盐碱分离离心机电气控制系统设计Word文档格式.doc
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4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
三.课程设计的要求
1.所选控制方案应合理,所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求,并且技术先进,安全可靠,操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728-84《电气图用图形符号》、GB6988-87《电气制图》和GB7159-87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。
3.所编写的设计说明书应语句通顺,用词准确,层次清楚,条理分明,重点突出,篇幅不少于7000字。
主要设计条件
1.PLC实验设备若干。
2.参考文献若干。
设计说明书装订顺序
1.课程设计说明书封面。
2.课程设计任务书。
3.说明书目录。
4.正文(按设计内容逐项书写)。
5.参考文献。
6.附录。
7.课程设计评分表。
设计进度安排
1.2015年7月6日上午:
课题内容介绍。
2.2015年7月6日下午:
仔细阅读设计任务书,明确设计任务与要求,收集设计资料,准备设计工具。
3.2015年7月6日~2015年7月10日:
确定控制方案。
绘制搬运机械手电气控制系统的PLCI/O接线图和梯形图,写出指令程序清单。
设计控制系统的工艺图纸。
选择电器元件,列出电器元件明细表。
4.2015年7月9日:
上机调试程序。
5.2015年7月10日:
答辩。
参考文献
[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆:
重庆大学出版社2012
[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆:
[3]刘美俊.电气控制与PLC工应用.北京:
机械工业出版社2014
[4]谢桂林.电力拖动与控制.北京:
中国矿业大学出版社
[5]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册.北京:
水利电力出版社
《电气控制与PLC》课程设计指导小组
2015年7月2日
目录
第一章课程概述………………………………………………1
1.1盐碱分离离心机概况及控制要求…………………………1
1.2设计任务……………………………………………………2
第二章控制方案论证…………………………………………………3
2.1基于PLC控制系统优点……………………………………3
2.2PLC控制电路相对于继电器控制电路的优点……………5
2.3PLC控制电路相对以单片机控制电路的优点……………5
第三章硬件、软件设计……………………………………………6
3.1I/O接线图、功能表图、梯形图设计……………………6
3.1.1I/O接线图设计………………………………………6
3.1.2功能表图设计…………………………………………9
3.1.3梯形图设计……………………………………………10
3.2实验操作板线路连接………………………………………13
3.3程序调试……………………………………………………14
3.4错误分析及解决方案………………………………………14
结束语…………………………………………………………………15
附录……………………………………………………………………17
1.完整梯形图…………………………………………………………17
2.指令表………………………………………………………………20
第一章课题概述
一.盐碱分离离心机概况及控制要求
在氯碱生产中,碱液的蒸发、浓缩过程往往伴有盐的结晶,因此需要采取措施对盐、碱进行分离,目前大部分厂家均采用以离心机为主体的分离系统。
分离过程是一顺序循环的工作过程,共分6个工步:
进料、甩料、选盐、升刀、间歇和清洗,靠6个电磁阀YV1—YV6完成上述工作,并要求5步工作连续循环8次之后方可进入清洗工步,待清洗完毕再进入下一次大循环。
分离过程的工作流程图如图1所示,各电磁阀的状态如表1所示。
图1盐碱分离离心机系统工作流程图
表1盐碱分离离心机电磁阀状态表
二.设计任务
1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图,编写指令程序清单。
2.选择电气元件,编制电气元件明细表。
3.设计操作面板电器元件布置图。
4.上机调试程序
第二章控制方案论证
2.1基于PLC控制系统优点
1.实时性
● 由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提,信号处理时间短,速度快。
● 基于信号处理和程序运行的速度,PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。
● 更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。
2.高可靠性
● 所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离,使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。
● 各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms。
● 各模块均采用屏蔽措施,以防止噪声干扰。
● 采用性能优良的开关电源。
● 对采用的元器件进行严格的筛选。
● 良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采取有效措施,以防止故障扩大。
● 大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余,使可靠性更进一步提高。
3.系统配置简单灵活
● 控制器产品种类繁多,规模可分大、中、小等。
● I/O卡件种类丰富,可根据自控工程实现功能要求不同,而进行不同的配置。
● 满足控制工程需要前提下,I/O卡件可灵活组合。
4.丰富的I/O卡件
控制器针对不同的工业自控工程的现场信号,如:
交流或直流;
开关量或模拟量;
电压或电流;
脉冲或电位;
强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:
按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块;
为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块,等等。
5.控制系统采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型控制器以外,绝大多数控制器均采用模块化结构。
控制器的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
6.价格优势
质优价廉,性价比高。
7.安装简单,维修方便
可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。
各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。
8.控制器实现的功能
逻辑控制
定时控制
计数控制
顺序控制
PID控制
数据计算
通讯和联网
其它:
还有许多特殊功能模块,适用于各种特殊控制的要求,如:
定位控制模块,CRT模块。
2.2PLC控制电路相对于继电器控制电路的优点
1、控制方式上看:
电器控制硬接线,逻辑一旦确定,要改变逻辑或增加功能很是困难;
而PLC软接线,只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。
2、工作方式上看:
电器控制并行工作,而PLC串行工作,不受制约。
3、控制速度上看:
电器控制速度慢,触点易抖动;
而PLC通过半导体来控制,速度很快,无触点,顾而无抖动一说。
4、定时、记数看:
电器控制定时精度不高,容易受环境温度变化影响,且无记数功能;
PLC时钟脉冲由晶振产生,精度高,定时范围宽;
有记数功能。
5、可靠、维护看:
电器控制触点多,会产生机械磨损和电弧烧伤,接线也多,可靠、维护性能差;
PLC无触点,寿命长,且有自我诊断功能,对程序执行的监控功能,现场调试和维护方便。
2.3PLC控制电路相对以单片机控制电路的优点
1、单片机控制:
优点,经济实惠,成本相对较低;
缺点,用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差,故障率高,不易扩展,对环境依赖性强,开发周期长,而且,此次设计为盐碱分离,有很强的腐蚀性,所以不应选择单片机控制。
2、PLC是经过几十年实际应用中检验过的控制器,其抗干扰能力强,故障率低,易于设备的扩展,便于维护,开发周期短。
对于大型工业生产,一般选择PLC而非单片机。
总之,由于PLC控制相对于继电器控制有更大的优势,所以最终方案确定为PLC控制技术,由于系统控制规律是顺序控制,后一工步的工作条件是以前一工步的完成为前提的,所以此次设计采用了PLC的复位置位的顺序控制梯形图编程。
第三章硬件、软件设计
3.1设计和绘制PCI/O接线图、功能表图和梯形图,编写指令程序清单。
1)PCI/O接线图
根据盐碱分离离心机系统工作流程图,PLC控制系统的输入信号有:
启动、停止,两者均为单操作开关(占两个输入点)。
PLC控制系统的输出信号有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个点,输出用了6个点。
可得出I/O接口分配图如下:
输入
输出
启动SB1(X0)
进料阀接触器KM1(Y1)
停止SB2(X1)
洗盐阀接触器KM2(Y2)
化盐阀接触器KM3(Y3)
升刀阀接触器KM4(Y4)
母液阀接触器KM5(Y5)
熟盐水阀接触器KM6(Y6)
PLC选型:
根据盐碱分离离心机系统示意图,控制系统选用FX2N-48MR,I/O点数各为24点,可以满足控制要求且留有充足的裕量。
FX2N系列是小形化,高速度,高性能和所有方面都是相当开FX系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入出16~25点的独立用途外,还可以适用于多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
FX2N系列PLC如下图:
FX2N系列PLC特点:
(1)系统配置既固定又灵活在基本单元上连接单元或扩展,可进行16~256点的灵活输入出组合。
在基本单元,扩展单元上可分别连接扩展模块,还可连接Fxon系列扩展模块。
(2)