基于PLC的鹽堿分離離心機設(shè)計

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摘 要 本次課程設(shè)計的課題是基于PLC的鹽堿分離離心機。介紹了PLC在鹽堿分離離心機電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用。重點介紹了加工工藝要求、PLC功能流程圖設(shè)計和PLC軟件設(shè)計。對鹽堿分離離心機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的控制達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)計工作的結(jié)尾，還對本次設(shè)計的鹽堿分離離心機電氣控制系統(tǒng)進行了上機調(diào)試，保證了設(shè)計的正確、可靠。 關(guān)鍵詞：PLC 鹽堿分離離心機 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………………………………………………………………………………5 （四）PLC的基本結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………6 （五）PLC的工作原理…………………………………………………………………………7 第二章．鹽堿分離離心機的方案設(shè)計 ……………………………………………….9 （一）鹽堿分離離心機的控制要求…………………………………………………………..9 （二）鹽堿分離離心機的工作原理…………………………………………………………..10 第三章．硬件的設(shè)計……………………………………………………………………….11（一）PLC的選型……………………………………………………………………………….11 （二）選用FX2N系列PLC的原因…………………………………………………………….12 （三）參數(shù)的計算………………………………………………………………………………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…………………………………………………………………………19 (一)鹽堿分離離心機的順序功能圖………………………………………………………….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……………………………………………………………………………………….26 前 言 大部分廠家均采用離心機為主體的分離系統(tǒng)。其分離機的電氣控制系統(tǒng)主要由定時器、中間繼電器和堂壓器等部分構(gòu)成。但是體積大、造價高、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)計的電子系統(tǒng)。以其可靠性高、抗干擾能力強、改造容易、方便等優(yōu)點，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。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(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)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 （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增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(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)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(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)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、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 1、可靠性高，抗干擾能力強 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平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，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)故障時可及時發(fā)出警報信息。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。這樣，整個系統(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。同一系列不同機型的PLC功能基本相同，可以互換，還可以根據(jù)控制要求進行擴展。 4、功能完善，適應(yīng)面廣 PLC不僅可以完成邏輯運算、技術(shù)、定時和算術(shù)運算功能，配合特殊功能模塊還可實現(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、一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機群、多條生產(chǎn)線；可以現(xiàn)場控制，也可遠距離控制。在大系統(tǒng)控制中，PLC可以作為下位機與上位機或同級的PLC之間進行通信，完成數(shù)據(jù)處理和信息交換，實現(xiàn)對整個生產(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，并且設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 6、設(shè)計施工周期短 使用PLC完成一項控制工程時，在系統(tǒng)設(shè)計完成以后，現(xiàn)場控制柜等硬件的設(shè)計及現(xiàn)場施工和PLC程序設(shè)計可以同時進行。PLC的程序設(shè)計可以先在實驗室模擬調(diào)試，等程序設(shè)計好后再將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、時間繼電器、計數(shù)器等低壓電器，因此整個設(shè)計、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)控制計算機，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現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(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，都采用計算機結(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）擴展接口。 １、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、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投入運行時，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)運行，直到停止運行。 為了進一步提高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CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 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投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(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。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，才是PLC的真正輸出。 第二章 鹽堿分離離心機的方案設(shè)計 1、鹽堿分離離心機的控制要求 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個工步:進料、甩料、洗鹽、升刀、間歇、清洗。6個工步的實現(xiàn)靠6個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次后方可進人清洗工步，待清洗完畢后再進入下一次大循環(huán)。其中進料工步由進料閥和母液閥通電，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 鹽堿分離離心機的工藝流程圖 對應(yīng)的6個工步的各個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、鹽堿分離離心機的工作原理 鹽堿分離離心機的原理 ：當(dāng)含有細小顆粒的懸浮液靜置不動時，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)中沉降時還伴隨有擴散現(xiàn)象。擴散是無條件的絕對的。擴散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴散越嚴(yán)重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運動。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。因為顆粒越小沉降越慢，而擴散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機產(chǎn)生強大的離心力，才能迫使這些微?？朔U散產(chǎn)生沉降運動。 離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，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、堿進行分離，目前大部分廠家采用以離心機作為主體的分離系統(tǒng)。分離過程為一個順序循環(huán)工作過程，工分6個工步，靠進料閥、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,首先進料,5s后甩料,延時5s后，洗鹽，5s后升刀，再延時5s后間歇，間歇時間為5s，之后進行重復(fù)進料、甩料、洗鹽、升刀、間歇工序，重復(fù)8次后進行洗鹽，20s后再進入下一次大循環(huán)。 第三章．硬件的設(shè)計 （一）PLC的選型 根據(jù)鹽堿分離離心機的工藝流程圖，控制系統(tǒng)選用FX2N-32MR-001，I/O點數(shù)各為16點，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、速度最高的微型PLC。 除輸入出16～25點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，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．高速運算； 6．使用于多種特殊用途； 7．外部機器通訊簡單化； 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 最大負載 電阻負載 2A/1點；8A/4點共享；8A/8點共享 0.3A/1點 0.8A/4點 0.5A/1點 0.8A/4點 感性負載 80VA 15VA/AC 100V 30VA/AC 200V 12W/DC24V 燈負載 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 機械隔離 光電晶閘管隔離 光電耦合器離驅(qū)動時LED燈亮 動作顯示 繼電器通電時LED燈亮 光電晶閘管驅(qū)動時LED燈亮 光電耦合器隔離驅(qū)動時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 目 FX2N-32MR-001 電源電壓 AC100～240 50/60HZ 允許瞬間斷電時間 對于10ms以下的瞬間電壓，控制動作不受影響 電源保險絲 250V 3.14A,∮520mm 電力消耗/（VA） 35 40(32E 35) 傳感器 無擴展部件 DC24V 250mA以下 有擴展部件 DC5V 基本單元290mA 擴展單元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:0~55℃,儲存時: －20 ~ ＋70℃ 環(huán)境濕度 35% ~89%RH(不結(jié)露)使用時 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 允許瞬間斷電時間 對于10ms以下的瞬間斷電,控制動作不受影響 電源保險絲 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)的計算 PLC型號： 本設(shè)計中PLC選用的是三菱FX2n系列， 本設(shè)計中有輸入/輸出點是3輸入/7輸出 考慮到15％的備用點 則需輸入點：2*（1+15%）=2.3，取整數(shù)3 輸出點：6*（1+15%）=6.9 取整數(shù)7 所以選用FX2n－32MR的PLC 拖動電動機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是電動機額定功率 K是經(jīng)驗系數(shù)一般取1～1.4 UN是電動機額定電壓 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)計中采用繼電器輸出，輸出端為感性負載接在繼電器的線圈上。因設(shè)計共需要2個輸入點和7個輸出點，輸入點接X000、X001兩點，輸出接Y000、Y001、Y002、Y003、Y004、Y005六點。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 （一）鹽堿分離離心機的順序功能圖 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)計法編程。由鹽堿分離離心機的工藝流程圖可知鹽堿分離離心機的工作步數(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表示進料工步，在該工步中控制進料閥、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為定時器，CO為控制小循環(huán)次數(shù)的計數(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，其常開觸點閉合，進入清洗工步。  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點數(shù)，根據(jù)輸入輸出點數(shù)以及功能要求選則FX2N-32MR型PC機完全滿足控制系統(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行仿真，對程序進行檢驗。經(jīng)檢驗輸入的程序無誤后,經(jīng)過轉(zhuǎn)換，點擊寫入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,以便觀察程序運行中各指示燈的亮與滅的情況,方便檢查程序是否達到要求,最后將PLC置于運行模式,運行程序,開始操作。 程序的仿真與調(diào)試采用6個指示燈L0，L1，L2，L3，L4，L5分別代表6個電磁閥，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（進料閥）、Y004（母液閥）接通的指示燈L0,L4亮.T0計時器同時開始計時。T0計時到，L0滅。T1計時器同時開始計時，指示燈L4亮。T1計時到，代表Y001（洗鹽閥）指示燈L1亮，此時的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計時器同時開始計時。T2計時到，L1滅,代表Y002（化鹽閥）、Y003（升刀閥）的指示燈L2,L3亮，T3計時器同時開始計時。T3計時到，L2，L3亮,T4計時器同時開始5s間歇計時間。T4計時到，給計數(shù)器計數(shù)一次，由于沒有達到設(shè)計要求8次，所以重復(fù)進行進料、甩料、洗鹽、升刀、間歇工序。當(dāng)?shù)?次循環(huán)結(jié)束后，T4記時時間到，計數(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T5開始計時，20s后又進入下一次大循環(huán)。 從運行情況來看，該套控制系統(tǒng)方案設(shè)計完全滿足鹽堿分離中分離機處理工藝的要求。通過仿真圖可看出程序是正確的，可以達到系統(tǒng)控制的要求。也就是說本次的設(shè)計比較成功。 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗的缺乏，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，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 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)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計等整個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，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計。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 [1] 王柄實 機床電氣控制. 北京：機械工業(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)題及實驗指導(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)計法[J]．機床與液壓，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] 張進秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實例. 北京：機械工業(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