基于PLC和变频器的物料搅拌控制系统设计YUAN16270.docx

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1、兰州理工大学毕业设计(论文)LANZZHOUU UUNIVVERSSITYY OOF TECCHNOOLOGGY毕业设计计(论文)题 目 基于PLLC和变变频器的的物料搅搅拌系统统设计学生姓名名 陈建建龙学 号 00923302220专业班级级电气工工程及其其自动化化（2）班指导教师师杨巧玲玲学 院 电电信工程程学院答辩日期期 摘要随着近代代工业技技术的发发展，物物料混合合技术技术术也得到到了迅速速的发展展，它广广泛应用用与化学学工艺与与生产中中，但在在应用中中，传统统的物料料搅拌工工艺也存存在严重重的问题题和产能能的制约约。PLLC是以以计算机机技术为为核心的的通用自自动控制制装置，也也可以

2、说说它是一一种用程程序来改改变控制制功能的的计算机机。随着着微处理理器、计计算机和和通信技技术的飞飞速发展展，可编编程序控控制器PPLC已已在工业业控制中中得到广广泛应用用，而且且所占比比重在迅迅速的上上升。PPLC主主要由CCPU模模块、输输入模块块、输出出模块和和编程装装置组成成。它应应用于工工业混合合搅拌设设备，使使得搅拌拌过程实实现了自自动化控控制、并并且提升升了搅拌拌设备工工作的稳稳定性，为为搅拌机机械顺利利、有序序、准确确的工作作创造了了有力的的保障。本文介绍的物料搅拌系统以PLC作为控制核心，结合变频器等完成物料搅拌的自动控制系统，能够较好的满足搅拌系统的要求。关键词：可编程程控

3、制器器PLCC；变频频器；电电动调节节阀；物物料搅拌拌系统；PIDD控制；电动调调节阀AbsttracctWithh thhe ddeveeloppmennt oof mmodeern inddusttriaal ttechhnollogyy, mmateeriaal mmixiing tecchnoologgy hhas beeen rrapiid ddeveeloppmennt, it is widdelyy ussed andd thhe cchemmicaal ttechhnollogyy annd pprodducttionn, bbut in thee apppliicattion

4、n, tthe traadittionnal matteriial mixxingg prroceess alsso eexissts serriouus pprobblemms aand cappaciity connstrrainnts。Commputter tecchnoologgy aas tthe corre oof PPLC in thee geenerral auttomaaticc coontrrol equuipmmentt, iit iis aa kiind of proograam tto cchannge conntrool ffuncctioon oof tthe c

5、ommputter. Ass miicrooproocesssorrs, commputter andd coommuuniccatiion tecchnoologgy, thee raapidd deevellopmmentt off PLLC pproggrammmabble conntroolleer hhas widdelyy apppliied in inddusttriaal cconttroll, aand thee prropoortiion of thee raapidd riise in. PLLC mmainnly connsissts of CPUU moodulle,

6、 inpput andd ouutpuut mmoduule andd prrogrrammmingg moodulle ddeviice. Itt iss apppliied in inddusttry, miixinng eequiipmeent mixxingg prroceess reaalizzed auttomaatioon cconttroll, aand impprovved thee sttabiilitty, agiitatte eequiipmeent worrk ffor thee miixinng mmachhinee smmootthlyy, oordeerlyy,

7、 aaccuuratte wworkkingg crreattes powwerfful guaarannteee. IIn tthiss paaperr, tthe matteriial mixxingg syysteem wwithh PLLC aas cconttroll coore, coombiinedd wiith freequeencyy coonveerteer, etcc maaterriall sttirrringg off thhe aautoomattic conntrool ssysttem.Key worrds: PLLC pproggrammmabble conn

8、troolleer；freequeencyy coonveerteer；mmateeriaal mmixiing sysstemm；PIDD coontrrol; Ellecttricc coontrrol vallve目录第一章 绪论1 1.11 引言言11.2 传统的的物料混混合设备备的控制制存在的的问题111.3 物料设设备的发发展趋势势用PLLC来代代替传统统物料混混合设备备控制221.4 引入PPLC来来实现其其物料混混合设备备的控制制功能33第二章 总体方方案设计计42.1 总体方方案论证证42.2 系统方方案的设设计思想想 62.3、系系统设计计6第三章 硬件设设计1003.1

9、硬件系系统构成成原理1103.2 硬件件系统器器件选型型113.3、硬硬件系统统设计2223.4、系统统安全性性，可靠靠性、实实用性设设计311第四章 程序设计计394.1 PLCC编程语语言3994.2设设计程序序的流程程图4004.3 程序梯梯形图4414.4程程序设计计语句4994.5 人机界界面设计计52第五章系系统调试试555.1 系统模模拟调试试555.2 系统联联机调试试57第六章 总结5586.1、本设设计的功功能和优优点5886.2、 本次设计的心得体会58结论600致 谢661参考文献献62外文文献献63III第一章 绪论搅拌作为为工艺过过程的基基础操作作单元，广广泛应用用

10、于石油油、化工工、医药药、食品品、油漆漆、涂料料等许多多行业。但但是，由由于这些些行业中中所用到到的材料料，多为为易燃易易爆、有有毒有腐腐蚀性的的介质, 以致致于现场场工作环环境十分分恶劣，不不适合人人工现场场操作，另另外生产产要求该该系统要要具有混混合精确确、控制制可靠、工工作效率率高等特特点，这这也是人人工操作作和半自自动化控控制所难难以实现现的。基基于PLLC可靠靠性高、抗抗干扰能能力强、系系统的设设计和建建造工作作量小、维维护方便便、容易易改造的的特点，设设计以PPLC作作为控制制核心，结结合变频频器等完完成物料料搅拌的的自动控控制系统统。1.1 引言 作作为一种种面向工工业生产产应用

11、型型技术，PPLC与与CADD/CAAM、NNC技术术并成为为现代工工业的三三大支柱柱技术。PPLC专专为在工工业现场场设计，采采用可编编程的存存储器，用用以在其其内部存存储执行行逻辑运运算、顺顺序控制制、定时时/计数数和算术术运算等等操作指指令，并并通过数数字或模模拟的II/O接接口控制制各种类类型的机机械或生生产过程程。PLLC是微微处理器器技术与与传统的的继电接接触技术术相结合合的产物物，他克克服了继继电接触触控制系系统中机机械触点点的接线线复杂、可可靠性低低、功耗耗低、通通用性和和灵活性性比较差差等缺点点，充分分利用了了微处理理器的优优点；本本次设计计采用PPLC也也是充分分考虑了了P

12、LCC的优越越性，以以及他在在工业控控制环境境中的优优异表现现。1.2 传统的的物料混混合设备备的控制制存在的的问题鉴于搅拌拌设备的的广泛应应用，随随着近年年来工业业技术的的发展，物料混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是十分危险的,至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力,而且设

13、计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损失每年约为10100亿美元。 因此，从从更微观观更本质质的角度度,例如如采用先先进的测测试手段段和建立立合理的的数学模模型,获获取搅拌拌槽中的的速度场场、温度度场和浓浓度场,不仅对对开发新新型搅拌拌设备，而而且对搅搅拌设备备的优化化设计具具有十分分重要的的经济意意义,对对放大和和混合的的基础研研究具有有现实的的理论意意义。 而对于于搅拌设设备的研研究，除除功率问问题外，有有关搅拌拌的流体体力学研研究具有有重要意意义。这这方面已已做了许许多工作作，但尚尚需扩大大和深入入。在液液体中进进行搅拌拌时，搅搅拌器的的功能

14、不不仅引起起液体的的整个运运动，而而且要在在液体中中产生湍湍动，湍湍动程度度与搅拌拌器使液液体旋转转而产生生的旋涡涡现象有有密切关关系。这这些旋涡涡因经常常地互相相撞击和和破裂，使使液体受受到剧烈烈的搅拌拌。由此此可见在在搅拌操操作中，对对于流体体力学理理论的研研究是极极其重要要的。1.3 物料设设备的发发展趋势势用PLLC来代代替传统统物料混混合设备备控制近代化学学工业中中，流动动的物料料不再只只是一些些低粘度度的牛顿顿型流体体，许多多高粘度度流体也也常常遇遇到，尤尤其是各各种各样样的高分分子溶液液以及混混有催化化剂粒子子的浆状状流体等等非牛顿顿型流体体的应用用日益广广泛。它它们与通通常的牛

15、牛顿型流流体具有有不同的的流动特特性，所所以对于于非牛顿顿型液体体的研究究是当今今的一个个重要课课题。对对高粘度度流体，特特别是非非牛顿型型流体的的搅拌传传热的研研究，也也是近年年来的一一个方向向。聚合合釜的传传热特性性与其中中所用的的搅拌器器的型式式关系甚甚大。随着科学学技术的的发展。设设备有大大型化发发展的趋趋势，也也需求搅搅拌设备备大型化化。如国国外聚合合釜的容容积已由由最初的的8440m33扩大到到601000m3，最火火的已达达到1440m33。采用用大型聚聚台釜可可大大减减少操作作和检修修人员，有有利于自自动化，减减少投资资，提高高生产率率，稳定定产品质质量。随随着容积积的大型型化

16、，釜釜型逐渐渐由细长长型向矮矮胖型发发展。而而且采用用底部搅搅拌的方方式越采采越多，多多用三叶叶后掠式式搅拌器器。三叶叶后掠式式搅拌器器是目前前大型聚聚合釜采采用的一一种较好好搅拌器器。因它它排出量量大，釜釜内液相相循环充充分，每每分钟可可达510次次，能促促使釜内内反应均均匀一致致。搅拌也可可以在管管路中进进行，采采用在管管路中安安装装置置的办法法对气-液系和和液-液液系进行行混合。例如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合；在石油精制中，也采用使液体流过设置在管路中的锐孔板或挡板，以便使两种液体进行接触。还有在管道中放入搅拌器的，即所谓管道搅拌。可见，科科学技术术的发展展带动了了搅拌应应用面的的

17、扩大。搅搅拌技术术的发展展又使得得搅拌设设备大型型化。为为了提高高搅拌的的全自动动化和稳稳定性能能，就需需要一个个功能更更强、性性能更好好的系统统做支持持。在本设计计中我将将引入PPLC来来实现其其搅拌控控制功能能。1.4 引入PPLC来来实现其其物料混混合设备备的控制制功能本设计基基于采用用可编程程序控制制器（PPLC）的的设计方方案，实实现对物物料混合合搅拌的的控制。以以PLCC S77-2000为主主要控制制器。根根据搅拌拌设备的的功能特特性、运运作顺序序等，设设计中可可选用电电磁阀、时时间继电电器来实实现液体体的流入入和时间间上的延延时，从从而满足足其控制制要求。根据控制制要求，可可以

18、看出出此程序序是一个个很典型型的顺序序控制问问题。这这样就可可以先按按照搅拌拌设备的的先后运运行顺序序画出相相应的顺顺序功能能图，然然后在根根据顺序序功能图图画梯形形图，最最后再用用仿真软软件对其其进行调调试仿真真。这样样就可以以实现PPLC对对混合搅搅拌控制制程序的的设计。第三章 总体方方案设计计2.1 总体方方案论证证就目前的的现状有有以下几几种控制制方式满满足系统统的要求求：继电电器控制制系统、单单片机控控制、工工业控制制计算机机控制、可可编程序序控制器器控制。 1、继电电器控制制系统 控制制功能是是用硬件件继电器器实现的的。继电电器串接接在控制制电路中中根据主主电路中中的电压压、电流流

19、、转速速、时间间及温度度等参量量变化而而动作，以以实现电电力拖动动装置的的自动控控制及保保护。系系统复杂杂，在控控制过程程中，如如果某个个继电器器损坏，都都会影响响整个系系统的正正常运行行，查找找和排除除故障往往往非常常困难，虽虽然继电电器本身身价格不不太贵，但但是控制制柜的安安装接线线工作量量大，因因此整个个控制柜柜价格非非常高，灵灵活性差差，响应应速度慢慢。 22、单片片机控制制 单单片机作作为一个个超大规规模的集集成电路路，机构构上包括括CPUU、存储储器、定定时器和和多种输输入/输输出接口口电路。其其低功耗耗、低电电压和很很强的控控制功能能，成为为功控领领域、尖尖端武器器、日常常生活中

20、中最广泛泛的计算算机之一一。但是是，单片片机是一一片集成成电路，不不能直接接将它与与外部II/O信信号相连连。要将将它用于于工业控控制还要要附加一一些配套套的集成成电路和和I/OO接口电电路，硬硬件设计计、制作作和程序序设计的的工作量量相当大大。 33、工业业控制计计算机控控制 工工控机采采用总线线结构，各各厂家产产品兼容容性强，有有实时操操作系统统的支持持，在要要求快速速、实用用性强、功功能复杂杂的领域域中占优优势。但但工控机机价格较较高，将将它用于于开关量量控制有有些大材材小用。且且其外部部I/OO接线一一般都用用于多芯芯扁平电电缆和插插头、插插座，直直接从印印刷电路路板上引引出，不不如接

21、线线端子可可靠。 4、可编编程序控控制器控控制 可编程程序控制制器配备备各种硬硬件装置置供用户户选择，用用户不用用自己设设计和制制作硬件件装置，只只须确定定可编程程序控制制器的硬硬件配置和设计计外部接接线图，同同时采用用梯形图图语言编编程，用用软件取取代继电电器电器器系统中中的触点点和接线线，通过过修改程程序适应应工艺条条件的变变化。 可编编程控制制器(PPLC)从上个个世纪770年代代发展起起来的一一种新型型工业控控制系统统，起初初它主要要是针对对开关量量进行逻逻辑控制制的一种种装置，可可以取代代中间继继电器、时时间继电电器等构构成开关关量控制制系统。随随着300多年来来微电子子技术的的不断

22、发发展，PPLC也也通过不不断的升升级换代代大大增增强了其其功能。现现在PLLC已经经发展成成为不但但具有逻逻辑控制制功能、还还具有过过程控制制功能、运运动控制制功能和和数据处处理功能能、连网网通讯功功能等多多种性能能，是名名符其实实的多功功能控制制器。由由PLCC为主构构成的控控制系统统具有可可靠性高高、控制制功能强强大、性性价比高高等优点点，是目目前工业业自动化化的首选选控制装装置。故故选择PPLC来来实施本本次设计计。 PLCC的基本本功能：(1) 开关量量的逻辑辑控制 这是是PLCC最基本本、最广广泛的应应用领域域，它取取代传统统的继电电器电路路，实现现逻辑控控制、顺顺序控制制，既可可

23、用于单单台设备备的控制制，也可可用于多多机群控控及自动动化流水水线。如如注塑机机、印刷刷机、订订书机械械、组合合机床、磨磨床、包包装生产产线、电电镀流水水线等。 (2) 运动动控制PLC可可以用于于圆周运运动或直直线运动动的控制制，世界界上各主主要PLLC厂家家的产品品几乎都都有运动动控制功功能，广广泛用于于各种机机械、机机床、机机器人、电电梯等场场合。(3) 闭环过过程控制制过程控制制是指对对温度、压压力、流流量等模模拟量的的闭环控控制。作作为工业业控制计计算机，PPLC能能编制各各种各样样的控制制算法程程序，完完成闭环环控制。PPID调调节是一一般闭环环控制系系统中用用得较多多的调节节方法

24、。过过程控制制在冶金金、化工工、热处处理、锅锅炉控制制等场合合有非常常广泛的的应用。(4) 数据处处理现代PLLC具有有数学运运算（含含矩阵运运算、函函数运算算、逻辑辑运算）、数数据传送送、数据据转换、排排序、查查表、位位操作等等功能，可可以完成成数据的的采集、分分析及处处理。数数据处理理一般用用于大型型控制系系统，如如无人控控制的柔柔性制造造系统；也可用用于过程程控制系系统，如如造纸、冶冶金、食食品工业业中的一一些大型型控制系系统。(5) 通信及及联网PLC通通信含PPLC间间的通信信及PLLC与其其它智能能设备间间的通信信。随着着计算机机控制的的发展，工工厂自动动化网络络发展得得很快，各各

25、PLCC厂商都都十分重重视PLLC的通通信功能能，纷纷纷推出各各自的网网络系统统。新近近生产的的PLCC都具有有通信接接口，通通信非常常方便。2.2 系统方方案的设设计思想想（1）可可靠性高高，抗干干扰能力力强高可靠性性是电气气控制设设备的关关键性能能。PLLC由于于采用现现代大规规模集成成电路技技术，采采用严格格的生产产工艺制制造，内内部电路路采取了了先进的的抗干扰扰技术，具具有很高高的可靠靠性。（2）配配套齐全全，功能能完善，适适用性强强PLC发发展到今今天，已已经形成成了大、中中、小各各种规模模的系列列化产品品。可以以用于各各种规模模的工业业控制场场合。除除了逻辑辑处理功功能以外外，现代

26、代PLCC大多具具有完善善的数据据运算能能力，可可用于各各种数字字控制领领域。（3）易易学易用用，深受受工程技技术人员员欢迎 PLC作作为通用用工业控控制计算算机，是是面向工工矿企业业的工控控设备。它它接口容容易，编编程语言言易于为为工程技技术人员员接受。梯梯形图语语言的图图形符号号与表达达方式和和继电器器电路图图相当接接近，只只用PLLC的少少量开关关量逻辑辑控制指指令就可可以方便便地实现现继电器器电路的的功能。为为不熟悉悉电子电电路、不不懂计算算机原理理和汇编编语言的的人使用用计算机机从事工工业控制制打开了了方便之之门。（4）系系统的设设计、建建造工作作量小，维维护方便便，容易易改造PLC

27、用用存储逻逻辑代替替接线逻逻辑，大大大减少少了控制制设备外外部的接接线，使使控制系系统设计计及建造造的周期期大为缩缩短，同同时维护护也变得得容易起起来。更更重要的的是使同同一设备备经过改改变程序序改变生生产过程程成为可可能。这这很适合合多品种种、小批批量的生生产场合合。（5）体体积小，重重量轻，能能耗低（6）硬硬件配套套齐全，拥拥护使用用方便，适适应性强强2.3、系系统设计计系统原理理图如图图2.11所示 图2.1 系系统原理理图1、固体体物料AA的给料料控制方方式与计计量（1）、物物料A的的给料量量控制物料A是是一种固固体状物物料，在在给料时时要求给给料控制制设备能能够根据据用料量量的大小小

28、来实时时调节。给给料电机机要求通通过变频频调速实实时改变变喂料量量的大小小。变频调速速原理：变频器器的原理理是将固固定的交交流电变变成频率率连续可可调的三三相交流流电。通常电机机的同步步转速表表示为： 式中中 旋转转磁场转转速，通通常称为为同步转转速 电流频频率； 旋旋转磁场场的磁极极对数。当频率连连续可调调时，电电动机的的同步转转速也连连续可调调。又电电动机的的转子转转速也是是连续可可调的。变变频器就就是通过过改变电电流的频频率来使使电动机机调速的的。（2）、物物料A的的计量方方式采用压力力传感器器组成的的电子皮皮带秤的的计量方方式进行行物料AA的计量量。电子皮带带秤是一一种连续续输送松松散

29、物料料进行自自动称量量的专用用仪器，在在我国各各行各业业得到了了广泛的的应用。当当皮带输输送物料料时，称称重段上上的物料料重量通通过皮带带称量拖拖辊载台台作用于于称重传传感器，称称重传感感器将重重量装换换成电信信号，送送入运算算器。运运算器将将两个电电信号进进行积分分运算，从从而得出出物料重重量累计计值并显显示。运运算器的的计算方方法一般般有积分分法和累累加法两两种数学学模式。（3）、给给料与计计量的配配合控制制 当物物料A下下落到电电子皮带带秤上时时，通过过给电子子皮带秤秤上的压压力传感感器确定定一个物物料量数数值，然然后通过过物料下下落到电电子皮带带秤上秤秤得的数数据与给给定数值值进行比比

30、较得到到一个给给料信号号，然后后将这个个给料信信号传送送到PLLC的AA/D模模拟量模模块中，通通过PLLC的DD/A模模拟量模模块来给给给料电电机上的的变频器器一个控控制信号号，通过过这个控控制信号号来调节节电机的的转速，从从而控制制物料AA的给了了的大小小。最后后由电子子皮带秤秤将物料料A输送送到搅拌拌器中。2、液体体进料量量的控制制方式与与计量（1） 、物料BB的给定定量控制制 物料BB是一种种液体状状物料（如如水），在在给料时时要求给给料控制制设备能能够根据据用料量量的多少少实时地地调节。对对于调节节阀要求求其可以以通过调调节阀开开度的大大小，以以改变物物料B给给予的多多少。 利用电电

31、动调节节阀来控控制液体体给量的的装置。由由检测流流量的传传感器将将检测到到的流量量变化信信号，经经交流电电桥转换换成交流流电信号号，再经经过检波波、比较较、调零零、PII放大后后，成为为一个线线性的液液位信号号。此信信号与流流量给定定信号、阀阀位反馈馈信号进进行比较较，经比比例运算算后输出出一个三三位电信信号（开开停关），控控制调节节阀上的的执行器器。（2） 、物料BB的计量量 常用的的液体物物料的计计量方式式有以下下几种：电磁流流量计、计计量泵、涡涡街流量量计。鉴鉴于电磁磁流量计计的众多多优点，本本设计采采用电磁磁流量计计作为物物料B的的计量方方式。（3） 、给料与与计量的的配合控控制 打开

32、电电磁阀，原原料B开开始进料料到搅拌拌机中，其其料量的的多少通通过电磁磁流量计计中的流流量传感感器来测测量。在在测量时时通过给给流量计计传感器器一个给给定值（给给定值由由物料AA和物料料B的比比例来定定）和测测量值进进行比较较，将比比较结果果传输到到PLCC的A/D模拟拟量模块块中去，再再通过PPLC的的D/AA模拟量量模块将将控制信信号传到到电动调调节阀中中，通过过控制信信号来控控制电动动调节阀阀的开度度，从而而达到控控制物料料B的进进量大小小。3、混合合设备的的控制 搅搅拌装置置中的混混合装置置是通过过一个恒恒速的三三相M33来带动动。物料料A和物物料B通通过这一一装置达达到混合合均匀。4

33、、控制制方案（1）、工工艺流程程的分析析 首先根据据混合物物料A和和物料BB的比例例给电子子皮带秤秤中的秤秤重传感感器和电电磁流量量计一个个给料信信号。 接通各个个电气设设备电源源后，电电气设备备开始工工作，其其中搅拌拌电机一一直带动动搅拌器器工作。 物料A输输送到变变频调速速电机MM1所带带动的传传送带上上。通过过M1带带动的传传送带把把物料AA送到带带有称重重传感器器的电子子皮带秤秤上，然然后由带带有恒速速电机的的电子皮皮带秤将将物料AA输送到到搅拌器器中去。 变频调速速电机MM1的转转速大小小由电子子皮带秤秤所带的的秤重传传感器所所反馈的的420mmA电流流信号通通过PLLC中的的A/D

34、D和D/A模块块把反馈馈信号送送到变频频器中去去，通过过这一反反馈信号号让变频频器来调调节M11电机的的转速，已已达到调调节物料料A的给给料量的的目的。 在输送物物料A的的同时打打开电磁磁阀，物物料B开开始向搅搅拌器中中输送。 通过电磁磁流量计计带有的的流量传传感器与与给定值值比较向向PLCC反馈一一个4-20mmA的电电流信号号，通过过PLCC中的AA/D 和D/A模块块把信号号传送到到电动调调节阀中中，通过过这一信信号控制制调节电电动调节节阀的开开度，以以达到调调节物料料B进料料大小的的目的。 将物料AA和物料料B输送送到搅拌拌器中后后对其进进行搅拌拌。（2） 控制流程程控制过程程电气设设

35、备的启启动顺序序为:首首先启动动搅拌电电机M33；然后后打开电电磁阀，接接通物料料A的输输送电机机M1、电电子皮带带秤、电电动调节节阀、电电磁流量量计及PPLC的的电源。通过电子子皮带秤秤和电磁磁流量计计的反馈馈信号实实时地调调节M11电机和和电动调调节阀，以以控制物物料A和和物料BB的输送送量。第四章 硬件设设计3.1 硬件系系统构成成原理 根据据系统设设计思想想，可以以构建如如图3.1所示示的硬件件系统框框图：图3.11 硬件件系统框框图其中：（1）控制模块：控制模块由各种开关根据实际的开关需要发出开关量信号，使PLC根据相关开关信号发出相关控制指令。本设计需要的开关主要有手自动装换开关、

36、急停开关、循环启动开关、循环停止开关、手动送A物料开关、手动送B物料开关、手动搅拌开关。（2） 传感器模模块：传传感器模模块主要要是采集集相关部部位的动动态变化化信号，辅辅助PLLC完成成相关过过程的控控制。本本设计所所用的传传感器主主要有液液位传感感器用于于显示搅搅拌器内内液位高高度；称称重传感感器用于于反馈物物料A的的量，从从而控制制物料AA的量；电磁流流量计用用于计量量物料BB的量。（3） PLC :PLLC是本本设计中中的主要要控制元元件，也也是本设设计的重重点和难难点。（4） 物料A的的控制模模块：物物料A的的控制模模块主要要有几部部分组成成,变频频电机MM1主要要用于控控制物料料A

37、的量量；恒速速电机MM2主要要用于将将物料AA送入搅搅拌器。（5） 物料B的的控制模模块：物物料B的的控制模模块也有有几部分分组成，下下料阀YY1主要要是将物物料B送送入下料料管道，电电动调节节阀主要要用于控控制物料料B的量量。（6） 显示模块块：主要要是直观观的显示示搅拌器器内液位位的高度度。3.2 硬件件系统器器件选型型1、PLLC机型型选择PLC 机型选选择的基基本原则则是在满满足控制制功能要要求的前前提下，保保证系统统工作可可靠、维维护使用用方便及及最佳的的性能价价格比。具具体应考考虑的因因素如下下所述。（1）结结构合理理 对于工工艺过程程比较固固定、环环境条件件较好、维维修量较较小的

38、场场合，选选用整体体式结构构的PLLC；否否则，选选用模块块式结构构的PLLC，物物料混合合控制系系统的设设计选用用整体式式结构的的PLCC能够达达到要求求。（2）功功能强、弱弱适当 对于开开关量控控制的工工程项目目，若控控制速度度要求不不高，一一般选用用低档的的PLCC，西门门子公司司的S77-2000系列列机。（3）机机型统一一 PLCC的结构构分为整整体式和和模块式式两种。整整体式结结构把PPLC的的I/OO和CPPU放在在一块印印刷电路路板上，并并封装在在一个壳壳体内，省省去了插插接环节节，因此此体积小小、价格格便宜。但但由于整整体式结结构的PPLC功功能有限限，只适适用于控控制要求求

39、比较简简单的系系统。一一般大型型的控制制系统都都使用模模块式结结构，这这样功能能易扩展展，比整整体式灵灵活。一一个大型型企业选选用PLLC时，尽尽量要做做到机型型统一。由由于同一一机型的的PLCC，其模模块可互互为备用用，以便便备件的的采购和和管理；另外，功功能及编编程方法法统一，有有利于技技术人员员的培训训；其外外部设备备通用也也有利于于资源共共享。若若配备了了上位计计算机，可可把各独独立系统统的多台台PLCC联成一一个多级级分布式式控制相相互通信信，集中中协调管管理。物物料混合合控制系系统控制制要求比比较简单单选择整整体式结结构的PPLC（4）是是否在线线编程PLC的的特点之之一是使使用灵

40、活活。当被被控设备备的工艺艺过程改改变时，只只需用编编程器重重新修改改程序，就就能满足足新的控控制要求求，给生生产带来来很大方方便。PPLC的的编程分分为离线线编程和和在线编编程两种种。离线线编程的的PLCC，其主主机和编编程器共共用物料料混合控控制系统统采用离离线编程程（5）PPLC的的环境适适应性由于PLLC是直直接用于于工业控控制的工工业控制制器，生生产厂家家都把它它设计成成能在恶恶劣的环环境条件件下可靠靠地工作作。尽管管如此，每每种PLLC都有有自己的的环境技技术条件件，用户户在选用用时，特特别是在在设计控控制系统统时，对对环境条条件要进进行充分分的考虑虑。一般般PLCC及其外外部电路

41、路（I/O模块块、辅助助电源等等）都能能在下列列环境条条件下可可靠工作作：温度 工作温温度055，最高高为600储存温度度 -400885湿度 相相对湿度度5%95%(无凝凝结霜)振动和冲冲击 满满足国际际电工委委员会标标准电源 交交流2000V，允允许变化化范围为为-155%15%，频率率为477533Hz瞬瞬间停电电保持ll0mss环境 周围围空气不不能混有有可燃性性、爆炸炸性和腐腐蚀性气气体对于于需要应应用在特特殊环境境下的PPLC，要要根据具具体的情情况进行行合理的的选择。 1）、 PLLC容量量选择 PLLC容量量包括两两个方面面：一是是I/OO的点数数；二是是用户存存储器的的容量（

42、字字数）。PPLC容容量的选选择除满满足控制制要求外外，还应应留有适适当的裕裕量，以以做备用用。根据据经验，在在选择存存储容量量时，一一般按实实际需要要的100%225%考考虑裕量量。对于于开关量量控制系系统，存存储器字字数为开开关量II/O乘乘以8；对于有有模拟量量控制功功能的PPLC，所所需存储储器字数数为模拟拟内存单单元数乘乘以1000。通通常，一一条逻辑辑指令占占用存储储器一个个字。计计时、计计数、移移位及算算术运算算、数据据传输等等指令占占用存储储器两个个字。各各种指令令占存储储器的字字数可查查阅PLLC产品品使用手手册。I/O点点数也应应留有适适当裕量量。由于于目前II/O点点数较

43、多多的PLLC价格格也较高高，若备备用的II/O点点的数量量太多，将将使成本本增加。根根据被控控对象的的输入信信号和输输出信号号的总点点数，并并考虑到到今后的的调整和和扩充，通通常I/O点数数按实际际需要的的10%155%考虑虑备用量量。2）、 I/OO模块的的选择PLC是是一种工工业控制制系统，它它的控制制对象是是工业生生产设备备或工业业生产过过程，它它的工作作环境是是工业生生产现场场。它与与工业生生产过程程的联系系是通过过I/OO接口模模块来实实现的。 通过II/O接接口模块块可以检检测被控控生产过过程的各各种参数数，并以以这些现现场数据据作为控控制器对对被控制制对象进进行控制制的依据据。

44、同时时控制器器又通过过I/OO接口模模块将控控制器的的处理结结果送给给工业生生产过程程中的被被控设备备，驱动动各种执执行机构构来实现现控制。外外部设备备或生产产过程中中的信号号电平各各种各样样，各种种机构所所需的信信息电平平也是各各种各样样的，而而PLCC的CPPU所处处理的信信息只能能是标准准电平，所所以I/O接口口模块还还需实现现这种转转换。PPLC从从现场收收集的信信息及输输出给外外部设备备的控制制信号都都需经过过一定距距离。为为了确保保这些信信息的正正确无误误，PLLC的II/O接接口模块块都具有有较好的的抗干扰扰能力。根根据实际际需要，PPLC相相应有许许多种II/O接接口模块块，包

45、括括开关量量输入模模块、开开关量输输出模块块、模拟拟量输入入模块及及模拟量量输出模模块，可可以根据据实际需需要进行行选择使使用。（1）确确定I/O点数数I/O点点数的确确定要充充分的考考虑到裕裕量，能能方便地地对功能能进行扩扩展。对对一个控控制对象象，由于于采用不不同的控控制方法法或编程程水平不不一样，II/O点点数就可可能有所所不同。（2）开开关量II/O标准的II/O接接口用于于同传感感器和开开关（如如按钮、限限位开关关等）及及控制（开开/关）设设备（如如指示灯灯、报警警器、电电动机起起动器等等）进行行数据传传输。典典型的交交流I/O信号号为2442440V（AAC），直直流I/O信号号为

46、524VV（DCC）。 （3）选选择开关关量输入入模块主主要从下下面两方方面考虑虑：一是是根据现现场输入入信号与与PLCC输入模模块距离离的远近近来选择择电平的的高低。一一般244V以下下属于低低电平，其其传输距距离不宜宜太远。如如12VV电压模模块一般般不超过过10mm，距离离较远的的设备选选用较高高电压模模块比较较可靠。二二是高密密度的输输入模块块，如332点输输入模块块，能允允许同时时接通的的点数取取决于输输入电压压和环境境温度。一一般同时时接通的的点数不不得超过过总输入入点数的的60%。（4）选选择开关关量输出出模块时时应从以以下三个个方面来来考虑：一是输出出方式选选择。输输出模块块有三种种输出方方式：继继电器输输出、晶晶闸管输输出、晶晶体管输输出。其其中，继继电器输输出价格格便宜，使使用电压压范围广广，导通通压降小小，承受受瞬时过过电压和和过电流流的能力力强，且且有隔离离作用。但但继电器器有触点点，寿命命较短，且且响应速速度较慢慢，适用用于动作作不频繁繁的交直流负负载。当当驱动电电感性负负载时，最最大开闭闭频率不不得超过过1Hzz。晶闸闸管