基于PLC的鹽堿分離離心機(jī)設(shè)計(jì)

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摘 要 本次課程設(shè)計(jì)的課題是基于PLC的鹽堿分離離心機(jī)。介紹了PLC在鹽堿分離離心機(jī)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了加工工藝要求、PLC功能流程圖設(shè)計(jì)和PLC軟件設(shè)計(jì)。對鹽堿分離離心機(jī)的控制各程序間的聯(lián)系編制相應(yīng)PLC程序?qū)ζ淇刂苼硗瓿善涓鞑襟E和工序，加以不斷調(diào)試從中選取最佳途徑以使鹽堿分離離心機(jī)的控制達(dá)到能很好工作的最佳狀態(tài),提高其性能與穩(wěn)定性。 在設(shè)計(jì)工作的結(jié)尾，還對本次設(shè)計(jì)的鹽堿分離離心機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了上機(jī)調(diào)試，保證了設(shè)計(jì)的正確、可靠。 關(guān)鍵詞：PLC 鹽堿分離離心機(jī) 目 錄 第一章．PLC的概述……………………………………………………………………….4 （一）PLC的定義………………………………………………………………………………4 （二）PLC的產(chǎn)生與發(fā)展………………………………………………………………………4 （三）PLC的特點(diǎn)………………………………………………………………………………5 （四）PLC的基本結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………6 （五）PLC的工作原理…………………………………………………………………………7 第二章．鹽堿分離離心機(jī)的方案設(shè)計(jì) ……………………………………………….9 （一）鹽堿分離離心機(jī)的控制要求…………………………………………………………..9 （二）鹽堿分離離心機(jī)的工作原理…………………………………………………………..10 第三章．硬件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….11（一）PLC的選型……………………………………………………………………………….11 （二）選用FX2N系列PLC的原因…………………………………………………………….12 （三）參數(shù)的計(jì)算………………………………………………………………………………15 （四）主電路……………………………………………………………………………………17 （五）控制電路（外部接線圖）………………………………………………………………17 第四章.軟件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………19 (一)鹽堿分離離心機(jī)的順序功能圖………………………………………………………….20 （二）地址分配表……………………………………………………………………………..21 （三）PLC控制系統(tǒng)的梯形圖…………………………………………………………………22第五章．系統(tǒng)的調(diào)試……………………………………………………………………….23 結(jié)束語.....................................................................25 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………….26 前 言 大部分廠家均采用離心機(jī)為主體的分離系統(tǒng)。其分離機(jī)的電氣控制系統(tǒng)主要由定時(shí)器、中間繼電器和堂壓器等部分構(gòu)成。但是體積大、造價(jià)高、安裝和維修比較麻煩。而可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、改造容易、方便等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為電氣控制線路的首選。因此對原有的繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，使其線路大大簡化、可靠性能的提高，滿足了在激烈的市場環(huán)境下立于不敗之地的迫切需求。 第一章．PLC的概述 （一）PLC的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 （二）PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 產(chǎn)生：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。 1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 1971年，日本研制出第一臺DCS-8 1973年，德國研制出第一臺PLC 1974年，中國研制出第一臺PLC 發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 （三）PLC的特點(diǎn) 1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2、編程簡單，使用方便 PLC的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，這種語言直觀易懂并且深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蚬δ軋D語言(Sequential Function Chart，SFC),使編程更為簡單方便。 3、通用性好，組合靈活 PLC是通過軟件來實(shí)現(xiàn)控制的。同一臺PLC可用于不同的控制對象，只需改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，充分體現(xiàn)了靈活性和通用性。 各種PLC都有各自的系列化產(chǎn)品。同一系列不同機(jī)型的PLC功能基本相同，可以互換，還可以根據(jù)控制要求進(jìn)行擴(kuò)展。 4、功能完善，適應(yīng)面廣 PLC不僅可以完成邏輯運(yùn)算、技術(shù)、定時(shí)和算術(shù)運(yùn)算功能，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)定位控制、過程控制和數(shù)字控制等功能。PLC既可以控制一臺電機(jī)、一條生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線；可以現(xiàn)場控制，也可遠(yuǎn)距離控制。在大系統(tǒng)控制中，PLC可以作為下位機(jī)與上位機(jī)或同級的PLC之間進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)處理和信息交換，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)過程的信息控制和管理。 5、體積小、功耗低 由于PLC是采用半導(dǎo)體集成電路制成的，因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 6、設(shè)計(jì)施工周期短 使用PLC完成一項(xiàng)控制工程時(shí)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場控制柜等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工和PLC程序設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行。PLC的程序設(shè)計(jì)可以先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，等程序設(shè)計(jì)好后再將PLC安裝在現(xiàn)場統(tǒng)調(diào)。 由于PLC用軟件取代了繼電一接觸控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等低壓電器，因此整個(gè)設(shè)計(jì)、安裝、接線的工作量大大減少。 7、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （四）PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也各不相同，但基本構(gòu)成是一樣的，都采用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)：（如下圖1.4所示）都以微處理器為核心，通過硬件和軟件的共同作用來實(shí)現(xiàn)其功能。PLC主要有6部分組成：CPU（中央處理器）、存儲器、輸入/輸出（I/0）接口電路、電源、外設(shè)接口、輸入/輸出（I/0）擴(kuò)展接口。 １、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。 ２、中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 ３、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 ４、輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選用電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 圖1.4 PLC結(jié)構(gòu)示意圖 （五）PLC的工作原理 1.掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)一位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O區(qū)中對應(yīng)一位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這和立即輸入有些區(qū)別。 3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 第二章 鹽堿分離離心機(jī)的方案設(shè)計(jì) 1、鹽堿分離離心機(jī)的控制要求 加工工藝要求與電磁閥狀態(tài)表：鹽堿分離離心機(jī)的分離過程是一順序循環(huán)的工作過程（如圖2.1所示）。按加工工藝的要求共分為6個(gè)工步:進(jìn)料、甩料、洗鹽、升刀、間歇、清洗。6個(gè)工步的實(shí)現(xiàn)靠6個(gè)電磁閥的通電配合來完成。從工藝流程圖可知，只有前5步工作做連續(xù)循環(huán)8次后方可進(jìn)人清洗工步，待清洗完畢后再進(jìn)入下一次大循環(huán)。其中進(jìn)料工步由進(jìn)料閥和母液閥通電，甩料工步由母液閥通電，洗鹽工步由洗鹽閥和母液閥通電，升刀工步由化鹽閥、升刀閥、母液閥通電，間歇工步由母液閥通電，清洗工步由洗鹽閥和熟鹽水閥通電。 圖2.1 鹽堿分離離心機(jī)的工藝流程圖 對應(yīng)的6個(gè)工步的各個(gè)電磁閥通斷電的狀態(tài)（如表2.2所示） 表2.2 各電磁閘的狀態(tài)表 2、鹽堿分離離心機(jī)的工作原理 鹽堿分離離心機(jī)的原理 ：當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動時(shí)，由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會上浮。微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。像紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。 此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無條件的絕對的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微?？朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動。 離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。 系統(tǒng)工作原理：在氯堿的生產(chǎn)中，堿液的蒸發(fā)、濃縮過程往往伴著鹽的結(jié)晶。因此需要對鹽、堿進(jìn)行分離，目前大部分廠家采用以離心機(jī)作為主體的分離系統(tǒng)。分離過程為一個(gè)順序循環(huán)工作過程，工分6個(gè)工步，靠進(jìn)料閥、洗鹽閥、化鹽閥、升刀閥、母液閥、熟鹽水閥完成上述過程，各閥的動作如下表所示。當(dāng)系統(tǒng)啟動時(shí),首先進(jìn)料,5s后甩料,延時(shí)5s后，洗鹽，5s后升刀，再延時(shí)5s后間歇，間歇時(shí)間為5s，之后進(jìn)行重復(fù)進(jìn)料、甩料、洗鹽、升刀、間歇工序，重復(fù)8次后進(jìn)行洗鹽，20s后再進(jìn)入下一次大循環(huán)。 第三章．硬件的設(shè)計(jì) （一）PLC的選型 根據(jù)鹽堿分離離心機(jī)的工藝流程圖，控制系統(tǒng)選用FX2N-32MR-001，I/O點(diǎn)數(shù)各為16點(diǎn)，可以滿足控制要求且留有充足的裕量。 FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。 除輸入出16～25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。(FX2N系列PLC如圖3.1所示)。 圖3.1 FX2N系列PLC （二）選用FX2N系列PLC的原因 1．系統(tǒng)配置即固定又靈活； 2．編程簡單； 3．備有可自由選擇，豐富的品種； 4．令人放心的高性能； 5．高速運(yùn)算； 6．使用于多種特殊用途； 7．外部機(jī)器通訊簡單化； 8．共同的外部設(shè)備。 FX2N-32MR-001型PLC的輸入技術(shù)參數(shù)（如表1所示）。 輸入電壓 輸入電源 輸入ON電流 輸入OFF電源 輸入阻抗 輸入隔離 輸入響應(yīng)時(shí)間 X000～7 X010以內(nèi) X000～7 X010 以內(nèi) X000～7 X010 以內(nèi) X007～7 X010 以內(nèi) DC24V 7mA 5mA 4.5mA 3.5mA ≦1.5mA ≦1.5mA 3.3kΩ 4.3kΩ 光電絕緣 0～60ms可變 注：輸入端X0～X17內(nèi)有數(shù)字濾波器，其響應(yīng)時(shí)間可由程序調(diào)整為0～60ms。 表1 FX2N-32MR-001的輸入技術(shù)參數(shù) FX2N-32MR-001型PLC的輸出技術(shù)指標(biāo)（如表2所示）。 項(xiàng)目 繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出 外部電源 AC250，DC30V以下 AC85～240V DC5～30V 最大負(fù)載 電阻負(fù)載 2A/1點(diǎn)；8A/4點(diǎn)共享；8A/8點(diǎn)共享 0.3A/1點(diǎn) 0.8A/4點(diǎn) 0.5A/1點(diǎn) 0.8A/4點(diǎn) 感性負(fù)載 80VA 15VA/AC 100V 30VA/AC 200V 12W/DC24V 燈負(fù)載 100W 30W 1．5W/DC24V 開路漏電流 -- 1mA/AC 100V 2mA /AC 200V 0.1mA以下/DC24V 響應(yīng)時(shí)間 OFF到ON 約10ms 1ms 0.2ms以下 ON到OFF 約10ms 最大10ms 0.2ms以下 電路隔離 機(jī)械隔離 光電晶閘管隔離 光電耦合器離驅(qū)動時(shí)LED燈亮 動作顯示 繼電器通電時(shí)LED燈亮 光電晶閘管驅(qū)動時(shí)LED燈亮 光電耦合器隔離驅(qū)動時(shí)LED燈亮 表2 FX2N-32MR-001的輸出技術(shù)指標(biāo) FX2N-32MR-001型PLC的電源技術(shù)參數(shù)（如表3所示）。 項(xiàng) 目 FX2N-32MR-001 電源電壓 AC100～240 50/60HZ 允許瞬間斷電時(shí)間 對于10ms以下的瞬間電壓，控制動作不受影響 電源保險(xiǎn)絲 250V 3.14A,∮520mm 電力消耗/（VA） 35 40(32E 35) 傳感器 無擴(kuò)展部件 DC24V 250mA以下 有擴(kuò)展部件 DC5V 基本單元290mA 擴(kuò)展單元690mA 表3 FX2N-32MR-001的電源技術(shù)參數(shù) 為保證其工作的穩(wěn)定，要注意其正常工作下的條件，它的一般及電源技術(shù)指標(biāo) （如表4所示）。 環(huán)境溫度 使用時(shí):0~55℃,儲存時(shí): －20 ~ ＋70℃ 環(huán)境濕度 35% ~89%RH(不結(jié)露)使用時(shí) 抗振 JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 10 ~55Hz 0.5mm(最大2G)3軸方向各2h(但用DIN導(dǎo)軌安時(shí)0.5G) 抗沖擊 JIS C0912 標(biāo)準(zhǔn) 10G 3軸方向各3次 抗噪聲干擾 用噪聲仿真器產(chǎn)生電壓為1000Vp-p,噪聲脈沖寬度為1us,周期為30了~ 100Hz的噪聲,在此噪聲干擾下PLC工作正常 耐壓 AC1500V 1min 所有端子與接地端之間 絕緣電阻 5M歐以上(DC500V兆歐表) 使用環(huán)境 無腐蝕性氣體,無塵埃 電源電壓 AC100 ~ 240V 50/60Hz 允許瞬間斷電時(shí)間 對于10ms以下的瞬間斷電,控制動作不受影響 電源保險(xiǎn)絲 250V 3.15A, 直徑: 520mm 電力消耗/(V.A) 35 傳感器電源 DC24V 250mA 以下 表4 一般及電源技術(shù)指標(biāo) （三）參數(shù)的計(jì)算 PLC型號： 本設(shè)計(jì)中PLC選用的是三菱FX2n系列， 本設(shè)計(jì)中有輸入/輸出點(diǎn)是3輸入/7輸出 考慮到15％的備用點(diǎn) 則需輸入點(diǎn)：2*（1+15%）=2.3，取整數(shù)3 輸出點(diǎn)：6*（1+15%）=6.9 取整數(shù)7 所以選用FX2n－32MR的PLC 拖動電動機(jī)M： 5.5kW、AC380V、11.6A、1440r/min。 熔斷器FU： IFU≧2.5IN 其中：IFU是熔斷器熔體的額定電流 IN是電動機(jī)的額定電流 IFU≧2.5*11.6+2*11.6=52.2A 所以熔斷器選用RT14—63型號。 熱繼電器： IRT=(0.95～1.05)IN 其中：IRT是熱繼電器的額定電流 IN是電動機(jī)的額定電流 IRT=(0.95～1.05)*11.6=11.02A～12.18A 所以熱繼電器選用JR16—20/3D型號。 接觸器： IC=PN／（KUN） 其中：IC是接觸器觸頭電流 PN是電動機(jī)額定功率 K是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)一般取1～1.4 UN是電動機(jī)額定電壓 IC=5.5*1000/[（1～1.4）*380]=10.33A～14.47A 所以接觸器選用CJ10—20型號。 指示燈HL： 0.25W,DC24V. 電磁閥Y1: 100mA,AC220V （四） 主電路 （五）控制電路（外部接線圖） 本設(shè)計(jì)中采用繼電器輸出，輸出端為感性負(fù)載接在繼電器的線圈上。因設(shè)計(jì)共需要2個(gè)輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，輸入點(diǎn)接X000、X001兩點(diǎn)，輸出接Y000、Y001、Y002、Y003、Y004、Y005六點(diǎn)。Y000接KM1線圈、Y001接KM2線圈、Y002接KM3線圈、Y003接KM4線圈、Y004接KM5線圈、Y005接KM6線圈。(PLC外部接線如下圖所示。) PLC外部接線圖  第四章．軟件的設(shè)計(jì) （一）鹽堿分離離心機(jī)的順序功能圖 根據(jù)工步及工步轉(zhuǎn)換條件可知，后一工步開始是以前一工步完成為前提的，這是一種典型的順序控制，非常適宜使用順序控制設(shè)計(jì)法編程。由鹽堿分離離心機(jī)的工藝流程圖可知鹽堿分離離心機(jī)的工作步數(shù)和轉(zhuǎn)換條件。根據(jù)工步轉(zhuǎn)換的方向，這是典型的單序列結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的順序功能圖（如下圖所示）。圖中S0表示初始狀態(tài)，PLC上電作好工作準(zhǔn)備；$20表示進(jìn)料工步，在該工步中控制進(jìn)料閥、母液閥動作的輸出繼電器Y0、Y4有輸出；$21表示甩料工步，在該工步中控制母液閥動作的輸出繼電器Y4有輸出；$22表示洗鹽工步，在該工步中控制洗鹽閥、母液閥動作的輸出繼電器Y1、Y4有輸出；$23表示升刀工步，在該工步中控制化鹽閥、升刀閥、母液閥動作的輸出繼電器Y2、Y3、Y4有輸出；$24表示間歇工步，在該工步中控制母液閥動作的輸出繼電器Y4有輸出；$25表示清洗工步，在該工步中控制洗鹽閥、熟鹽水閥動作的輸出繼電器Y1、Y5有輸出。TO—T6為定時(shí)器，CO為控制小循環(huán)次數(shù)的計(jì)數(shù)器，一次小循環(huán)結(jié)束后，C0的當(dāng)前值加1，沒有循環(huán)8次，CO的當(dāng)前值小于8，返回$20工步，進(jìn)行下一次小循環(huán)；當(dāng)小循環(huán)8次后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值8，其常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)入清洗工步。  系統(tǒng)的順序功能圖 （二）地址分配表 根據(jù)控制任務(wù)要求，可以算出I/O點(diǎn)數(shù)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)以及功能要求選則FX2N-32MR型PC機(jī)完全滿足控制系統(tǒng)要求。I/O地址分配（如表4.2所示）。 輸入 輸出 啟動按鈕 X000 進(jìn)料閥 Y000 停止按鈕 X001 洗鹽閥 Y001 化鹽閥 Y002 升刀閥 Y003 母液閥 Y004 熟鹽水閥 Y005 表4.2 I/O地址分配表 （三） PLC控制系統(tǒng)的梯形圖 第五章．系統(tǒng)的調(diào)試 用三菱PLC教學(xué)軟件FX-TRN-BEG-C進(jìn)行仿真，仿真界面如圖5所示。 圖5 仿真截圖 把程序輸入仿真軟件里對其進(jìn)行仿真，對程序進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)輸入的程序無誤后,經(jīng)過轉(zhuǎn)換，點(diǎn)擊寫入PLC。將編譯好的程序下載至PLC上(程序要確保編譯無錯誤，否則無法下載),打開監(jiān)控,以便觀察程序運(yùn)行中各指示燈的亮與滅的情況,方便檢查程序是否達(dá)到要求,最后將PLC置于運(yùn)行模式,運(yùn)行程序,開始操作。 程序的仿真與調(diào)試采用6個(gè)指示燈L0，L1，L2，L3，L4，L5分別代表6個(gè)電磁閥，通過指示燈的亮與滅來顯示電磁閥的動作情況.調(diào)試過程如下： 按下啟動按鈕X0,代表Y000（進(jìn)料閥）、Y004（母液閥）接通的指示燈L0,L4亮.T0計(jì)時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)。T0計(jì)時(shí)到，L0滅。T1計(jì)時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)，指示燈L4亮。T1計(jì)時(shí)到，代表Y001（洗鹽閥）指示燈L1亮，此時(shí)的L4一直還處于亮的狀態(tài)即Y004（母液閥）還是打開的狀態(tài)，T2計(jì)時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)。T2計(jì)時(shí)到，L1滅,代表Y002（化鹽閥）、Y003（升刀閥）的指示燈L2,L3亮，T3計(jì)時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)。T3計(jì)時(shí)到，L2，L3亮,T4計(jì)時(shí)器同時(shí)開始5s間歇計(jì)時(shí)間。T4計(jì)時(shí)到，給計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，由于沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求8次，所以重復(fù)進(jìn)行進(jìn)料、甩料、洗鹽、升刀、間歇工序。當(dāng)?shù)?次循環(huán)結(jié)束后，T4記時(shí)時(shí)間到，計(jì)數(shù)器使得L1和代表Y005（熟鹽水閥）的指示燈L5亮，開始洗鹽。同時(shí)T5開始計(jì)時(shí)，20s后又進(jìn)入下一次大循環(huán)。 從運(yùn)行情況來看，該套控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)完全滿足鹽堿分離中分離機(jī)處理工藝的要求。通過仿真圖可看出程序是正確的，可以達(dá)到系統(tǒng)控制的要求。也就是說本次的設(shè)計(jì)比較成功。 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏，難免有許多考慮不周全的地方。如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及在一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師伍老師。伍老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩伍老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在編程方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)。我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我那么多的專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝。 參考文獻(xiàn) [1] 王柄實(shí) 機(jī)床電氣控制. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [2] 宮淑貞．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社．2002 [3]楊長能，林小峰．可編程序控制器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，1996． [4]陸秀令，張松華．PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法[J]．機(jī)床與液壓，2∞l4，(4)：15O一151． [5] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.4 [6] 張進(jìn)秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6 [7] 丁 偉.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.7 [8] 汪志鋒.可編程控制器原理與應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社，2004.2 [9] 左健明. 控制工程基礎(chǔ)及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.10 [10] 張萬忠,周淵深. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 化學(xué)工業(yè)出版社, 2001.4 22 第 頁共26頁