DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 题目:多种液体混合监控系统设计 学院: 机械电子工程学院 专业: 自动化 学号:

080304102 学生姓名: 陈思 指导教师: 赵亚琴 职称: 副教授 二O一二年五月十八 日摘要在医药、食品、化工等工业生产中,多种液体混合在生产中起到十分重要的作用.

液体混合的均匀和准确性是体现产品质量的关键,采用PLC设计混合液体自动控制系统能够极大的提高液体含量的控制效率,提高生产的效率,自动化程度高. 本课题的主要目的是液体混合,按要求添加各种液体、混合加热实现自动控制功能.监控系统是基于MCGS组态的PLC液体混合控制系统,以PLC作为控制核心拥有自动混合三种液体的功能,液面传感器可以检测到储藏罐中液面的情况从而按顺序控制A,B,C这三种液体的进入量,经过加热、搅拌后20s放出混合的液体.同时采用我国自主研发的MCGS组态软件来模拟液体混合的过程. 本课题设计中主要是对PLC的选型,外部接线图,工艺流程图和画出梯形图,从而在GX_Developer中输出符合要求的指令表,并且在GX_Developer与GX.Simulator中仿真调试.最后在MCGS组态中设计模拟的工作界面,实现仿真调试. 关键词: 液体自动混合,可编程控制器PLC,MCGS组态软件 Abstract In medicine, food, chemical and other industrial production, a variety of liquid mixing play an important role in the production. Uniformity and accuracy of the liquid mixture is the key to reflect the quality of products, the use of PLC design mixed liquid automatic control system can greatly improve the efficiency of the control of the liquid content, improve production efficiency and high degree of automation. The task is to achieve the liquid mixing device. According to the requirements of various liquid system, adding liquid in arrange, mixing and heating and other automatic control function .Monitoring system based on MCGS configuration software named PLC liquid mixture control system, with PLC as control system'

s core, the system can mix three liquids automatically, liquid level sensor can detect the liquid level in the storage tank, according to this the system can control A, B, C three liquid enter quantity sequentially, after heating, stirring and mixing about 20s, the system release liquid. At the same time, using our configuration software MCGS, which is independently researched and developed by our country, to simulate the liquid mixing process. This subject design is mainly to select the PLC, draw the external wiring diagram, process flow chart and the ladder diagram, and then according to the requirements we can develop the instruction sheet in the GX_Developer, and in GX_Developer and GX.Simulator simulation debugging. Finally,in the MCGS configuration, simulating the design of the interface, realizing of simulation debugging. Key words: automatic liquid mixing, programmable logic controller PLC, MCGS configuration software 目录前言1

第一章PLC及液体混合的PLC控制

2 1.1 课题研究背景和研究意义

2 1.2 国内外同类系统研究的现状

3 1.3 本论文的研究内容

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第二章工作过程分析

4 2.1 工艺过程

4 2.2控制要求

5 2.3总体设计方案

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第三章基于FX2N的液体混合实际控制系统设计

8 3.1 硬件选型

8 3.1.1 PLC的选型

8 3.1.2 液面传感器的选择

8 3.1.3 温度开关

9 3.1.4加热器

9 3.1.5搅拌电机

9 3.2 I/O分配表

10 3.3 外部接线图

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第四章系统软件设计

12 4.1软件流程图设计

12 4.2 程序运行说明

13 4.3 程序调试及仿真

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第五章基于MCGS的虚拟混合液位控制系统设计

18 5.1组态的介绍

18 5.2组建系统工程

18 5.3构建的属性设置

19 5.3.1定义数据变量

19 5.3.2脚本程序编写

21 5.4综合测试

21 致谢24 参考文献

25 附录A

26 附录B

29 前言现今,我们的生活工作环境有越来越多的称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务着,可编程控制器的应用十分之广泛,它在通信设备,工业控制,信息处理,家用电器等测控制领域都扮演者着十分重要的角色.而在现今医药、食品、化工等行业中,多种液体混合是必不可少的工序,而且也是生产过程中十分重要的组成部分.传统的由人工操作和半自动化控制的液体混合精度不高、控制不可靠、生产效率不高,同时生产环境时常会很恶劣,对人员安全有威胁.因此,有必要进行液体混合自动控制的开发设计满足现今的工业生产要求.采用PLC设计混合液体自动控制系统,利用PLC为主构成的控制可靠性高,控制功能好,性价比高,操作简单易上手的特点,不但能够极大的提高了各种液体含量的控制效率,而且可以提高生产的效率,自动化程度很高,对于恶劣环境也有极高的抗性. 作为一个自动化专业的大学生必须掌握好可编程控制器方面的知识.在这次的毕业设计中我选择的是基于MCGS组态的PLC多种液体混合监控系统.MCGS是应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件,包括组态环境和运行环境两个部分.这款软件的组态环境和运行环境都可以在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行,而且容易上手,功能简洁,对于开关控制及画面切换实现起来比较容易,建立数据库比较直观简单.我们可以方便的用其来模拟液体混合的各个过程. 如今的工业控制中,一个界面简洁直观的检测平台能给我们带来更多的便捷,MCGS组态软件和PLC联合应用,可以组成比较好的监控系统.而且还可以使用手头上的计算机资源,在其上面通过组态软件的界面和功能来模仿现场控制的对象,进行PLC的虚拟控制,这些都是很方便并且具有实质上意义的.

第一章PLC及液体混合的PLC控制 1.1 课题研究背景和研究意义 过去,汽车生产的流水线的自动控制系统大多数都是由继电器控制装置构成的.随着生产的高速发展,汽车型号更新的速度越来越快,更新周期也是日益缩短,而每当汽车的改型都会导致继电器控制装置的重新设计和安装.这样经常地重新设计和安装,大大的增加了生产的消耗和周期,为了改变这样的情况,美国通用汽车公司在公开招标,要用新的控制装置取代继电器控制装置,可编程控制器的产生也正是顺应了当时的生产要求.1969 年,美国数字设备公司研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上的试用获得了成功.这种新型的工业控制装置凭借其简单易懂,操作方便,可靠高,灵活,体积小,寿命长等一堆的优点,很快地在美国其他工业领域推广应用.而到了1971 年,已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业. 而在医药、食品、化工等工业生产中,多种液体混合在生产中起到十分重要的作用[1].液体混合的均匀和准确性是体现产品质量的关键,传统的由人工操作的液体混合装置在许多方面有不足之处,多种液体混合是典型的工艺流程,以前使用大量的中间继电器[2],出故障的几率高,控制动作延迟缓慢,设备稳定性能差,各种液体成分混合的精确度不高,操作过程很复杂,会产生大量的不良产品或者是废料,这样一来使得产品的加工成本上升,企业的效益严重遭到影响[3].对于大型的工业液体混合控制使用继电接触器的控制方式的系统,系统的硬件接线和改造维护都很不方便[4].分散的设备,恶劣的环境,很大的噪音,这些过往的控制方法已经渐渐不能满足现今的工业自动化的控制要求.可编程序控制器可以说是专门为在工业环境下面应用从而设计的一种数字运算操作的电子装置[5],用当前工业自动化控制领域的先进技术可编程序控制器PLC代替继电接触器控制系统应用在液体混合系统中可以改善以上情况[6].而采用PLC设计混合液体自动控制系统,不但能够极大的提高液体含量的控制效率,而且可以提高生产的效率,自动化程度高,对于恶劣环境也能适应.因此,多种液体混合的PLC控制具有一定的实用范围.将PLC运用到液体混合中,组成一种可编程液体混合控制器,只要编制好梯形图控制程序,经检查正确无误后送到可编程控制器中运行,控制器输出端就可以驱动设备自动混合液体,其各种液体之间的混合,混合后的液体加热搅拌都可以实现自动完成,这就是可编程控制器的杰作[7]. 现今企业的液体混合监控系统中使用PLC对容器中的液面高度进行监控,它的设备花费的投资少,自动化程度还很高,出现问题还可以在线修改[8],灵活性非常强.再加上PLC在回路调节和组态画面的功能不断改善,对电源要求较低,抗干扰能力也很出众,极大地提高了生产保障,使得企业都很乐意使用其作为控制系统[9].简单、易用、精确、适应性强等特点突出了PLC在液体混合监控系统中的优势. PLC的广泛应用及其产生的效益令人瞩目,同时广大客户也需要PLC的系统控制,由此在液体混合监控系统中的PLC控制就显得极其重要[10]. 1.2 国内外同类系统研究的现状 现今世上大部分的自动液体混合装置的控制系统的构成主要有三种方法:用工业计算机作为控制器、用单片机作为控制器、用可编程控制器作为系统控制器[11].为了帮助企业实现更可靠、更简单的多种液体混合的自动控制,液体混合自动配料就是一个值得不断发展的课题. 美、德等工业发达国家对灌装机行业推出的一系列新的政策,已经成为其重要的产业之一[12].而对于灌装机来说,多种液体混合控制和精确输出是体现这类产品性能的关键[13],液体混合时控制更简单便捷能为生产节约更多的人力资源,而混合的精确度越高则能提升........