,AC电源输入继电器输出，都可以能加扩展单元。

3.2 电动机的选择

（1）根据生产机械的负载性质和生产工艺及各种不同的用途，对电动机的起动、制动、正反转、调速的要求，选择适合负载特性的电动机。

（2）选则具有与使用场所的环境相适应的，如温度、湿度、灰尘、淋水及易燃易爆等确定防护及冷却方式的电动机。其外壳防护和冷却方式选择方法见有关资料。 （3）根据负载转矩、转速变化和启动频繁程度等要求，计算和确定合适的电动机容量。通常电动机在75%—100%额定负载率时效率最高。但应考虑其温升限度和过载能力和启动转矩，一般应留有一定的余量，选择其负载率在80%—90%为最好。

（4）根据电源情况，对电动机功率因数等性能的影响，选择电动机的额定电压和类型。 （5）根据生产机械所要求的转速 ，以及传动设备系统的复杂程度，选择电动机的转速。 （6）选择可靠性高、便于维修，并应考虑互换性，所以尽量选用标准电动机。 3.2.1 电动机类型的选择

在选择电动机的种类时，必须从技术和经济两个方面考虑，必须满足生产机械对拖