1、摘要隨著社會的不斷發展和科學技術的不斷提高，各種工業自動化不斷升級，尤其是在工業上PLC的應用越來越廣泛。其中在生產的第一線有著各種各樣的自動加工系統，其中多種原材料混合再加工，在工業上常常可見。本次設計課題為“基于PLC的多種液體混合控制設計”，此設計以液體混合控制系統為中心，從控制系統的硬件系統組成、軟件選用到系統的設計過程。此次設計主要內容包括：工作過程分析，I/O分配，主電路，梯形圖，流程圖，指令表，接線圖，程序分析等, 經過多次修改和調試，最終實現題目要求。設計采用三菱FX2N-48PLC去實現設計要求。關鍵詞：自動控制 PLC 多種液體自動混合裝置目錄第一章 概述1.1課題背景隨著

2、社會科學技術的不斷發展，自動控制在人類活動的各個領域中的應用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產和科學技術先進與否的一項重要標志。在許多行業中，多種液體自動混合裝置是必不可少的，而且也是其生產過程中十分重要的組成部分。由于在某些生產要求中，要求系統要具有配料精確、控制可靠等特點，這也是人工操作所難以實現的。所以為了達到生產要求，特別是要實現多種液體自動混合的目的,多種液體自動混合裝置勢必就是擺在我們眼前的一大課題。隨著PLC控制器的不斷發展和計算機技術的不斷提高，對原有液體混合裝置進行技術改造，提出數據采集、自動控制、運行管理等多方面的要求。設計的多種液體混合裝置利用PLC可編程控制器可

3、實現在混合過程中精確控制，提高了液體混合比例的穩定性、自動化程度，適合相關工業生產的需要。1.2課題的意義與發展方向在工業生產中，把多種原料在合適的時間和條件下進行需要的加工得到產品一直都是在人監控或操作下進行的，在后來多用繼電器系統對順序或邏輯的操作過程進行自動化操作，但是現在隨著時代的發展，這些方式已經不能滿足工業生產的實際需要。實際生產中需要更精確、更便捷的控制裝置。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業界廠商的極大關注，生產PLC的廠家云起。隨著大規模集成電路和微處理器在PLC中的應用，使PLC的功能不斷得到增

4、強，產品得到飛速發展。 由于PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上，且編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現，所以本系統采用PLC控制是再合適不過了。 根據多種液體自動混合系統的要求與特點，我們采用的三菱FX2N-48 PLC具有小型化、高速度、高性能等特點，其指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，所以相當具有研究意義。 第二章 硬件電路設計2.1 系統的控制要求與總體結構如圖2-1所示為三種液體混合的裝置。SL1、SL2、SL3、SL4為液面傳感器，液面淹沒時接通，三種液體（液體A、液體B、液體C）的流入和混合液體流出分

5、別由電磁閥YV1,YV2,YV3,YV4控制，M為攪勻電動機。圖21 三種液體混合的裝置結構圖SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-SL1要求如下：1、 初始狀態：當裝置投入運行時，液體內為放空狀態。2、 起始操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按規定工作，液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL2時，關閉液體A閥門，打開B閥門。當液面到達SL3時，關閉液體B閥門，打開C閥門。當液面到達SL4時，關閉液體C閥門，攪拌電動機開始轉動。攪拌電動機工作1min后，停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液體下降到SL1時，SL1由接通變為斷開，再經過20s后，容器放空，

6、混合液體閥門YV4關閉，接著開始下一個循環操作。3、 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當前循環周期剩余任務后，系統停止在初始狀態。由控制要求可知設計的液體自動混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌。此裝置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4為液面傳感器，液面淹沒該點時為ON，YV1,YV2,YV3,YV4為電磁閥，M為攪拌機。另外還有控制電磁閥和電動機的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數字量控制，可以通過引線與相應的控制系統連接從而達到控制效果。2.2 PLC選型及I/O分配圖 根據設計要求、控制要求，選定PLC的型號為：三菱FX2N-48 它是日本三菱公司生產的

7、三菱FX1N系列，擁有28路輸入、18路(繼電器)輸出，而本例實際只需要6路輸入、5路輸出，輸出留有約1/3的余量，輸出所留余量超出1/3，完全滿足要求；擁有8K步的內存容量，而本例用戶程序的容量估計在50步左右，完全夠用。多種液體自動混合裝置的I/0分配如表2-1所示輸人 輸出X0：啟動按鈕 Y1:液體A控制閥門YV1X1：限位開關SL4Y2：液體B控制閥門YV2X2：限位開關SL3Y3：液體C控制閥門YV3X3：限位開關SL2Y4：D口控制閥門YV4X4：限位開關SL1Y5：攪拌機控制M X5：停止按鈕表2-1 多種液體自動混合裝置的I/0分配表2.3 攪拌電動機主電路此電動機選用EJ15

8、-3型電動機。其中“E”表示電動機，“J”表示交流的，15為設計序號，3為最大工作電流。相關元件主要技術參數及原理如下：EJ15系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。1）額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；2）電動機運行地點的海拔不超過1000m。工作溫度-1540/濕度90%；3）EJ15系列電動機效率高、節能、堵轉轉矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。其主電路硬件接線如圖2-3所示圖2-3 攪拌電動機的主電路2.4 PLC外部接線圖圖2-4 PLC外部接線圖SQ1-SL4 SQ2-SL3 SQ3-SL2 SQ4-SL1第三章 軟件電

9、路設計3.1液體混合裝置程序流程圖圖3-1 液體混合裝置程序流程圖3.2 多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖圖3-2 多種液體自動混合裝置PLC編程梯形圖3.3 多種液體自動混合裝置PLC編程語句多種液體混合自動裝置指令表如下： 表3-1 多種液體混合自動裝置指令表3.4 多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細表多種液體自動混合裝置PLC編程原件明細表如下編程元件作用X0起動開關X1觸發液面傳感器SL4X2觸發液面傳感器SL3X3觸發液面傳感器SL2X4觸發液面傳感器SL1X5 停止開關Y1閥門A打開液體A注入Y2閥門B打開液體B注入Y3閥門C打開液體C注入Y4閥門D打開 混合液流出Y5電動

10、機轉動T0電動機轉動定時T1混合液流出定時M200中間繼電器，使閥A門打開M100中間繼電器，使閥門A關閉，使閥門B打開M101中間繼電器，使閥B門關閉，使閥C門打開M102中間繼電器，使閥門C關閉，使攪拌機工作M104中間繼電器，使M105置位 M105使計時器T1計數 表3-2 多種液體混合自動裝置編程原件明細表第四章 結論實踐證明，本設計所采用三菱FX2N-48型可編程控制器的硬件配置和程序設計在生產中是完全可行的。在實際控制中，由于PLC產品自身具有可靠性高、靈活性強、對工作環境無要求和抗干擾性能好等諸多優點，使之完全可以將操作人員從惡劣的現場環境中解放出來，因此深受用戶歡迎。同時采用

11、PLC控制液體混合裝置，還能容易的隨時修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時間和工作狀態，滿足不同液體混合的需要。該控制系統可用較少的資金投入，達到很高的控制精度。本設計已通過模擬仿真檢驗，有很好的推廣價值。電氣控制與可編程控制器是一門極其重要的課程，它綜合了計算機技術和自動控制技術和通訊技術。在當今由機械化向自動化，信息化飛速發展的社會，PLC技術越來越受人們廣泛應用，前景可觀，因此學會和運用PLC，將對我們以后踏上工作崗位有極其重要的幫助。 經過此次課程設計，我明白了任何一個控制系統都是要經過實踐和時間的考驗方能不斷的完善。而我們自己也應該學會認真、專心，更有毅力的做一件事情，這

12、樣我們在以后的學習和生活中才能經得起實踐和時間的考驗。感想本課程設計是在同學的討論下和查閱各種資料下完成的，通過這次課程設計，我深刻的認識到了團隊力量是多么的強大，也明白了以后再有課程設計之類的或有什么難題要多向周圍的人請教，多上網找答案。而不只是一個人專研。通過此次課程設計，我深刻地認識到了PLC可編程邏輯控制器的強大，又進一步加深了的對三菱系列PLC的認識。同時我也了解了PLC控制技術在工業應用和工業生產中的重要地位。通過本次課程設計，使我更深刻的理解了PLC的編程思想，也能更好的將所學知識應用到實踐中動。因此學好這門課程對以后的發展有舉足輕重的地位在此，我還要感謝同組同學的幫忙，在論文資料的收集和實驗期間，不管遇到什么困難同組同學都主動給予幫助、認真討論學習，在此也感謝他們！參考文獻【1】 張文明， 全自動液體灌裝機.，機電一體化，2003【2】 張桂香、馬全廣，電器控制與PLC應用，化學工業出版社，2004【3】 陳士瑞、王祥群，高精度灌裝生產線中的自動化技術應用【J】，