2022年PLC课程设计方案盐碱分离离心机课程设计方案.docx

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1、1 绪 论电气掌握与 PLC 课程设计是电气自动化技术专业一个重要的实践性教案环节，通过课程设计达到把握电气掌握柜的原理设计、安装工艺图纸设计的基本 方法，并能达到娴熟使用可编程掌握器实现简洁掌握系统的掌握要求，娴熟地 进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作；盐碱分别离心机的 PLC 掌握是本次课程设计所选课题；在两周的时间内应达到以下教案要求：1、把握可编程掌握器硬件电路的设计方法；2、娴熟使用小型可编程掌握器的编程软件，把握可编程掌握器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法；3、把握可编程掌握器程序的应用系统的调试、监控、运行方法；4、把握电气掌握柜电气掌握原理图的原理设计，娴熟应用导

2、线二维设计法，把握电气掌握接线图和互连图等工艺设计方法；5、通过课程设计能娴熟把握资料的查询（图书、网络），将电气掌握与PLC 课程所获学问在工程设计工作中综合地加以应用，使理论学问和实践结合起来；为保证顺当完成设计任务，仍应做到以下几点：1、在接受设计任务后，应依据设计要求和应完成的设计内容进度方案，确定各阶段应完成的工作量，妥当支配时间；2、在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导老师的帮忙，同时要广泛争论，依据充分；在详细设计过程中要多摸索，特别是主要参数，要经过运算论证；3、全部电气图样的绘制必需符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、工程代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件

3、明细表以及图样的折叠和装订；4、说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、干净；5、应在规定的时间内完成全部的设计任务；6、假如条件答应，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性；2 课 题 介 绍中国是 20 世纪 80 岁月初引进、应用、研制、生产可编程掌握器的；最初是在引进设备中大量使用了可编程掌握器，后来在各种企业的生产设备及产品 中不断扩大了 PLC的应用；目前 , 可编程掌握器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等到领域的应用都得到了长足的进展；中国已能够生产中小型可编程掌握器；上海东屋电气有限公司生产的CF 系列, 杭州机床电器厂生产的 DKK及 D系列, 大连组

4、合机床争论生产的 S 系列, 苏州电子运算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具备了肯定的规模 , 并在工业产品中获得了应用；此外，无锡 华光公司 , 上海香岛公司等中外合资企业也是中国比较闻名的可编程掌握器生产厂家；PLC 具有特别的构造，使它能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化猛烈的环境下正常工作，工业环境和一般办公环境有较大的区分，为了能掌握“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业掌握系统形成一个整体”这些都是个人运算机不行能做到的；可以这么说，可编程掌握器是“为工业环境下应用”而设计的运算机；加上其体积小、牢靠性高、搞干扰才能强、掌握功能完善、适应性强、安装接线简洁等众多优点，可编程

5、掌握器在问世后的短短三十年中获得了突飞猛进的进展；由于其具有抗干扰才能强，牢靠性高，体积小， 设计使用和保护便利等特点，是特地为工业自动掌握而设计的一种掌握装置；在工业自动化领域内得到了广泛的应用；随着运算机技术、网络技术、通信技术的进展，自动化掌握也逐步向智能化、网络化、运程化方向进展；本次课程设计的课题是盐碱分别离心机的PLC掌握；介绍了 PLC在盐碱分别离心机电气掌握系统的应用；重点介绍了加工工艺要求、PLC 功能流程图设计和 PLC 软件设计；本人在本次设计中介绍了盐碱分别离心机电器掌握系统的进呈现状，简明氯碱工业的进展以及对PLC 技术改造的迫切需要，同时表达PLC 对于工业进展所带

6、来的影响也是庞大的；对盐碱分别离心机的掌握各程序间的联系编制相应 PLC 程序对其掌握来完成其各步骤和工序，加以不断调试从中选取正确途径以使盐碱分别离心机的掌握达到能很好工作的正确状态, 提高其性能与稳固性；在设计工作结尾本人仍对本次设计的盐碱分别离心机电气掌握系统进行了上机调试，保证了设计的正确、牢靠；3 课题设计3、1工作原理盐碱分别离心机的原理：当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐步下沉；粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮；微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形状和密度有 关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关；象红血球大小的颗粒，直径为

7、数微 M，就可以在通常重力作用下观看到它们的沉降过程；此外，物质在介质中沉降时仍相伴有扩散现象；扩散是无条件的肯定的；扩散与物质的质量成反比，颗粒越小扩散越严峻；而沉降是相对的，有条件的，要受到外力才能运动；沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快；对小于几微M 的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不行能观看到沉降过程的；由于颗粒越小沉降越慢，而扩散现象就越严峻；所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动；离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速 度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分别开；系统工

8、作原理：在氯碱的生产中，碱液的蒸发、浓缩过程往往伴着盐的结晶；因此需要对盐、碱进行分别，目前大部分厂家采纳以离心机作为主体的分离系统；分别过程为一个次序循环工作过程，工分6 个工步，靠进料阀、洗盐阀、化盐阀、升刀阀、母液阀、熟盐水阀完成上述过程，各阀的动作如下表所示；当系统启动时 , 第一进料 ,5s后甩料, 延时 5s 后，洗盐， 5s 后升刀，再延时 5s 后间歇，间歇时间为 5s，之后进行重复进料、甩料、洗盐、升刀、间歇工序，重复 8 次后进行洗盐， 20s 后再进入下一次大循环；3、2 掌握要求及掌握方案加工工艺要求与电磁阀状态表：盐碱分别离心机的分别过程是一次序循环的工作过程，其工作

9、流程图如图 1所示；按加工工艺的要求共分 6个工步: 进料、甩料、洗盐、升刀、间歇、清洗； 6个工步的实现靠 6个电磁阀的通电协作来完成；从工艺流程图可知，只有前 5步工作做连续循环 8次后方可进人清洗工步， 待清洗完毕后再进入下一次大循环；其中进料工步由进料阀和母液阀通电，甩料工步由母液阀通电，洗盐工步由洗盐阀和母液阀通电，升刀工步由化盐阀、升刀阀、母液阀通电，间歇工步由母液阀通电，清洗工步由洗盐阀和熟盐水阀通电；对应 6个工步的各个电磁阀通断电的状态如表 1所示；起动图 1 盐碱分别离心机掌握系统示意图表延时5s进料1 电磁阀的状态表1.5 通电注：“ +甩料” 表示电磁阀通电，“5通电-

10、 ” 表示电磁阀断电由于系统掌握规律是次序延控时制5s，后一工步的工作条件是以前一工步的完成为前提的，这种规律最相宜采纳移位寄洗存盐移位掌握方式；2.5通电延时5s 4 硬件设计4、1 I/O点统计升刀3、4、5通电依据盐碱分别离心机系统延示时意5s图， PLC掌握系统的输入信号有：启动、停止2个均为开关量，两者均为单操作开关间（歇占两个输入点）；5通电延时5sPLC 掌握系统的输出、输入信号有6 个其均用于驱动电磁阀接触器即：进料阀（KM1 ）、洗盐阀（ KM2 ）、化盐阀（KM3 ）、升刀阀（KM4 ）、母液阀（KM5 ）、熟盐水阀（ KM6 ）；即输入用了2 I/O 端口安排如表2 所示

11、；清洗个点，输出用了6延时20s2、6通电个点；经过分析得到盐碱分别离心机工作的表 2 I/O统计表4、2PLC选型输 入输 出启动（ SB1）进料阀接触器（ KM1）停止（ SB2）洗盐阀接触器（ KM2）化盐阀接触器（ KM3） 升刀阀接触器（ KM4） 母液阀接触器（ KM5） 熟盐水阀接触器（ KM6）依据盐碱分别离心机系统示意图，掌握系统选用FX2N-32MR-00，1各为16点，可以满意掌握要求且留有充分的裕量；I/O 点数FX2N系列是小形化，高速度，高性能和全部方面都是相当开FX系列中最高档次的超小形程序装置；除输入出 1625点的独立用途外，仍可以适用于多个基本组件间的连接，

12、模拟掌握，定位掌握等特别用途，是一套可以满意多样化广泛需要的PLC；FX2N系列PLC如图2所示；图 2 FX2N 系列 PLCFX2N系列 PLC的特点：（1） ）系统配置既固定又敏捷在基本单元上连接单元或扩展，可进行16 256 点的敏捷输入出组合；在基本单元，扩展单元上可分别连接扩展模块，仍可连接Fxon 系列扩展模块；（2） ）编程简洁基本指令 27 种，步进梯形指令 2 种，应用指令 128 种；（3） ）备有可自由挑选，丰富的品种可选用 16/32/48/64/80/128/点的主机，可以采纳最小8 点的扩展模块进行扩展；可依据电源及输出形式，自由挑选；（4） 令人放心的高性能程序

13、容量内置 8000 步 RAM（可输入注释）可使用储备盒，最大可扩充至 16k 步和丰富的软元件；（ 5）高速运算1 个指令运行时间，只需0.08us；基本指令/1指令 0.08us；应用指令 /1指令1.52us数100us（6） ）适用于多种特别用途特别用途：脉冲输出（ 20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V）脉宽调制 PID控制指令等；（7） ）外部机器通讯简洁化通过安装机能扩充板，可将与外部设备通讯端口置1 个通道；一台 FX2N 主机可安装一个机能扩充板，可以利用RS232C进行通信用；为保证其工作的稳固，要留意其正常工作下的条件，它的一般及电源技术指标可见表 3 所示；

14、环境温度使用时 :055 , 储存时 : 20 70环境湿度35% 89%RH不 结露 使用时抗振JIS C0911标准 10 55Hz 0.5mm最大 2G3 轴方向各 2h 但用 DIN 导轨安时 0.5G抗冲击JIS C0912标准 10G 3轴方向各 3 次抗噪声干扰用噪声仿真器产生电压为1000Vp-p, 噪声脉冲宽度为1us, 周期为 30 了100Hz 的噪声 , 在此噪声干扰下PLC工作正常耐压AC1500V1min全部端子与接地端之间绝缘电阻5M欧以上 DC500V 兆欧表 使用环境无腐蚀性气体 , 无尘埃表 3 一般及电源技术指标电源电压AC100 240V50/60Hz答

15、应瞬时断电时间对于 10ms 以下的瞬时断电 , 掌握动作不受影响电源保险丝250V 3.15A,直径 : 5 20mm电力消耗/V.A35传感器电源DC24V250mA以下FX2N-32MR-001型 PLC的电源技术参数如表4 所示；表 4 FX 2N-32MR-001 的电源技术参数项目FX2N-32MR-001电源电压AC100 240 50/60H Z答应瞬时断电时间对于 10ms 以下的瞬时电压，掌握动作不受影响电源保险丝250V 3.14A, 5 20mm电力消耗 / （ V A）354032E 35无扩展部件DC24V250mA以下传感器有扩展部件DC5V基本单元 290mA扩

16、展单元 690mAFX2N-32MR-001型 PLC的输入技术参数如表5 所示；表 5 FX 2N-32MR-001 的输入技术参数输入电源输如 ON电流输入 OFF电源输入阻抗输入X000X010X000X010X000X010X007X0107以内7以内7以内7以内输入电压DC24V7mA5mA4.5mA3.5mA1.5mA1.5mA4.3k输入响应隔离 时间光0电 60ms缘绝 可变3.3k 注：输入端 X0 X17 内有数字滤波器，其响应时间可由程序调整为0 60ms ；FX2N-32MR-001型 PLC的输出技术指标如表6 所示；表 6 FX 2N-32MR-001 的输出技术指

17、标工程继电器输出晶闸管输出晶体管输出外部电源AC250， DC30V以下AC85240VDC5 30V最大负载电阻负载2A/1 点； 8A/4 点共享； 8A/8 点共享0.3A/1点0.8A/4点0.5A/1点0.8A/4点开路漏电流-2mA /AC 200V/DC24VOFF到 ON约 10ms1ms0.2ms 以下响应时间ON到 OFF约 10ms最大 10ms0.2ms 以下感性负载80V A15V A/AC 100V30V A/AC 200V12W/DC24V灯负载100W30W1 5W/DC24V1mA/AC 100V0.1mA 以下电路隔离机械隔离光电晶闸管隔离光电耦合器离驱动时

18、 LED灯亮光电晶闸管驱动时光电耦合器隔离动作显示继电器通电时 LED灯亮LED灯亮驱动时 LED灯亮4、3 参数运算PLC型号： 本设计中 PLC选用的是三菱 FX2n系列， 本设计中有输入 / 输出点是 3 输入/9 输出考虑到 15的备用点就需输入点： 2* （1+15%） =2.3 ，取整数 3输出点： 6* （1+15%） =6.9 取整数 7所以选用 FX2n32MR的 PLC拖动电动机 M： 5.5kW 、AC380V、11.6A、1440r/min ；熔断器 FU： IFU 2.5IN其中： IFU 是熔断器熔体的额定电流IN 是电动机的额定电流IFU2.5*11.6+2*11

19、.6=52.2A所以熔断器选用 RT14 63 型号；热继电器： IRT=0.95 1.05IN其中： IRT 是热继电器的额定电流IN 是电动机的额定电流IRT=0.95 1.05*11.6=11.02A 12.18A所以热继电器选用 JR1620/3D 型号；接触器： IC=PN （ KUN）其中： IC 是接触器触头电流PN是电动机额定功率K是体会系数一般取 11.4 UN是电动机额定电压IC=5.5*1000/（ 11.4 ） *380=10.33A 14.47A所以接触器选用 CJ1020 型号；指示灯 HL： 0.25W,DC24V.电磁阀Y1:100mA,AC220V.5、1掌握

20、框图5 软件设计起动进料1.5 通电延时 5s甩料5 通电延时 5s洗盐2.5 通电延时 5s升刀3、 4 、 5通电延时 5s间歇5 通电延时 5s清洗2、 6 通电延时 20s盐碱分别离心机的分别过程是一次序 循环的工作过程，其工作流程图如图1 所示；按加工工艺的要求共分6 个工步: 进料、甩料、洗盐、升刀、间歇、清洗；6个工步的实现靠 6 个电磁阀的通电协作来完成；从示意图可知，只有前 5 步工作做连续循环 8 次后方可进人清洗工步，待清洗完毕后再进入下一次大循环；其中进料工步由进料阀和母液阀通电，甩料工步由母液阀通电，洗盐工步由洗盐阀和母液阀通电，升刀工步由化盐阀、升刀阀、母液阀通电，

21、间歇工步由母液阀通电，清洗工步由洗盐阀和熟盐水阀通电；5、2I/O地址安排图 1 盐碱分别离心机掌握系统示意图依据掌握任务要求，可以算出I/O 点数，依据输入输出点数及功能要求选FX2N-32MR 型 PC 机完全满意掌握系统要求； I/O 地址安排如表 7 所示；表 I/O地址安排输入输出启动按钮X000进料阀Y000停止按钮X001洗盐阀Y001化盐阀Y002升刀阀Y003母液阀Y004熟盐水阀Y0055、3局部梯形图该步骤功能是：运行开头对状态S0驱动，激活初始状态 S0,PLC运行，系统启动，如图 3；图 3该步骤功能是：开头进料，延时5 秒；甩料，延时 5 秒；洗盐，延时 5 秒；升

22、刀，延时 5 秒；延时 5 秒，间歇；计数八次，重复前面工序，如图4、5、6；图4图5 图6该步骤功能是：清洗，延时 20 秒，步进程序终止返回 S20，如图 7；图76 调 试用三菱 PLC教案软件 FX-TRN-BEG-C进行仿真，仿真界面如图9 所示；图8 仿真界面截图把程序输入仿真软件里对其进行仿真，对程序进行检验；经检验输入的程序无误后 , 经过转换，点击写入 PLC；将编译好的程序下载至PLC 上 程序要确保编译无错误，否就无法下载 , 打开监控 , 以便观看程序运行中各指示灯的亮与灭的情形 , 便利检查程序是否达到要求 , 最终将 PLC 置于运行模式 , 运行程序 , 开头操作

23、；程序的仿真与调试采纳 6 个指示灯 L0， L1，L2，L3，L4，L5 分别代表 6 个电磁阀，通过指示灯的亮与灭来显示电磁阀的动作情形；再依据图 11（见附录）所示梯形图编写程序 . 调试过程如下：按下启动按钮 PB1,代表 Y000（进料阀）、 Y004（母液阀）接通的指示灯L0,L4亮.T1 计时器同时开头计时； T1 计时到， L0 灭；T2 计时器同时开头计时，指示灯 L4 亮；T2 计时到，代表 Y001（洗盐阀）指示灯L1 亮，此时的 L4 始终仍处于亮的状态即 Y004（母液阀）仍是打开的状态， T3 计时器同时开头计时；T3 计时到， L1 灭, 代表 Y002（化盐阀）

24、、 Y003（升刀阀）的指示灯 L2,L3 亮， T4 计时器同时开头计时； T4 计时到， L2，L3 亮,T5 计时器同时开头 5s 间歇计时间； T5 计时到，给计数器计数一次，由于没有达到设计要求8 次，所以重复进行进料、甩料、洗盐、升刀、间歇工序；当第8 次循环终止后， T5 记时时间到，计数器使得 L1 和代表 Y005（熟盐水阀）的指示灯 L5 亮，开头洗盐；同时 T6 开头计时， 20s 后又进入下一次大循环；从运行情形来看，该套掌握系统方案设计完全满意盐碱分别中分别机处理工艺的要求；通过仿真图可看出程序是正确的，可以达到系统掌握的要求；也就是说本次的设计比较胜利；7 小 结通

25、过本次设计，让我很好的锤炼了理论联系实际，与详细工程、课题相结合开发、设计产品的才能；既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中 遇 到的问题 怎 样 用理论去 解 决 ；在本次设计中，我们仍需要大量的以前没有学到过的学问，于是图书馆和 INTERNET成了我们很好的助手；在查阅资料的过程中第一是课题的挑选，资料的查找，运用图书和网络，从各类信息中找出对自己有用的信息并进行编辑完 善，这些基本的工作让我感觉基础学问扎实的必要性；但是我也深深的感觉到 自己的不足之处，有时候对应用指令不熟识，以致不能很好精确的编程，使得 工作的效率降低，因此在以后仍须多加锤炼；在学习过程中也有不能

26、想通的问 题，通过和同学的争论，以及在PLC 仿真软件的调试，问题最终得以解决；在这次的设计中，我发觉PLC 在工业掌握中的作用的确很重要，它能使人的掌握转变成微机的掌握，大大地降低了产品的成本，削减劳动力的投入，更好的提 高生产效率；在设计图形时，一个输入错误或是基本指令的混淆都会导致最终梯形图的转换失败，然后再一步步查找错误，铺张时间和精力，非得耐心一遍遍重头再来；这让我熟识到设计工作肯定要认真细心，容不得马虎；编程的过程中是这样，在生活中更是如此；要认真检查自己的程序；考虑到那些可能犯错误，并准时解决；只有这样才能得到提高；在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题；有时发觉一个问题的时候，

27、需要做大量的工作，花大量的时间才能解决；自然而然，我的耐心便在其中建立起来了；为以后的工作积存了体会，增强了信心；附 录主电路掌握电路（外部接线图）图 9 主电路本设计中采纳继电器输出，输出端为感性负载接在继电器的线圈上；因设 计共需要 2个输入点和 7个输出点，输入点接 X000、X001两点，输出接 Y000、Y001、Y002、Y003、Y004、Y005六点； Y000接KM1线圈、Y001接KM2线圈、 Y002接KM3线圈、 Y003接KM4线圈、 Y004接KM5线圈、 Y005接KM6线圈； PLC外部接线如图10所示；参考文献图 10 PLC 外部接线图1 史国生 . 电气掌握与可编程掌握器技术.北京：化学工业出版社，2005.42 张进秋 . 可编程掌握器原理及应用实例.北京：机械工业出版社，2004.63 丁伟. 可编程掌握器在工业掌握中的应用.北京：化学工业出版社，2004.74 汪志锋 . 可编程掌握器原理与应用.西安电子科技高校出版社，2004.25 左健明 .掌握工程基础及应用 .机械工业出版社 , 1999.106 张万忠 , 周渊深 .可编程掌握器应用技术.化学工业出版社 , 2001.4 78910完整梯形图图 11 完整梯形图完整总电路图 12 盐碱分别离心机掌握系统完整电路图