1、高等教育自學考試本科畢業論文 基于fx1n的液體混料罐控制系統設計考生姓名： 準考證號： 專業層次： 本科 院（系）：機械與動力工程院 指導教師： 職 稱： 講 師 重慶科技學院二o一0年 十二月 二十日 高等教育自學考試本科畢業論文 基于fx1n的液體混料罐控制系統設計考生姓名： 準考證號： 專業層次： 本科 指導教師： 院 （系）：機械與動力工程院重慶科技學院二o一0年十二 月 二十日摘 要隨著科技的發展，plc的開發與應用把各國的工業推向自動化、智能化。強大的抗干擾能力使它在工業方面取代了微型計算機，方便的軟件編程使他代替了繼電器的繁雜連線，靈活、方便，效率高。本次設計主要是對兩種液體混

2、合攪拌機plc控制系統的設計，在設計中針對控制對象：三只傳感器監視容器高、中、低液位，設三電磁閥控制液體a、b輸入與混合液體c輸出，設攪拌電機m。攪拌機是一種將兩種或多種以上材料攪拌混合的系統，對攪拌機的控制，關系到產品的質量，工藝流程是：啟動后開閥放出混合液體c，低液位后延時20s 放空后關閥，放入液體a經低液位再注入至中液位，關a，放液體b至高液位，關b，啟動攪拌電機m，攪60s后停，開閥放出混合液體c，低液位后延時20s 放空后關閥，又重復上述過程，要求工作過程中按下停止按紐后攪拌器不立即停止工作，對當前混合操作處理完畢后才停止攪拌器。本設計采用日本三菱公司的fx1n系列plc以液體混料

3、控制系統為中心，從控制系統的硬件系統組成，軟件選用到系統的設計過程（包括設計方案、設計流程、設計要求、梯形圖設計、外部連接通信等）。關鍵詞：液體混料裝置，自動控制，plc，電動機，傳感 liquid mixing tank fx1n based control syste designabstractwith the development of technology, plc development and application of the industrial countries into the automation and intelligence.strong anti-inte

4、rference ability to make it in the industry replaced the micro-computer to facilitate software programming to enable him to replace the relay of complex connections, flexible, convenient and efficient.the system is mainly of two liquids mixing and blending machine plc control system, for controlling

5、 the object in the design: three sensors jianshirongqi high, medium and low level, she three solenoid control liquid a, b input and the mixed liquid c output, set stirring motor m. mixer is a two or more above the mixing material system, on the mixer control, related to the quality of the product, p

6、rocess is: a post placed in the liquid to be injected by the low level of liquid level, the relevant .a up to high level of liquid b, guan b, start stirring motor m, after mixing 60s stop, open mixed liquid release valve c, the low level off after the delay after 20s emptying valve, then repeat the

7、process, the course work required.press the stop button to stop working immediately after the mixer is not on the current operations have been disposed of to stop mixing blender. this design uses the japanese mitsubishi company to liquid mixture fx1n series plc control system for the center, from th

8、e control system hardware system components, software used to the system design process (including design, design process, design requirements, ladder design, external connect communications, etc.), aims to design and manufacturing process which presents a brief introduction and explanation.keywords

9、： liquid mixing equipment, automatic control, plc, motor, sensor目 錄摘要iabstractii1 緒論12混料罐控制系統方案設計32.1 方案設計原則32.2 系統的總體設計要求32.3 總體結構設計方案32.4 控制對象分析43 混料罐控制系統的硬件設計53.1 選擇plc53.2 選擇接觸器63.2.1 用途73.2.2 工作條件73.2.3 結構特征73.3 選擇攪拌電機83.3.1 功率選擇83.3.2 種類和型式的選擇83.3.3 電壓和轉速的選擇93.4 小型三極斷路器的選擇93.5 液位傳感器的選擇103.6 選擇

10、電磁閥113.6.1 入罐液體的選用113.6.2 出罐液體的選用123.7 選擇熱繼電器123.8 plc i/o點分配133.8.1 輸入和輸出設備及i/o點分配143.9 主電路的設計144 混料罐控制系統的軟件設計164.1分析控制要求164.2 系統狀態轉移圖164.3 液體混料罐裝置狀態轉移圖174.4 梯形圖執行原理分析184.4.1初始狀態梯形圖分析194.4.2進液體梯形圖分析204.4.3 混合液體梯形圖分析214.5 系統指令表225系統常見故障分析及維護235.1 系統常見故障分析及維護235.2 系統故障分析及處理235.2.1 plc主機系統故障分析及處理235.2

11、.2 plc的i/o端口系統故障分析及處理235.2.3 現場控制設備故障分析及處理245.3 系統抗干擾性的分析和維護246 結論26致謝27參考文獻28論文原創性聲明291 緒 論為了提高產品質量，縮短生產周期，適應產品迅速更新換代的要求，產品生產正想縮短生產周期、降低成本、提高生產質量等方向發展。在煉油、化工、制藥等行業中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質，以至現場工作環境十分惡劣，不適合人工現場操作。另外，生產要求該系統要具有混合精確、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的。所以為了

12、幫助相關行業，特別是其中的中小型企業實現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，借助實驗室設備熟悉工業生產中plc的應用，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生產中，適合大中型飲料生產廠家，尤其見于化學化工業中，便于學以致用。計算機的出現給大規模工業自動化帶來了曙光。1968年，美國最大的汽車制造廠商通用汽車（gm）公司提出了公開招標方案，設想將功能完備、靈活、通用的計算機技術與繼電器便于使用的特點相結合，吧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“自然語言”編程

13、，生產一種新型的工業通用繼電器，使人們不必花費大量的精力進行計算機編程，也能想幾點起那樣方便地使用。這個方案首先得到了美國數字設備（dec）公司的積極響應，并中標。該公司于1969年研制出了第一臺符合招標要求的工業控制器，命名為可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱plc（有的稱為pc），并在gm公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。plc一經出現，由于它的自動化程度高、可靠性好、設計周期短、使用和維護簡便等獨特優點，備受國內外工程技術人員和工商業界廠商的極大關注，生產plc的廠商云起。隨著大規模集成電路和微處理器在plc中的應用，是plc的功能不

14、斷得到增強，產品得到飛速發展。采用基于plc的控制系統來取代原來由單片機、繼電器等構成的控制系統，采用模塊化結構，具有良好的可移植性和可維護性，對提高企業生產和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產線的效率、使用壽命和質量，減少了企業產品質量的波動，因此具有廣闊的市場前景。用plc進行開關量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業幾乎都需要它，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、生產流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用plc來取代傳統的繼電氣控制。本次設計是將plc用于兩種液體混合灌裝設置的控制，對學習與實用是很好的結合。本設計

15、的主要研究范圍及要求達到的技術參數有：1.、液體灌裝機能夠實現對混料罐安全、高效的加料、混料、出料的控制；2、.滿足混料罐的各項技術要求；3、.具體內容包括兩種液體混料控制方案的設計、軟硬件電路的設計、常見故障分析等等。2 混料罐控制系統方案設計2.1 方案設計原則整個設計過程是按思想工藝流程設計，為設備安裝、運行和保護檢修服務，設計的編寫按照國家關于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號(gb4728）及其他相關標準和規范編寫。設計原則主要包括：工作條件；工程對電氣控制線路提供的具體資科，系統在保證安全、可靠、穩定、快速的前提下，盡量做到經濟、合理、合用，減小設備成本。在方案的選擇、

16、元器件的選型時更多的考慮新技術、新產品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到徽機控制，使功能的實現由一到多而且更加趨于充善。對于本課題來說，液體混合系統部分是一個較大規模工業控制系統的改適升級，新控制裝置需要報據企業設備和工藝現況來構成并需盡可能的利用舊系統中的元器件。對于人機交互方式改造后系統的操作模式應盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅逮掌握。從企業的改造要求可以看出在新控制系統中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關量。系統的可靠性要高。人機交互界面友好，應具備數據儲存和分析匯總的能力。要實現整個液體混合控制系統的設計，需要從怎樣實現各電磁閥的開關以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，

17、現在就這個問越的如何實現以及選擇怎樣的方法來確定系統方案。2.2 系統的總體設計要求1.、本設計主要實現對混料罐的加料、混料、出料的控制。2、本設計使用液位h、i、l3個傳感器控制液體a、液體b的進入和混合液排出的3個電磁閥門及攪拌機的啟停。2.3 總體結構設計方案 h、i、l分別為高、中、低液位傳感器，液位淹沒時接通，液體a、b電磁閥與混合液電磁閥由yv1、yv2、yv3控制，m為攪勻電動機。圖2.1 攪拌控制系統示意圖2.4 控制對象分析控制要求：如圖2.1所示，sl1、sl2、sl3為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進液閥q00、q01分別控制a液體和b液體進液，出液閥控制混合液體出液。

18、1、初始狀態 當裝置投入運行時，進液閥q00、q01關閉，出液閥q03打開20秒將容器中的殘存液體放空后關閉。2、起動操作 按下起動按鈕sb1，液體混合裝置開始按以下順序工作：（1）進液閥q00打開，a液體流入容器，液位上升。（2）當液位上升到sl2處時，進液閥q00關閉，a液體停止流入，同時打開進液閥q01，b液體開始流入容器。（3）當液位上升到sl1處，進液閥q01關閉，b液體停止流入，同時攪拌電動機開始工作。（4）攪拌1分鐘后，停止攪拌，放液閥q02打開，開始放液，液位開始下降。（5）當液位下降到sl3處時，開始計時且裝置繼續放液，將容器放空，計時滿20秒后關閉放液閥q02，自動開始下一

19、個循環。3、停止操作 工作中，若按下停止按鈕sb2，裝置不會立即停止，而是完成當前工作循環后再停止。3 混料罐控制系統的硬件設計3.1 選擇plc傳統的控制方法是采用維電器一接觸器控制。這種控制系統較復雜，并且大量的硬件接線使系統可靠性降低，也簡潔地降低了設備的工作效率，采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器是一種將計算機技術、自動控制技術和通信技術結合在一起的新型工業自動控制設備，不僅能實現對開關量信號的邏輯控制，還能實現與上位計算機等智能設備之問的通信。因此，將可編程控制器應用于多種液體混合灌裝機，完全能滿足控制要求。且具有操作簡單，運行可靠、工藝參數修改方便、自動化程度高等優

20、點。在本控制系統中，所需的開關量輸入為5點，開關量輸出為4點，考慮到系統的可擴展性和維修的方便性，選擇模塊式plc。由于本系統的控制是順序控制，選用日本三菱公司生產的fx1n-14mr-001型（輸入8點/輸出6點）plc作控制單元來控制整個系統。圖3.1 fx1n-14mr-001型plcplc的一般結構如圖3.2所示，由圖可見主要有6個部分組成，包括cpu（中央處理器）、存儲器、輸入輸出接口電路、電源、外設接口、i/o擴展接口。1、中央處理單元（cpu)cpu一樣，plc中的cpu也是整個系統的核心部件，主要有運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的地址總線、數據總線和控制總線構成，此外

21、還有外圍芯片、總線接口及有關電路。cpu在很大程度上決定了plc的整體性能，如整個系統的控制規模、工作速度和內存容量等2、存儲器存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。plc常用的存儲器類型有ram、eprom、eeprom等。圖3.2 plc機構圖 3、i/o模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為i/o模塊或i/o單元。plc的對外功能主要是通過各種i/o接口模塊與外界聯系而實現的。輸入模塊和輸出模塊是plc與現場i/o裝置或設備之間的連接部件。起著plc與外部設備之間傳遞信息的作用。通常i/o模塊上還有狀態顯示和i/o接線端子排，以便于連接和監視。4、

22、電源模塊輸入、輸出接口電路是plc與現場設備相連接的部件。它的作用是將槍入信號轉換為plc能夠接收和處理的信號，將cpu送來的弱電信號轉換為外部設備所需要的強電信號。3.2 選擇接觸器選用cjx1-9，220v型接觸器，如圖3.3所示：其中“c”表示接觸器，“j”表示交流，20為設計編號，10/16為主觸頭額定電流。圖3.3 cjx1-9，220v型交流接觸器3.2.1 用途cjx1系列交流接觸器(以下簡稱接觸器)適用于交流50hz 或 60hz，壓至660v，額定絕緣電壓至660v；電流9475a（380v、ac-3使用類別）的電力線路中供遠距離接通或分斷電路之用，可頻繁地起動及控制交流電動

23、機。適用于控制交流電動機的起動、停止及反轉。3.2.2 工作條件海拔高度不超過2000米；周圍環境溫度：-25+40；空氣相對濕度：在40時不超過50%，在較低溫度下允許有較大的相對濕度；大氣條件：沒有會引起爆炸危險的介質，也沒有會腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和導電塵埃 。安裝位置：安裝面與垂直面的傾斜度不超過5；在無顯著搖動和沖擊的地方；在沒有雨雪侵襲的地方；控制電壓允許變動范圍：85%110%us。3.2.3 結構特征總體結構：接觸器為e字形鐵芯，雙斷點觸頭的直動式運動結構。接觸器動作機構靈活，手動檢查方便，結構設計緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入接觸器活動部位。接線端有罩蓋，人手不會直接接觸帶

24、電部位，可確保使用安全。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小。安裝方式可用螺釘堅固，938a也可扣裝在35毫米寬的標準安裝導軌上，具有裝卸迅速、方便之優點。觸頭系統：主觸頭、輔助觸頭均為橋式雙斷點結構，觸頭材料由導電性能優越的銀合金制成，具有使用壽命長及良好的接觸可靠性，滅弧室成封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全。磁系統：938a接觸器的磁系統是通用的，電磁鐵工作可靠、損耗小、具有很高的機械強度，線圈的接線端裝有電壓規格的標志牌，標志牌按電壓等級著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯電壓規格而導致線圈燒毀。3.3 選擇攪拌電機三相異步電動機應用非常廣泛，因而正

25、確的選擇電動機顯得極為重要。三相異步電動機的選擇包括它的功率、種類、方式、電壓和轉速等。3.3.1 功率選擇合理選擇電動機的功率是運行安全和經濟的可靠保證。所選電動機的功率是由生產機械所需的 功率確定的。 1、連續運行電動機功率的選擇 原則：對于連續運行的電動機，若負載是恒定負載，先算出生產機械的功率，所選電動機的額 定功率稍大于或等于生產機械功率，（即若負載是變化的，計算比較復雜，通常根據生產機械負載的變化規律（負載圖）求出等效的恒定負載，然后選擇電動機。） 2.、短時運行電動機功率的選擇 原則：通常是根據過載系數來選擇短時運行電動機的功率。 （原因由于發熱慣性，在短時運行時可以容許過載。工

26、作時間愈短，過載可以愈大。但電動機的過載是受限制的）電動機的額定功率是生產機械所要求功率的1/。3.3.2 種類和型式的選擇種類選擇原則：主要從交流或直流、機械特性、調速與起動性能、維護及價格等方面來考慮。 結構型式選擇原則：根據生產機械的周圍環境條件來確定。 電動機常用的結構型式有：開啟式、防護式、封閉式、防爆式。3.3.3 電壓和轉速的選擇電壓等級選擇原則：要根據電動機類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。y系列籠型電動機的額定電壓只有380v一個等級；大功率異步電動機才采用3000v、6000v的電壓等級。 轉速選擇原則：根據生產機械的要求而選定。3.4 電動機型號為y90s-6/0.

27、75kwy系列三相異步電動機是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動機基本系列。該系列可以滿足國內外一般用途的需要，機座范圍80-315，是全國統一設計的系列產品。y系列電動機具有高效、節能、性能好、振動小、噪聲低、壽命長、可靠性高、維護方便、起動轉矩大等優點。安裝尺寸和功率等級完全符合iec標準。采用b級絕緣、外殼防護等級為ip44，冷卻方式ic418.3.4 小型三極斷路器的選擇圖3.5 dz47-63系列小型斷路器適用范圍：dz47-63系列小型斷路器(以下簡稱斷路器)，主要用于交流50hz，額定工作電壓至380v，額定電流至63a，額定短路分斷能力不超過6000a的配電線路中，作為過載和短路保

28、護之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉換之用，斷路器符合gb10963.1標準。3.5 液位傳感器的選擇選用lsf-2.5型液位傳感器（圖3.6）圖3.6 lsf-2.5型液位傳感器其中“l”表示光電的，“s”表示傳感器，”f“表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。lsf系列液位開關可提非常準確、可靠的液位檢測，其原理是依據光的反射折射原理，當沒有液體時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發生變化，相應的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關量。應用此原理可制成單點或多點液位開關。lsf光電液位開關具有較高的適應環境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。

29、相關元件主要技術參數及原理如下：1、工作壓力可達2.5mpa；2、工作溫度上限為125；3、觸點壽命為100萬次；4、觸點容易為70w；5、開關電壓為24vdc；6、切換電流為0.5a。3.6 選擇電磁閥3.6.1 入罐液體的選用入罐液體的選用vf4-25型電磁閥，如圖3.7所示：圖3.7 vf4-25型電磁閥其中“v”表示電磁閥，“f”表示防腐蝕，4表示設計序號，25表示口徑（mm)寬度。相關元件主要技術參數及原理如下：l、材質：聚四氟乙烯。使用介質：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學試劑等酸堿性的液體；2、介質溫度150環境溫度-20一60；3、使用電壓：ac:220v50hz/60hz dc:2

30、4v；4、功率：ac:2.5kw；5、操作方式：常閉：通電打開，斷電關閉，動作響應迅速，高頻率。3.6.2 出罐液體的選用出罐液體的選用avf-40型電磁閥，如圖3.8所示：圖3-8 -avf-40型電磁閥其中“a”表示可調節流量， “v”表示電磁閥，“f”表示防腐蝕，40為口徑（mm）相關元件主要技術參數及原理如下：1、 其最大特點就是能通過設備上的按健設置來控制流量，達到定時排空的效果；2、 其閥體材料為：abs，有比較強的抗腐蝕能力；3、 使用電壓：ac:220v 50hz/60hz dc:24v；4、 功率：ac:5kw。3.7 選擇熱繼電器選用jr16b-60/3d型熱繼電器，如圖3

31、.9所示：圖3.9 jr16b-60/3d型熱繼電器其中“j”表示繼電器，“d”帶斷相保護相關元件主要技術參數及原理如下：l、 額定電流為20(a)2、 熱元件額定電流為32/45(a)3.8 plc i/o點分配分析原理從混料罐裝置的工作過程可以看出，整個工作過程主要分為初始準、進液1、進液2、攪拌等5個階段，各階段是按順序，在相應的轉換信號指令下從一個階段向另一個階段轉換，屬于順序控制。三菱plc具有專門的順序控制指令步進指令，用步進指令編程簡單直觀、方便易讀。下面結合液體混料罐裝置，用步進指令編程實現對它的控制。分析控制要求，輸入輸出設備。1、起動操作。分析系統控制要求，可將系統的工作流

32、程分解為5個工作不，如圖3-1所示。第一步：初始準備階段，出液閥q03打開，放液20s.第二步：按下起動按鈕sb1，進液閥q00打開，進1液。第三步：sl2動作，打開進液閥q01，進2液。第四步：sl1動作，攪拌電動機m工作，攪拌混合液1分鐘。第五步：1分鐘時間到，打開放液閥q02.放液至sl3處，開始計時且繼續放液，計時滿20s后，開始下一個循環。2、停止操作。在工作過程中，按下停止按鈕后，裝置不會立即停止，而是完成當前工作循環后才會自動停止。1）確定輸入設備 根據上述分析，系統有5個輸入信號：起動、停止、液位傳感器sl1、sl2和sl3檢測信號。由此確定，系統的輸入設備有兩只按鈕和三只傳感

33、器，plc需要用5個輸入點分別與之相連。2）確定輸出設備 系統由進液閥q00、q01分別控制1液和2液的進液；出液閥q02控制放液；電動機m進行混合液體的攪拌。由此確定，系統的輸出設備有三只電磁閥和一只接觸器，plc需要用4個輸出點分別驅動它們。根據確定的輸入|輸出設備及輸入|輸出點數，分配i/o點如下表3.1。3.8.1 輸入和輸出設備及i/o點分配表3.1 輸入和輸出設備及i/o點分配表輸入輸出元件代號功能輸入點元件代號功能輸入點sb1系統起動x0km控制攪拌電動機y0sb2系統停止x1q00進液閥y4sl1液位傳感器x2q01進液閥y5sl2液位傳感器x3q02進液閥y6sl3液位傳感器

34、x43.9 主電路的設計根據以上所選的cjx1-9，220v型接觸器、dz47-63系列小型斷路器、jr16b-60/3d型熱繼電器和型號為y90s-6/0.75kw的電動機可畫出其硬件接線圖，如圖3.10所示:圖3.10 硬件接線圖4 混料罐控制系統的軟件設計4.1分析控制要求圖4.1 混料罐裝置工作流程圖4.2 系統狀態轉移圖根據液體混合裝置工作流程圖可畫出狀態轉移圖，如圖4.2所示圖4.2 由工作流程圖演變而成的狀態轉移圖4.3 液體混料罐裝置狀態轉移圖根據圖4.2由工作流程圖演變而成的狀態轉移圖可畫出液體混料罐裝置狀態轉移圖如4.3所示圖4.3 液體混料罐裝置狀態轉移圖4.4 梯形圖執

35、行原理分析1、s0狀態。plc運行的第一個掃描周期，m8002接通（轉移條件成立），激活s0狀態，建立子母線。在子母線上，定時器t0開始定時20秒，y006動作開始放液。定時時間到，y006復位停止放液。按下起動按鈕，x000動作，初始狀s0向一般狀態s20轉移2、s20狀態。stl s20激活s20狀態，建立子母線。在子母線上，y004動作進1液。當液位上升至sl2處，x003動作，向s21狀態轉移。3、s21狀態。stl s21激活s21狀態，建立子母線。在子母線上，y005動作進2液。液位上升至sl1處，x002動作，向s22狀態轉移。4、s22狀態。stl s22激活s22狀態，建立子

36、母線。在子母線上，t1開始計時，y000動作，開始攪拌混合體。60秒時間到，向s23狀態轉移。5、s23狀態。stl s23激活s23狀態，建立子母線。在子母線上，y006動作開始放液。液位下降至sl3處，x004復位，開始定時20秒，時間到向s20狀態轉移，自動進入下一個循環。圖4.4 液體混料裝置梯形圖4.4.1初始狀態梯形圖分析系統的初始狀態s0被激活，y006動作，開始放液、定時器t0線圈接通，開始計時，如圖4.5所示。圖4.5 初始狀態梯形圖4.4.2進液體梯形圖分析按下起動按鈕sb1后，x000動作，s0狀態被關閉，s20狀態被激活，y004動作，進a液，如圖4.6所示。圖4.6

37、進液體梯形圖4.4.3 混合液體梯形圖分析動作sl1，x002動作，s21狀態被關閉，s22狀態被激活，y000動作，攪拌混合液體、定時器t1開始計時，如圖4.7所示：圖4.7 液位上升至sl1處的梯形圖窗口4.5 系統指令表表4-1 系統指令表程序步指令元件號程序步指令元件號0ldm800220sets221sets022stls223stls023outy0004outt0 k20024outt1 k6007ldit027ldt18outy00628sets239ldx00030stls2310sets2031outy00612stls2032ldix00413outy00433outt2

38、 k20014ldx00336ldt215sets2137sets2017stls2139ret18outy00540end19ldx0025 系統常見故障分析及維護為了延長plc 控制系統的壽命，在系統設計和生產使用中要對該系統的沒備消耗、元器件設備故障發生點有比較準確的估計，也就是說，要知道整個系統哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對plc 過程控制系統的系統設計和維護有所幫助。5.1 系統常見故障分析及維護統故障一般指整個生產控制系統失效的總和，它又可分為plc故障和現場生產控制設備故障兩部分。plc系統包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、i/0模塊及相關的網絡和外部設備?，F場生產

39、控制設備包括i/o端口和現場控制檢測設備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。5.2 系統故障分析及處理5.2.1 plc主機系統故障分析及處理plc主機系統最容易發生故障的地方一般在電源系統，電源在連續工作，散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。系統總線的損壞主要由于現在plc多為插件結構，長期使用插拔模塊會適成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線很壞，在空氣溫度變化，濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損耗的原因。所以在系統設計和處理系統故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前plc的主存儲器大多采用可擦寫rom，其使用壽命除

40、了主要與制作工藝相關外，還和底板的供電、cpu模塊工藝水平有關。而plc的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故降率已經大大下降。對于plc主機系統的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫描施，定期除塵，使plc的外部環境符合其安裝運行要求；同時在系統維修時，嚴格按照操作規程進行操作，謹防人為的對主機系統造成損害。5.2.2 plc的i/o端口系統故障分析及處理plc最大的薄弱環節在i/0端口。plc的技術優勢在于其i/o端口，在主機系統的技術水平相差無幾的情況下，i/o模塊是體現plc性能的關健部件，因此它也是plc損壞中的突出環節。要減少i/o模塊的故障就要減少外部各種

41、干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。 5.2.3 現場控制設備故障分析及處理在整個過程控制系統中最容易發生故障地的地點在現場，現場中最容易出故障的有以下幾個方面。1、第1類故障點是在繼電器、接觸器。plc控制系統的日常維護中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關。主要原因除產品本身外，就是現場環境比較惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環境，減少更換的頻率，以減少其對系統運行的影響。2、第2類故障多發生在閥門等設備上。因為這

42、類設備的關鍵執行部位，利用電動執行機構推拉閥門或閘板的位置轉換，機械、電氣、液壓等各環節稍有不到位就會產生誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產生的主要原因，因此在系統運行時要加強對此類設備的巡檢，發現問題及時處理。3、第3類故障點是傳感器和儀表，這類故障在控制系統中一般反映在信號的不正常。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在plc內部進行軟件濾波。這類故障的發現及處理也和日常點巡檢有關，發現問題應及時處理。5.3 系統抗干擾性的分析和維護 由于plc是專門為工業生產環境設計的裝置，因此一般不需要再采取特殊措

43、施就能直接用于工業環境中。但如果工作環境過于惡劣，如干擾特別強烈，可能使plc引起錯誤的輸入信號；運算出錯誤的結果；產生出錯誤的輸出信號；造成錯誤的動作，就不能保證控制系統正常、安全運行。因此為提高控制系統的可靠性，在設計時采取相應有效的抗干擾措施是非常必要的。外界干擾的主要來源有：1、電源的干擾供電電源的波動以及電源電壓中高次諧波產生的干擾。2、感應電壓的干擾plc周圍鄰近的大容量設備啟動和停止時，因電磁感應引起的于擾；其它設備或空中強電場通過分布電容串入plc引起的干擾。3、輸入輸出信號的干擾輸入沒備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負載的場合，輸出

44、信號由斷開一閉合時產生的突變電流和由閉合一斷開的反向感應電勢以及電磁接觸器的接點產生電弧等產生的干擾。4、外部配線干擾因各種電纜選擇不合理，信號線絕緣降低，安裝，布線不合理等產生的干擾。提高plc控制系統抗干擾性能的措施：(1) 科學選型；(2) 選擇高性能電源，抑制電網干擾；(3) 正確選擇接地點，完善接地系統；(4) 柜內合理選線配線，降低干擾。6 結 論本設計主要闡述液體混料罐的自動控制，實現液體混料全過程：即進料、混料、出料的自動控制。其系統結構簡單，運行穩定可靠。使用了三菱fx1n-14mr-001型號plc，設計了控制程序。由于客觀條件的限制，在本設計中沒有將指令程序通過編程器送入plc，并且還未進行系統模擬調試和完善程序。至于后面的硬件系統的安裝、對整個系