两料全自动称重搅拌系统.docx

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两料全自动称重搅拌系统

目录

摘要1

1.PLC管理系统分析2

1.1系统初步调查2

1.2新系统逻辑模型2

1.3系统安全性方面分析3

1.4设计要求3

1.5系统功能方面分析4

2.PLC工作系统设计说明5

2.1PLC的选型5

2.2工作流程图设计5

2.3I/O分配表6

2.4接口电路图7

2.5PLC接地处理7

2.6布线的抗干扰措施与强烈干扰环境中的隔离措施7

2.7操作盘8

2.8PLC控制8

3.系统安全、故障分析9

3.1故障查找9

3.2故障处理9

3.3硬件故障一般处理10

3.4主要故障处理10

结束语12

参考文献13

摘要

本文主要阐述了在生产管理中PLC控制程序的设计思想和程序编制。

可编程控制器是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。

基性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域。

而PLC在物料混合的应用上也非常的广泛,在材料配置,医药生产中的应用由为突出。

其中医药生产中对物料的精确配比和混合的充分性显得格外重要。

本文依照各种医药生产需要，对两物料料全自动称重搅拌系统PLC控制程序制作编程，实现顺序控制和循环控制。

对机器的设计更是选用了双料带输送，使不同的料同时进入混合搅拌仓，在机器未开始搅拌前，物料就已经混合了一定的程度，从而缩短了搅拌时间，减少了能耗损失。

PLC根据操作按钮、感应器信号，控制机械运动部件进行相应的操作。

对现在化流水线生产上有着十分重大意义和广泛的应用，作为PLC控制技术,是为了更好地解放生产力、发展生产力，使人的工作量、工作强度得到极大的减少，从而减少生产成本、提高效益，加强企业的市场竞争力。

且对于医药生产,对物料的配比和混合的程度有更高的要求。

[关键词]PLC自动化控制

1.PLC管理系统分析

1.1系统初步调查

经过企业的初步调查，在生产工艺过程中，需要将各种原料按照一定的比例配成混合物料，配比的准确性及配料系统的可靠性都将直接影响产品的质量和企业的经济效益。

其缺点是给料量的大小完全靠操作人员的经验或人式跑盘的结果来决定，配比误差大，浪费程度高,操作人员劳动强度大、耗时较多易疲劳，自动化水平极低，因此实现高精度自动配料对式企业生产具有重要的意义。

1.2新系统逻辑模型

新系统的逻辑模型是根据所学自动化生产方式建立的，以全自动、半自动、手动模式为目标来生产控制的。

通过PLC控制系统建立编辑逻辑，按自身生产需要，可选择三种运作模式：

全自动、半自动、手动模式，然后机械设备安照所选模式进行工作，同时工作人员随时进行检测，以防止生产中可能出现的问题，最后产品输出。

其大致工作理念如图1所示：

图1系统模式

1.3系统安全性方面分析

对于一个新的控制系统来说，全安性能方面要有着可靠的保障。

PLC作为一款比较成熟的软件，在企业生产中有着广泛的应用，说明它本身的性能是十分优越的。

在此两料全自动搅拌控制系统中，停止按钮SB2可以一键全部停止,起到一定的安全保障。

在自动化集成工作中，工作人员可以利用此按钮马上制止设备的误动作，并可以及时做出相对应的调整，使机械设备恢复正常的工作。

1.4设计要求

图2系统实物图

设计工作流程说明:

按下启动按钮→喂料振动器1

（2）同时启动,料进入称重仓→感应器1

（2）都为“1”→喂料振动器1

（2）停止，同时送料带1

（2）启动,10秒后→清料振动器1

（2）启动→料进入混合搅拌仓→当感应器M都为“1”时→搅拌器启动→感应器H都为“1”→清料振动器停止,送料带3启动5秒后,送料带1和2停止→10秒后排料门打开→感应器L都为“0”时，搅拌器、排料门关闭→100秒后送料带3停止,一周期结束。

1.5系统功能方面分析

PLC不管是控制系统还是操作系统都有着不可比拟的优越性，因为它系统功能十分健全。

此次两料全自动搅拌控制系统主要是以中间继电器、TIM时间继电器控制操作的，有着良好的逻辑性能。

PLC可编程控制器，能够简单扼要的对各种生产操作进行有效的控制。

两料全自动称重搅拌的操作重视高精度的配料控制，正是适合PLC控制的操作。

对于生产过程中的给料配比通过传感器的信号传感，对PLC程序的控制有着很高的要求。

周全的顺序控制、运动控制、定时控制、循环控制是整个系统操作的关键。

顺序控制：

在生产过程中离不开顺序操作，它是PLC最基本、最广泛的应用领域，用来取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制对两料全自动称重搅拌的基本控制。

运动控制：

在机械加工行业，PLC与计算机数控集成在一起，用以完成机床的运动控制，并通过传感器的传感信号随时随地的调整机床的运动。

定时控制：

PLC内部一定数量的定时器通定时器指令对控制过程中需要定时处理的操作部件进行定时操作，它使得操作系统更具灵活性的实用性。

循环控制:

PLC采用循环扫描方式工作，每个扫描周期都按顺序把每项任务处理一次，并集中进行I/O处理。

通过以上几个方面的说明，可以看出在PLC控制系统中有着完备功能应用性。

系统的优越性能很好的完成生产技术中的各项指标，从而大大节约操作人员的时间和工作量，并且能做到精确的配比、搅拌充分和资源更节省,是一种高效的控制生产方式。

在市场环境竞争下，谁的成本更低、谁的质量越好、谁的效率最高，谁就能取得市场的认同，才能在激烈的竞争中获得更多的优势。

为此，对两料全自动控制称重搅拌的操作有着十分充足的理由去实现PLC系统控制。

2.PLC工作系统设计说明

2.1PLC的选型

由于该程序较为简单,指令条数较少,所以选用OMRONCPM1A-30CDR-A-V1型PLC.

2.2工作流程图设计

图3工作流程图

由上图可以看出两料全自动搅拌称重控制系统的工作流程。

当PLC上电系统启动后，机器中喂料器就开始工作，所搅拌的物料开始下放，在称重仓会逐渐加多。

经过一段时间后，无聊将附在称重仓上的两个感应器覆盖（即物料的体积达标）时便会对PLC输出信号，PLC将控制系统进行下一步，这时，对应感应器信号输出的喂料振动器停止工作，且对应皮带启动,经过十秒后，清料振动器工作，物料开始下放到对应传送皮带上。

将物料送入搅拌仓,当物料将附在仓壁上的感应器M覆盖时,同样对PLC输出信号控制搅拌器启动开始搅拌,物料继续进入搅拌仓,当物料将附在仓壁上的感应器H覆盖时,PLC控制送料带3工作,且10秒后排料门打开,物料开始排出搅拌仓,当物料上表面低于感应器L的感应区时开始计时,100秒后送料带3停止,物料运送完毕；且开始启动喂料振动器开始第二个循环。

由此可知，此程序只要紧要一次启动可以，PLC可以控制其自动循环运行。

2.3I/O分配表

输入

输出

输入原件

端子号

作用说明

输出原件

端子号

作用说明

SB1

00000

启动SB1

KM1

01000

喂料振动器1

SB2

00001

停止SB2

KM2

01001

喂料振动器2

SQ1

00002

感应器1

KM3

01002

清料振动器1

SQ2

00003

感应器2

KM4

01003

清料振动器2

SQH

00004

感应器H

KM5

01004

送料带1

SQM

00005

感应器M

KM6

01005

送料带2

SQL

00006

感应器L

KM7

01006

送料带3

SQK

00007

料空感应器

KM8

01007

排料门

21002

备用触点

KM9

01100

搅拌器

21003

备用触点

Q

01101

红绿指示灯

21004

备用触点

21000

备用触点

21005

备用触点

21001

备用触点

在设备的长期使用中，会出现人为的、非人为的损坏，为考虑到设备可能出现的损坏，特留出几个备用触点。

2.4接口电路图

图4I/O接口电路

2.5PLC接地处理

良好的接地是保证PLC可靠性工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。

PLC的接地线与设备的接地端相连，接地线的截面积应不小于2mm2，接地电阻要小于100Ω。

为了有效抑制加在电源和输入、输出端的干扰，应给PLC接上专用的地线，接地点应与动力设备的接地点分开；如果达不到这种要求，也必须做到与其它设备公共接地，接地点要尽量靠近PLC，严禁PLC与其他设备串联接地。

2.6布线的抗干扰措施与强烈干扰环境中的隔离措施

动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应用分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应用采用双绞线连接。

PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量信号线也要分开敷设。

模拟量信号的传送采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应用单独敷设，以防外界信号干扰。

交流输出线和直流输出不要用同一个根电缆，输出线应尽量远离高电压线和动力线。

I/O输入接线一般不要超过30m，但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

I/O输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。

I/O输出端接线分为独立输出和公共输出。

在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用于同一类型、同一电压等级的电源。

采用继电器输出，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的工作寿命，因此使用电感性负载时应选择工作寿命较长的继电器。

2.7操作盘

按照以上两个措施，更好的做好单周期物料混合的操作盘。

操作盘有两个按钮，一个控制电源一个控制PLC程序的运行与停止。

2.8PLC控制

接通电源,按下开始按钮00000,PLC内部继电器20000接通输入并自锁,整个系统开始工作。

初始工作,通过20000输入，01000、01000开始工作，料开始进入称料仓。

经过一段时间后，附在称重仓仓壁上的感应器SQ1、SQ2达到额定值时。

所产生的感应信号输入PLC，PLC发出指令控制对应的送料带启动。

当SQ1和SQ2都达到额定值时开始计时，10秒后，清料振动器KM3和KM4开始工作并自锁，料进入混合搅拌仓。

当料将混合搅拌仓仓壁上的感应器M覆盖，使感应器M向PLC发送信号，PLC输出搅拌器启动信号，搅拌开始搅拌混合。

料继续进入搅拌仓，当料的值达到感应器M的额定值，送料带3启动并计时器开始计时，10秒后，搅拌仓的排料门打开，开始排料。

当搅拌仓中混合料低于一定量时,感应器L输入信号,一方面计时器开始计时,100秒后停止搅拌并关闭排料门；另一方面启动喂料振动器开始第二次循环。

喂料料仓定部有料空感应器,当仓内有料时,红绿指示灯显示为绿色,程序正常运行,当任意一个料仓内无料时,红绿指示灯显示为红色,并断开喂料振动器启动,机器暂停。

3.系统安全、故障分析

3.1故障查找

一般来讲，PLC由控制器模块、I/O模块、通信模块、网络模块、接口模块五大模块组成。

而控制器模块是整个PLC系统的核心，故障现象一般会通过控制器反映出来。

RUN指示灯：

熄灭，没有任务在运行，控制器处于编程方式或测试方式；绿色，有一个或多个任务在运行，控制器处于RUN方式。

I/O指示灯：

熄灭，没有组态I/O通信；绿色，与所有组态设备通信正常；绿色闪烁，有一个或多个设备未响应；红色闪烁，没有与任何设备通信；控制器故障。

OK指示灯：

熄灭，要连接电源；绿色闪烁，可恢复故障；红色闪烁，控制器故障、清除故障、清除内存；更换控制器；绿色，控制器正常工作。

指示灯：

熄灭，未激活；绿色，正在接收数据或传送数据。

红绿指示灯:

显示红色时，某个喂料仓中料不足；显示绿色,机器正常运行。

3.2故障处理

一般来讲，控制器主要检测三种故障类型：

硬件故障、主要故障和次要故障。

硬件故障：

控制器硬件产生故障。

控制器将被关闭，用户必须修理或更换控制器。

主要故障：

一种硬件或指令故障。

产生故障时将置位主要故障位并处理逻辑故障程序以试图清除故障条件。

如果故障逻辑程序不能清除故障，将停止执行逻辑程序，控制器停车，输出进入组态状态。

3.3硬件故障一般处理

（1）先关闭控制器电源，重新上电；

（2）重新加装程序；

（3）再次运行程序。

如果连续遇到硬件故障，则需更换控制器。

系统总线路的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、温度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。

所以在系统设计的处理系统故障的时候要考虑到空气温度和湿度、尘埃等因素对设备的破坏。

对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使用PLC的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对硬件造成损害。

3.4主要故障处理

主要故障影响程序的运行，如果故障不能清除，控制器将进入故障模式并关闭。

主要故障包括：

①指令执行，当执行逻辑程序时出现问题。

②其它情况，如电源掉电、I/O模块故障、模式转换等。

主要故障中，I/O模块检测不到或连接I/O模块失败是比较常见的。

用户可以将模块组态成一旦模块与控制器丧失连接，即在控制器产生一个主要故障。

每一个I/O模块都有一个指示出现故障的状态位。

用户的控制应用程序应监控这些状态位。

如果产生了任何故障，用户应用程序应该采取适当措施。

PLC最大的薄弱环节在I/O端口。

PLC的技术优势在于其I/O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。

要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，送行要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，结主要干扰源要进行隔离或处理。

结束语

本次系统设计从系统的初步调查、应用系统、新系统逻辑模型、系统安全性方面分析，按照设计要求量身设计本次PLC控制系统。

系统主要以单周期运行来设计的，正确选择控制电路电压种类及大小、设置必要的联锁，使运动部件的动作顺序、各动作按照设计要求和控制要求来实现自动化运行。

对于整个PLC控制，我做了较为详细的文字、图解说明，从工作流程图能简单明了的看出系统的使用方法，方便工作人员的作参考使用。

为保证系统长期有效的动作，我还对系统可能出现的问题进行重要的故障分析，以便发生故障的时候能及时处理和解决。

此次课程设计题目虽然不是怎么新颖，但是在这次的设计中我全心全意的投入其中，认真的搜集资料，仔细的思考。

在参考资料的基础上进一步提高自己的设计，对自己的严格要求，独立思考。

通过这次的设计，使我了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

通过本次课程设计使我复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。

电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，在设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程。

在此过程中学会培养从事设计工作的整体观念。

参考文献

1.王永华.《现代电气控制及其PLC应用技术》北京航空航天大学出版社，2008

2.于广庆.可编程控制器原理记系统设计，北京：

清华大学出版社，2004

3.郑瑜平.可编程控制器.北京：

北京航空航天大学出版社，1995

4.高鸿斌，孔美静，赫孟合.西门子PLC与工业控制网络应用.北京：

电子工业出版社，2006

5.景林，郭建刚.可编程控制器网络技术及应用.北京：

中国林业出版社，2000

6.高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：

人民邮电出版社，2004

7.邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京：

机械工业出版社，2002