可调配比的三种液体混合监控系统设计
摘要：现如今，工业生产的全自动操作系统已经成为一种趋势，可调配比的多种液体混合监控系统设计更得到了快速的发展。在最原始的加工处理过程中，几种液体要人为来操作将其进行处理来倒入混合装置中。这种工作方式效率太低，随着自动化控制系统发展越来越先进，多种液体混合装置已经被设计的更可靠，更简单用来满足当下的生产需求。
本文中，我以三种液体的混合罐装控制为，以一定的比例对三种液体进行混合，电动机搅拌后将液体倒出。该控制系统的设计可以任意设置三种液体的比例，以适应不同情况下的工业生产。设计采用三菱公司的FX3U PLC来实现设计要求。
关键词：多种液体，混合装置，自动控制，PLC
Design of multi-liquid mixing monitoring system with adjustable ratio
Abstract：Nowadays, the fully automatic operating system of industrial production has become a trend, and the design of multi-liquid mixing monitoring system with adjustable ratio has been developed rapidly. In the most primitive processing processes, several liquids are handled artificially to be poured into the mixing device. This method of work is too inefficient, and as automated control systems develop more advanced, a variety of liquid mixing devices have been designed to be more reliable and simpler to use to meet current production needs. In this paper, I have three liquid mixing tank control for a certain proportion of the three liquid mixing, motor mixing will be poured out after the liquid. The design of the control system can be arbitrarily set the proportion of three liquids to adapt to different circumstances of industrial production. Mitsubishi FX3U PLC was adopted to realize the design requirements.
Keywords:Keywords multi-liquid, mixing device, automatic control, PLC
目 录
一、引言 - 2 -
1.1课题研究的背景及意义 - 2 -
1.1.1课题研究的背景 - 2 -
1.1.2课题研究的意义 - 1 -
1.2课题研究的目标 - 1 -
二、硬件设计 - 3 -
2.1 液体混合装置组成 - 3 -
2.2 PLC控制系统设计 - 4 -
2.2.1 设计步骤 - 4 -
2.2.2控制要求分析 - 5 -
2.2.3 I/O地址分配 - 6 -
2.2.4系统状态转移图 - 7 -
2.2.5 状态编程 - 8 -
2.2.6 系统电路图 - 9 -
2.3 搅拌电机的选择 - 11 -
2.3液位传感器的选择 - 12 -
2.4 电磁阀的选择 - 13 -
2.5 触摸屏的选择 - 15 -
三、 软件设计 - 17 -
3.1 程序框图 - 17 -
3.2 FX系列PLC特殊功能模块 - 18 -
3.3 模拟量输入模块选型 - 19 -
3.4 人机交互界面 - 22 -
3.5 监控界面设计 - 23 -
3.6 程序设计 - 25 -
3.6.1 系统准备 - 25 -
3.6.2 液体注入处理 - 26 -
3.6.3 搅拌机工作 - 27 -
3.6.4 混合液体排放 - 27 -
3.6.5 模拟量处理 - 28 -
四、 结论 - 29 -
致谢 - 34 -
参考文献 - 35 -
一、引言
1.1课题研究的背景及意义
1.1.1课题研究的背景
最初的的可编程序控制器的英文名字为Programmable Logic Controller（可编程序逻辑控制器），简称为PLC，主要适用于代替传统的继电器-接触器控制系统。随着PLC技术的更新换代，它的功能变得日益丰富。1980年，美国电器总制造商商会（NEMA)给了它一个全新的名称“Programmable Controller”，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer，PC）的简写名称相重复，所以仍然引用最早期的名称PLC来表示可编程序控制器，但这并不意味着PLC只是单纯的具有逻辑功能。
PLC以微处理器为基础，结合了电子计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。它是“专门在工业环境下应用而设计”的计算机。这种计算机采用了“面向用户指令”，所以才方便编程。他可以完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等相关操作，还具备“数字量和模拟量的输入/输出控制”的能力。PLC具有很强的通用性、方便使用、适应面广、很高可靠性、抗干扰能力强和编程简单等优势，已经成为目前工业自动化领域方面使用次数最多的控制设备，并跃居为工业自动化三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）的首位。
1.1.2课题研究的意义
随着科学技术不断的发展，人们的生活已经与自动化密不可分，工业生产方面就更是如此。PLC属于计算机的一种，更是为了工业生产而专门设计的。在现今微处理器、计算机和通信技术飞速发展的条件下，可编程序控制器PLC在工业生产方面的地位也越来越高并已经得到了广泛的应用，本课题是采用PLC来实现多种液体的混合搅拌。这次设计主要考虑的是3种液体的不同比例的混合，同时也考虑到不同状态下的连续与关联，对ABC三种液体进行混合控制操作。这次设计的的意义在于：通过对plc编程来实现控制目的，一是能达到节省人力物力，减少自身成本的目的；二是程序的合理性、全面性和可靠性可以是液体的混合搅拌变得更加可靠，减少了工作时过多的维修时间。
1.2课题研究的目标
1.分析液体混合装置控制要求，正确绘制系统状态转移图，掌握状态三要素和单流程的状态编程方法。
2.独立完成液体混合装置控制系统的安装、调试与监控。
3.结合自己的专业知识，达到精进自己的个人能力目的，让自己对PLC技术应用有更深的了解。
一、选题简介、意义
可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统,起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统,随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种功能,是名副其实的多功能控制器。由PLC 为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。整个设计过程是按思想工艺流程设计,为设备安装、运行和保护检修服务。
对于本课题来说,如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级,新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似,以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量,系统的可靠性要高,人机交互界面友好,应具备数据储存和分析汇总的能力。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
（一）主要内容：
1.理解PLC的编程方法,熟悉并使用PLC完成其他的设计,建立系统逻辑的知识体系。
2.硬件的研究。用以前所学知识全面系统的对硬件进行设计并设有保护器件。
3.软件的研究。用PLC程序开发实现了设计、调试、等功能。
4.以可编程控制器为核心,熟悉并利用组态王软件对其所应用的程序进行模拟动态画面显示。
（二）拟解决的主要问题：
1.要求完成三种及以上液体的混合。
2.通过上位机界面可实现液体配比输入和调节，可实现运行状态实时监控。
3.设计控制方案，选择PLC型号及液位传感器等元器件型号。
4。编写PLC控制程序，上机位程序。
5.完成系统的模拟调试。
（三）预期目标：
1.希望通过这次毕业设计,能够让自己对PLC有更深刻的更系统的了解。
2.综合自己的专业知识,让自己对学过的知识加深印象,进行一次全面性的复习。
3.锻炼动手和动脑的能力,让自己的思维更加的慎密。
4.通过设计要让自己多学一些和本设计有关的知识,以及多种软件的应用和操作
（四）研究步骤
本课题的工作步骤分为四个阶段：
第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；
第二阶段：完成系统硬件设计与上位机界面功能设计；
第三阶段：完成软件设计和系统联调；
第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。
参考文献
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