1、.課程設計說明書可編程控制攪拌機的設計:課程設計說明書摘 要攪拌機的控制傳統(tǒng)是采用傳統(tǒng)的動力控制模式，這種控制模式對于現(xiàn)代的高精度的攪拌要求是不適應的，對攪拌材質(zhì)的均勻控制也是難于實現(xiàn)生產(chǎn)要求的，所以，采用了 PLC的控制模式，這種控制模式在操作上是比較簡單實用且比較精準。III目 錄摘 要I1緒論11.1選題的意義11.2 國內(nèi)研究綜述21.3 研究的主要內(nèi)容22基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)總體方案52.1控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能52.2攪拌機控制系統(tǒng)的組成52.3攪拌機控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容62.4攪拌機控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計方案62.5攪拌機控制系統(tǒng)的基本運行原理72.6攪拌機控制系統(tǒng)的需求分析8

2、2.7 攪拌機控制的自動化控制概述82.8本章小結(jié)103基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)的硬件部分113.1攪拌機控制系統(tǒng)的硬件選型113.1.1攪拌機控制系統(tǒng)的PLC選型113.1.2電磁閥的選擇113.1.3紙漿的液位傳感器選擇123.1.4變頻器的選擇133.1.5攪拌電動機的選擇133.2攪拌機系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)143.3攪拌機控制系統(tǒng)的主電路設計143.3.1攪拌機控制系統(tǒng)的檢測電路153.3.2攪拌機控制系統(tǒng)的控制部分163.4本章小結(jié)164攪拌機控制系統(tǒng)的軟件設計174.1攪拌機控制系統(tǒng)的工作流程174.2PLC的I/O分配184.3攪拌機控制系統(tǒng)梯形圖的設計194.3.1系統(tǒng)的啟動停止19

3、4.3.2系統(tǒng)的自動入液控制214.3.3系統(tǒng)的自動加熱部分224.3.4攪拌機出液控制234.3.5檢測電路26附錄 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)程序梯形圖291緒論隨著工業(yè)發(fā)展速度的加快，人們越來越注重科學、穩(wěn)定、簡便以及安全的工業(yè)生產(chǎn)方式。生產(chǎn)方式又依賴于生產(chǎn)機器的穩(wěn)定、可靠、高效的運行，而這樣子的運行是可以通過一定的技術(shù)手段對生產(chǎn)設備進行改善來達到實現(xiàn)的。目前大部分的企業(yè)對液體攪拌系統(tǒng)都是采用繼電器技術(shù)進行控制，這種方法不僅消耗大，而且攪拌效果也很難達到設計要求，這使得企業(yè)的能源和資源不能得到充分的利用。伴隨我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，許多 生產(chǎn)廠商更傾向于自動化生產(chǎn)，在這方面產(chǎn)生了新的市

4、場需求。所以，我們應當對攪拌機技術(shù)水平進行改進升級。在經(jīng)過大量的嘗試和改進后，基于PLC的攪拌機成功研發(fā)出來，它能夠根據(jù)建筑需求混合建筑材料，且有著節(jié)能環(huán)保、高效高產(chǎn)的優(yōu)勢特點。1.1選題的意義近年來隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工廠機器制造業(yè)進程不斷的加快，功能的需求也逐漸增加。攪拌已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)制造不可缺少的部分，由繼電器控制組成的攪拌機，因為系統(tǒng)比較復雜，反應速度也跟不上工序的需求，應此，需要一款更加高效的控制裝置來代替繼電器為主的系統(tǒng)控制。本系統(tǒng)的設計就是將攪拌機工業(yè)化的自動性能進行控制，攪拌機的自動化設計，不但可以對液體攪拌過程的每個部分進行準確的自動控制，并且還能很大程度的降低生產(chǎn)成

5、本，這樣便可以直接的用在現(xiàn)場作業(yè)，對現(xiàn)場人員的要求也不是很高，而且能夠大力提升企業(yè)商家的自動化管理水平，并且一定程度上可以延長生產(chǎn)線的壽命提升流水生產(chǎn)線的工作效率水平，使得企業(yè)廠商在生產(chǎn)經(jīng)營過程減少產(chǎn)品質(zhì)量的不合格數(shù)量。由此可見，新型的攪拌機有著巨大的市場需求和深遠的市場發(fā)展空間。由于工業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)的不斷前進，自動化和智能化越來越多的被用在工業(yè)生產(chǎn)中。很多行業(yè)生產(chǎn)都需要運用到液體攪拌技術(shù)，例如較為常見的食品加工行業(yè)和化學用品生產(chǎn)行業(yè)，在這些行業(yè)，液體攪拌是非常重要的一個工作環(huán)境和操作流程，在產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量有舉足輕重的作用和影響。在進行液體攪拌過程中，最重要關(guān)鍵是對于原材料的精準無誤性，在

6、一定混合比例下能夠使得原材料充分均勻攪拌混合。所以我自動化的攪拌機控制系統(tǒng)不管是從技術(shù)的角度或者發(fā)展的潛力來說都是具有深遠的意義的。希望通過本次設計能夠更加熟悉攪拌機在工業(yè)生產(chǎn)中的作用并且能夠更好地運用。1.2 國內(nèi)研究綜述目前，我國的液體攪拌機控制系統(tǒng)大部分采用傳統(tǒng)的繼電器進行控制，這種方法耗能大，浪費大攪拌效果不好，給工廠浪費很多資金，同時對噪聲污染也很嚴重。而且，在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕的介質(zhì)，以致現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)的自動化水平有了更高的要求。采用PLC實

7、現(xiàn)液體攪拌控制，不但可以對液體攪拌過程的各個環(huán)節(jié)精確控制，而且可以大大降低成本，可直接應用于工業(yè)現(xiàn)場，對現(xiàn)場人員的操作也不高。此外，對攪拌機控制系統(tǒng)進行改進，使它可以靈活的根據(jù)液體的不同而進行混料的濃度調(diào)節(jié)，從而達到節(jié)能環(huán)保，改善工作環(huán)境效果。用PLC對液體混合進行控制，系統(tǒng)的可靠性大大提高且節(jié)省了成本，使液體混合的性價比提高。1.3 研究的主要內(nèi)容本設計主要是基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)，設計步驟如下：(1) 深入對攪拌機結(jié)構(gòu)組成和工作原理進行詳細的了解。(2) 分析攪拌機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)整體的設計思路。(3) 確定好系統(tǒng)的整體控制，根據(jù)控制中要實現(xiàn)的要求進行I/O點數(shù)的設計，

8、再根據(jù)要求選擇PLC型號，編寫I/O分布表或I/O端子的接線圖。(4) 根據(jù)控制要求畫出流程圖，學習使用編程軟件，并且根據(jù)流程圖編寫梯形圖。1.4 本章小結(jié)本章主要包括選題的意義、國內(nèi)研究綜述、研究的主要內(nèi)容、選題的意義主要講述了PLC攪拌機的設計對現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的需求和帶來的方便，通過對選題的意義和國內(nèi)研究綜述的分析制定出研究的主要內(nèi)容，從而進行硬件和軟件的設計。342基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)總體方案2.1控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能隨著世界范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)計算機運用水平不斷提升和自動化應用越來越嫻熟，可編程序控制器，即PLC 在工業(yè)生產(chǎn)過程中的使用已經(jīng)非常常見。同時，伴隨著市場需求的增大和生產(chǎn)規(guī)模的

9、逐步擴大，PLC的應用范圍也越來越大，應用比例也在一步步提升。PLC控制器主要包含5個部分：存儲器、外接端口、中央處理器、輸入端口和輸出端口。在工業(yè)的液體攪拌過程中加入PLC，可以在攪拌過程實現(xiàn)自動化減少員工參與度，同時在一定程度上保證了攪拌工作的穩(wěn)定性和可靠性，即使得液體在PLC 攪拌機下能夠有效均勻的混合。2.2攪拌機控制系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)的主要部分包括PLC、紙漿液位檢測裝置、CPU、電機、現(xiàn)場控制柜以及報警裝置組成。系統(tǒng)控制圖如圖2-1所示。計算機PLC 液位裝置報警裝置 電機圖2-1 攪拌機控制系統(tǒng)示意圖紙漿液位傳送器通過對現(xiàn)場紙漿液位的高度的采集后，并將其轉(zhuǎn)換成電流信號傳給PLC中心

10、分析，PLC依據(jù)現(xiàn)場的狀況以及外部輸入的信號來控制攪拌機系統(tǒng)，并將信號傳送至計算機中心處理，最后再顯示操作指示如操作錯誤及發(fā)出報警。2.3攪拌機控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容液體攪拌系統(tǒng)由攪拌機、進液閥、出液閥三部分構(gòu)成。需要進行攪拌的液體在通過進液閥進入到攪拌機的攪拌部位，接著在攪拌機的啟動工作下進行均勻混合攪拌過程，最后出液閥打開，流出已經(jīng)混合攪拌好的液體材料。需要攪拌的原材料液體在進液過程中如果達到預先設計好的標準液面水平線時，進液閥門能夠自動感應出來及時關(guān)閉閥門阻止液體再流入，且同時能夠根據(jù)需要攪拌的均勻混合濃度靈活設定交辦時間長度。要攪拌混合兩種液體，首先要確定攪拌機內(nèi)無殘留的液體，所以，在控制

11、啟動前，同時讓出液閥打開，然后打開系統(tǒng)啟動鍵，此時進液閥A打開液體進入，當液體在容器中的位置到中限位的時候入液閥門自動關(guān)閉，阻止液體原料再繼續(xù)進入，同時B入液閥門自動打開使得液體能夠從B閥門進入，但是液體的位置在上限位時，液體停止注入，同時電動機開始工作，攪拌均勻后，出液閥C打開混合液體流出，當紙漿液位的位置到下限位時，再使閥C繼續(xù)保持打開的狀態(tài)，使混合液體流干凈，再開始新一輪的循環(huán)。2.4攪拌機控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計方案在圖2-2中，攪拌機系統(tǒng)有三個液體液面自動傳感器，分別為上、中、下三個，在液體原料淹沒它時才會接通并相應停止液體繼續(xù)流入。同時攪拌機系統(tǒng)有三個電磁閥，分別為A電磁閥、B電磁閥

12、和C電磁閥，它們?nèi)齻€相對應是被YV1、YV2、YV3控制，其中M是攪拌電機主機，如下圖所示：圖2-2 攪拌機控制系統(tǒng)示意圖2.5攪拌機控制系統(tǒng)的基本運行原理如圖2-2中所示分為上限位SL1（上）、中限位SL2（中）、下限位SL3(下)3個紙漿液位傳感器，被淹沒時接通信號為ON。電磁閥線圈通電時打開。其中液體A和液體B的進液分別由進液閥A和B控制，混合液體的液出由出液閥C控制。（1）起始操作：為了確保攪拌容器是空的，不殘留前次混合液體，在運行過程中，進液閥門A和進液閥門B都要是關(guān)閉的。只有出液閥C是打開在工作運行的，當攪拌機內(nèi)上次剩余液體原料沒有后，出液閥C關(guān)閉。（2）打開啟動按鈕，進液閥A打開

13、，A液體注入，液體高度持續(xù)上升。 （3）當紙漿液位高度到中限位SL2（中）時，開關(guān)量變?yōu)镺N，A液體立即停止注入，同時打開進液閥B，B液體便開始注。（4）當紙漿液位高度至上限位SL1（上）處，進液閥門B馬上關(guān)閉停止B液體再繼續(xù)進入，之后攪拌電動機開始正常的運行工作狀態(tài)。 （5）電動機帶動攪拌器攪動液體，混合攪拌時間設定60s。（6）當電機攪拌到達設定時間后，電機線圈失電打開，停止工作，此時出液閥C打開，紙漿液位開始下降。（7）當液體高度到下限位SL3(下)處時，出液閥C保持打開狀態(tài)8s，液體繼續(xù)流出，直至攪拌容器放空為止。（8）8s后放液閥門C線圈的開關(guān)閉合，攪拌系統(tǒng)自動下

14、一個工作流程環(huán)節(jié)。（9）停止操作：這個功能是最后一步操作，如果有人按下工作停止這個功能按鍵，系統(tǒng)不會立即停止，而是按照流程需要完成當前的操作直至一個流程結(jié)束方會自動停止操作。2.6攪拌機控制系統(tǒng)的需求分析（1）功能需求控制系統(tǒng)應當有功能強大、效率水平高、可靠性強等幾個重要特性，與此同時還要能輕易實現(xiàn)拓展功能和連接使用步驟簡單容易操作，實時動態(tài)地實現(xiàn)I/O口多樣化的控制、I/O端的選擇性多和實時信號通訊等多個功能；同時，控制系統(tǒng)必須可以實時動態(tài)收集采集相關(guān)信息，確保信息在傳遞過程的暢通性機穩(wěn)定性等。（2）實時動態(tài)需求在攪拌機的生產(chǎn)操作過程中，根據(jù)需要液體原材料的混合進度設計具有實時性能是非常有必

15、要的，特別是在各種材料的混合測量方面，必須要能夠保證所有種類的紙漿液位的動態(tài)精度，可以快速實時地傳遞到傳感器從而進行有效的數(shù)據(jù)薪資采集分析，如果有突然的攪拌濃度等的變動等，控制系統(tǒng)能夠更快的響應做出相應的操作步驟，或關(guān)閉閥門停止工作運動。也就是說，攪拌過程需要有時間長短的限制，控制系統(tǒng)也能夠在一定時間內(nèi)采取行動完成操作。同時。這也要求中央處理器和執(zhí)行器的響應時間要快速。2.7 攪拌機控制的自動化控制概述隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，本設計以PLC作為攪拌機的控制中心，PLC也在一步步的發(fā)展壯大過程中大大提升自身的競爭優(yōu)勢和功能水平。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為企業(yè)生產(chǎn)不可缺少的部分，是名副其實的聚多功能

16、控制于一身的裝置器。由于PLC的主要控制系統(tǒng)具有控制功能完整強大、可靠性能高、性價比高等特點，并且具有順序性、周期性等優(yōu)良工作特征，即成為工業(yè)自動化的首選控制裝置器。根據(jù)實際的應用來分析可編程控制器，且具有以下特點：（1）準確性較高：因為PLC的時間動量是由晶振效果發(fā)生的，所以準確性非常之高，其數(shù)據(jù)儲存范圍也比較寬；并且具有計數(shù)/定時的功能。其內(nèi)部是通過半導體組成的，控制響應速度快，同時信號也不因外界環(huán)境溫度改變而受到影響。（2）裝置體積小：在工業(yè)生產(chǎn)過程中主要運用微處理器和大規(guī)模的集成電路進行組裝，這樣使安裝更加方便，并逐步實現(xiàn)了體積向小型化方向發(fā)展。（3）使用方便：PLC是串行工作，所以不

17、受禁錮，并且I/O控制有很好的傳輸保護模塊與信號調(diào)節(jié)整理模塊；在受熱性能、防塵性能、受潮性能等方面都考慮的非常周全。在不同的控制系統(tǒng)中，當硬件結(jié)構(gòu)的選擇確定后，如果I/O作為很小的變量時，這時只需根據(jù)要求改變對程序做改變即可，并對系統(tǒng)的I/O口連接線做小范圍的調(diào)整，不僅能夠使現(xiàn)場調(diào)試的工作量減少，而且操作也變得靈活簡便。（4）穩(wěn)定性能高：因為PLC的I/O口均采用光電耦合器件，并運用了隔離和抗干擾等方法，使其具有了較強抗干擾的能力，因而能夠工作在惡劣的外界因素下；PLC是無觸點結(jié)構(gòu)，并采用了密封、防塵、防潮的外殼封裝，具有自我診斷的功能和監(jiān)控程序執(zhí)行的功能。（5）通用性能好：由于PLC采用的是

18、模塊化結(jié)構(gòu)，一般有計算機模塊、PID模塊、模擬I/O模塊等，可以用這些模塊靈活的組成要求不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)中，只要選取需要的模塊完成，因而具有較好的通用性能；本課題攪拌機控制系統(tǒng)，是通過紙漿液位變送器對攪拌容器內(nèi)的紙漿液位信號進行實時的采集，并通過A/D轉(zhuǎn)換將信號輸送給CPU進行處理，從而實現(xiàn)PLC對攪拌系統(tǒng)的成功控制。這個新型系統(tǒng)的研發(fā)目的是，確保液體原材料在混合攪拌過程中的準確性以及保證原料的能夠充分的混合。基于PLC的上述優(yōu)點便能夠?qū)崿F(xiàn)和滿足本課題的設計內(nèi)容，所以我選擇攪拌機控制系統(tǒng)為采用西門子的PLC，提高系統(tǒng)的自動化水平。系統(tǒng)的水位，溫度，壓力均可以進行監(jiān)測和控制，減少

19、了人力資源的浪費；變頻器可以根據(jù)實際負荷的大小來調(diào)節(jié)電動機的運轉(zhuǎn)頻率，減少能量的損失；對電動機進行軟啟動，會減小電流和機械的沖擊，使系統(tǒng)設備的使用壽命延長。2.8本章小結(jié)本章主要包括控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能、攪拌機控制系統(tǒng)發(fā)的組成、攪拌機控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計方案、攪拌機控制系統(tǒng)的基本運行原理、攪拌機控制的自動化控制概述、其中攪拌機控制系統(tǒng)的組成包括PLC、紙漿液位檢測裝置、CPU、電機、現(xiàn)場控制柜、以及報警裝置。3基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)的硬件部分3.1攪拌機控制系統(tǒng)的硬件選型根據(jù)上面對于攪拌機系統(tǒng)的了解，控制要求的設定，首先清楚了解系統(tǒng)中會使用到的相關(guān)元件和性能，然后先對整體的硬件結(jié)構(gòu)進行介紹

20、。3.1.1攪拌機控制系統(tǒng)的PLC選型在該系統(tǒng)中，有5個開關(guān)輸入量和7個開關(guān)輸出量。在經(jīng)過綜合拓展性和系統(tǒng)維護兩方面的考慮，可編程控制器的最佳選擇應當是模塊化裝置。因為這個控制系統(tǒng)是一個有連續(xù)性的，所以，這里選擇西門子S7-200 作為本次研究設計的控制部件。S7-200 PLC包括以下6大部分：中央處理單元，即CPU、電源設備、存儲器、外設接口端、輸入接口電路和輸出接口電路、I/O擴展接口。3.1.2電磁閥的選擇由于電磁閥是進出入液體的流通管道，所以必須考慮攪拌液體的種類、化學性質(zhì)、濃度密度等方面進行選擇相應的電磁閥，然后經(jīng)過種種方面比較與選擇，最后該系統(tǒng)的電磁閥決定采用“VF4-

21、25”型。 其中的英文字母“V”代表電磁閥，而英文字母“F”代表的是電磁閥門的耐侵蝕性，阿拉伯數(shù)字“4”產(chǎn)片編號，阿拉伯數(shù)字“25”所表示的是電磁閥口徑的（mm）寬度。 “VF4-25”型電磁閥的主要幾個技術(shù)參數(shù)是： （1）材質(zhì)原料：聚四氟乙烯，英文為PTFE。加入的介質(zhì)：硫酸H2SO4、鹽酸HCL、有機溶劑如乙醇和苯乙烯、化學試劑；（2）介質(zhì)所需要的溫度小于等于150攝氏度、環(huán)境溫度 在-20到+60之間；（3）使用過程的電壓要求：220伏 50赫茲/24伏60赫茲 ；（4）工作功率：2.5千瓦特；（5）操作方式：常閉，接通電源開始工作，關(guān)閉電源停止工作，響應速度快，頻率高。3.1.3紙漿的

22、液位傳感器選擇現(xiàn)在我們先介紹紙漿液位傳感器，在系統(tǒng)設計中采用的是光電式紙漿液位傳感器。導管內(nèi)裝有測量元件，它可以將所測量的液面信號轉(zhuǎn)換成正比于紙漿液位變化的電阻信號，并轉(zhuǎn)換成標準信號輸出。設計中，在攪拌容器中安裝紙漿液位傳感器，監(jiān)測水位情況，并且跟設定上限水位和下限水位做比較，使得相應的線圈動作，發(fā)出信號。首先要求紙漿液位傳感器精準性，可靠性強，其次應選擇抗液體腐蝕能力以及抗老化能力好。最后，本系統(tǒng)決定采用“LSF-2.5”紙漿液位傳感器。英文字母“L”代表光電，英文字母“S”代表傳感器，英文字母“F”代表防侵蝕性，阿拉伯數(shù)字“2.5”代表能夠承受的最大工作壓力。相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)見下文：(1

23、) 工作壓力最高可以達到2.5Mpa；  (2) 工作過程的最高溫限度是125攝氏度； (3) 觸點的使用壽命是100萬次； (4) 觸點的工作功率是70瓦； (5) 開關(guān)電壓是24伏；  切換電流是0.5安。該型號運用了光線的反射和折射，當液體容器沒有液體時，光線經(jīng)過球面?zhèn)鬟f會傳感器；溶液光電探頭的時候，光只能通過棱鏡表面折射，這時候輸出量也會發(fā)生不同的改變，繼電器的工作也隨著輸出量的變化而變化。該設計還采用壓力傳感器，壓力傳感器是一種轉(zhuǎn)換壓力變量，它可以將測量工具所以傳遞的信息標準化規(guī)范化，而且能夠?qū)鬟f出來的信息給連續(xù)函數(shù)關(guān)系施

24、加工作運行壓力。壓力傳感器大部分是使用在產(chǎn)品生產(chǎn)的壓力參數(shù)的測量測算及控制上。在系統(tǒng)中檢測攪拌容器中的液壓，用來與變頻器結(jié)合控制電機，盡量使壓力保持穩(wěn)定。3.1.4變頻器的選擇變頻器是利用功率半導體器件的通斷功能來實現(xiàn)工頻功率轉(zhuǎn)換到另一個頻率功率控制裝置，可以實現(xiàn)交流異步電動機軟啟動和電機轉(zhuǎn)速的頻率控制，提高操作精度，改變功率因數(shù)，過電流/過電壓/過載保護等功能。變頻器使用的時候，根據(jù)液體的液壓大小，都可以對電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。使用變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)速后，因為內(nèi)部有電容濾波，這樣不僅可以減小無功的損耗，而且還增加了電機的有功功率。基于變頻器的各種優(yōu)點，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中加入變頻器對于工廠來說是非常有

25、利的。在本系統(tǒng)的設計中加入變頻器就是要根據(jù)液體的壓力來調(diào)節(jié)電機運轉(zhuǎn)。3.1.5攪拌電動機的選擇三相異步電動機的選擇，主要包括工作功率、種類形式和工作電壓等。（1）功率的選擇根據(jù)攪拌頻率和強度，選擇合理的電動機是運行安全性和經(jīng)濟性重要的保證。一般電機的功率是根據(jù)所需的電動機的輸出功率大小來比較選擇的。連續(xù)運行電動機功率的選擇：在一長期時間下電動機連續(xù)工作運行時所要消耗的功率。對于那些連續(xù)運行的電動機，負載是恒定負載的話，要計算機械功率的產(chǎn)生多大，然后再選擇額定功率的電機應略大于或等于產(chǎn)生機械功率，從而保證經(jīng)濟安全。（當負荷變化時，計算過程就會變得復雜多樣，這時候往往是根據(jù)機械的負荷變化規(guī)律求值計

26、算，然后選擇電機）。（2）種類和型式的選擇從交流、直流、速度、起動性能、機械性能、等方面進行了選型。（3）電壓的選擇  根據(jù)使用現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù)進行選擇。一般的Y系列籠型電機的額定電壓只有380V的等級；而大功率的異步電機則采用的是3/6000V的等級。3.2攪拌機系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)通過對以上元件的了解，設計整個系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。本系統(tǒng)設計主要是以PLC為控制中心，然后通過壓力輸出信號來控制變頻器，從而控制電機。從紙漿液位傳感器、壓力傳感器采集來的狀態(tài)放置在相應的存儲器中，因為PLC只能識別開關(guān)量，所以從相應的存儲器中讀取的狀態(tài)會先轉(zhuǎn)換成為PLC可以識別的信息，然后進

27、行判斷，再輸出相應的信號，比如轉(zhuǎn)速、功率和報警。在紙漿液位傳感器檢測完后，有紙漿液位信息輸出，在壓力檢測完成之后，有相應的輸出信號，通過相同的通信協(xié)議傳遞給變頻器。液位傳感器S7-200CPU 226變頻器壓力傳感器攪拌電機圖3-1水循環(huán)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)連接圖3.3攪拌機控制系統(tǒng)的主電路設計主電路主要由控制電機組成，任務是通過控制電路的作用來完成目標，主電路的支架或下降直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的功能是否齊全，所需的功率充足，響應靈敏等。主電路由工業(yè)380伏三相交流電源線組成，如圖3-2所示。圖3-2 攪拌機控制系統(tǒng)的主電路圖3.3.1攪拌機控制系統(tǒng)的檢測電路控制系統(tǒng)中，檢測控制電路是對系統(tǒng)所要求的環(huán)境

28、參數(shù)的保障，并且對其出現(xiàn)的狀況，提示相應的信號。控制電路的作用是由PLC來實現(xiàn)的，所以，檢測系統(tǒng)的好壞，直接相關(guān)控制系統(tǒng)的可靠度和準確度。本設計的檢測電路主要是通過傳感器來檢測容器中的水位，并輸送液壓。容器中的水位檢測，設定有上限位、中限位和下限位，當高于中限位就會輸出警示進而發(fā)出報警，當高于上限位時也會同樣工作。系統(tǒng)正常運行時，就會向容器中注水，當水量發(fā)生變化時，變頻器根據(jù)對壓力的設定值和壓力傳感器反饋值之差，經(jīng)過PID算法對電機的轉(zhuǎn)速進行控制。對于水位，水壓的數(shù)值的監(jiān)控，以便工作人員更好的進行監(jiān)測。 3.3.2攪拌機控制系統(tǒng)的控制部分攪拌機系統(tǒng)的控制中心就是PLC，對于一個PLC的控制電路

29、，正確的端口分配和接線連接直接關(guān)系著控制程序是否可以按照預先設定的步驟進行，且連接的誤差和連接的分布使得無法識別的設備，甚者導致致命的應用錯誤，造成不必要的損失。在選擇PLC類型的時候首先要確定輸入輸出信號數(shù)量，功能等。按照上述的描述，選擇西門子公司S7-200系列CPU226的PLC，一共有5個數(shù)字量輸入，7個數(shù)字量的輸出，還可帶有7塊擴展模塊，考慮系統(tǒng)的可擴展性和維護方便，可以選擇模塊化的可編程控制器。外部接線圖如下圖3-3所示。圖3-3 PLC外部接線圖3.4本章小結(jié)本章主要是對攪拌機硬件的設計選擇，包括攪拌機控制系統(tǒng)的硬件選型、電磁閥的選型、紙漿的液位傳感器選擇、變頻器的選擇、攪拌電動

30、機的選擇、攪拌系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、攪拌控制系統(tǒng)的主電路設計、攪拌控制系統(tǒng)的檢測電路、攪拌控制系統(tǒng)的控制部分。其中PLC 的選型為西門子S7-200，電磁閥采用VF-25型電磁閥，攪拌電動機的選擇為三相異步電動機。4攪拌機控制系統(tǒng)的軟件設計攪拌機控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于數(shù)字控制器的設計，在原有的系統(tǒng)硬件設計上，實現(xiàn)對系統(tǒng)的信號的快速輸入輸出，其中控制算法大部分是應用單片機的編程。本次畢業(yè)論文主要是經(jīng)過對PIC16F716進行設計研發(fā)，編制 PID程序、速度效果斷開、檢測中斷，來成功實現(xiàn)對攪拌機的速度有效控制。在系統(tǒng)設計過程中，利用模糊控制器，獲取到3個PID參數(shù)表格，系統(tǒng)運行過程中，則根據(jù)傳遞信息過來的速

31、度誤差查詢這3個表格，動態(tài)獲取參數(shù)的增量。并且和前一次的參數(shù)相加就是新的 PID參數(shù)。這個系統(tǒng)是要求能夠快速實時調(diào)節(jié)，對響應速度有極高標準限制，著需要對系統(tǒng)進行程序優(yōu)化深化給勁實現(xiàn)。為了實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運行，還需要增加監(jiān)測功能和報警功能，這需要報警電路完成。本次設計應用結(jié)構(gòu)化的程序設計思想，有獨立性高、接口簡單等優(yōu)勢。4.1攪拌機控制系統(tǒng)的工作流程通過之前對于攪拌機控制系統(tǒng)的分析研究，我們設計出該系統(tǒng)的工藝流程，如下圖4-1所示，從系統(tǒng)的開始，運行方式以及水位、水溫的加熱，能夠清晰的看出整個系統(tǒng)的運行情況，能夠更加明確控制目的。圖4-1 工業(yè)水循環(huán)工藝流程圖4.2PLC的I/O分配通過對工業(yè)

32、水循環(huán)系統(tǒng)運行過程及控制檢測要求的全面分析，采用S7-200系列CPU226型號的PLC對輸入輸出信號進行I/O分配如下圖4-2所示。表4-2系統(tǒng)I/O分配序號設備/信號類型設備名稱信號地址1輸入啟動按鈕SB1I0.02停止按鈕SB2I0.13上限位傳感器I0.24中限位傳感器I0.35下限位傳感器I0.46輸出進液閥A/YV1Q0.07進液閥B/YV2Q0.18出液閥C/YV3Q0.29攪拌電動機MQ0.310加熱指示Q0.411紙漿液位報警指示Q0.512報警鈴Q0.64.3攪拌機控制系統(tǒng)梯形圖的設計根據(jù)上述工作流程圖，我們可將總體設計分為四個模塊進行設計：系統(tǒng)的啟動和停止、系統(tǒng)自動入液控制、系統(tǒng)的自動加溫控制、系統(tǒng)自動出液控制