基于现场总线多种液体自动混合装置系统设计

1、成绩 课程设计报告 题 目 基于现场总线的多种液体自动混合装置系统设计课 程 名 称 院 部 名 称 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 课程设计学时 指 导 教 师 摘要 随着经济的发展和社会的进步，各种工业自动化的不断升级，对于工人的素质要求也逐渐提高。其中在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合在加工，是其中最为常见的一种。 在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际

2、生产中需要更精确、更便捷的控制装置。 本次设计的题目是“基于现场总线的几台多种液体自动混合装置系统设计”，此次设计主要内容包括：工作过程分析，I/O分配，梯形图，指令表，接线图，电气原理图及情况说明, 经过多次修改和调试，最终实现题目要求。 本文通过对“基于现场总线的几台多种液体自动混合装置系统设计”的分析，解决了按下启动按钮SB1，液体A阀门打开，液体A流入容器，当液面到达SQ3时，SQ3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门；当液面到达SQ2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门；当液面到达SQ1时关闭阀门C，搅匀电动机开始搅匀；搅匀电动机工作1min后停止搅动，加热炉开始加热，当加热到一定温度

3、后，温度传感器T接通，混合液体阀门Y4打开，开始放出混合液体等控制问题，实现了控制装置根据液位不同时状态自动转换的的任务。关键词：液位控制；PACsystems RX3i；程序设计目 录1、绪论 21.1课题背景 21.2设计目的与要求 21.3实践器材 2 2、PAC systems RX3i系统 32.1简介 32.2电源模块 42.3CPU模块42.4数字量输入模块42.5数字量输出模块42.6以太网通信模块5 3、系统设计53.1实践原理及电路73.2控制要求84、 程序设计及调试84.1硬件配置84.2程序流程图94.3 I/O分配表95、程序的运行与模拟106、总结与心得体会167

4、、参考文献16附录17 1.绪 论 1.1 课题背景 随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。 但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具有配料精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课

5、题。 随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。1.2 设计目的及要求1复习PLC的基本指令。2 掌握PLC与外围控制电路的实际接线。3 掌握PLC延时指令的应用。4 掌握模拟模块的使用。5掌握以太网通讯模块IC695ETM001的使用。1.3实践器材1 GE PACSystems RX3i可编程控制器实验台 二台2 PLC-85010混合液体演示装置 二块3 连接导线 若干2 PAC systems

6、 RX3i2.1简介 PAC Systems RX3i控制器是创新的可编程自动化控制器PAC Systems家族中最新增加的部件。它是中、高端过程和离散控制应用的新一代控制器。如同家族中的其它产品一样，PAC Systems RX3i的特点是具有单一的控制引擎和通用的编程环境，提供应用程序在多种硬件平台上的可移植性和真正的各种控制选择的交叉渗透。使用与PAC Systems RX7i相同的控制引擎，新的PAC Systems RX3i在一个紧凑的、节省成本的组件包中提供了高级的自动化功能。PAC Systems的可移植性的控制引擎在几种不同的平台上都有卓越的表现，使得初始设备制造商和最终用户在

7、应用程序变异的情况下，能选择最适合他们需要的确切的控制系统硬件。 RX3i模块在一个小型的、低成本的系统中提供了高级功能，它具有下列优点：1）把一个新型的高速底板（PCI-27mhz）结合到现成的90-30系列串行总线上。2）具有Intel 300mHz CPU(与RX7i相同)。3）消除信息的瓶颈现象，获得快速通过量。4）支持新的RX3i和90-30系列输入/输出模块。5）大容量的电源，支持多个装置的额外功率或多余要求。6）使用与RX7i模块相同的引擎，使得容易实现程序的移植。7）RX3i还使用户能够更灵活地配置输入/输出，包括：8）具有扩充诊断和中断的新增加的、快速的输入/输出。9）具有大

8、容量接线端子板的32点离散输入/输出（弹簧型和盒式）。10）多种通用的模拟量（每个通道可以配置电压、电流、热电偶、电阻式温度监测器、应力计和电阻器）。10）高密度模拟量（隔离的）。11）运动模块。12）使RX3i和90-30系列I/O能“带电热插拨”（仅适用于通用底板）。13）用户能够按照自己的工作计划更改模块，使得在调整布线、安装、和绘图时更具有灵活性。14）高性能的以太网和Profibus模块。2.2电源模块电源模块安装在背板上，具有自动电压适应功能；内置智能开关熔丝，具有限流功能。Demo箱中配置的电源模块型号为IC695PSD040。该模块的输入电压范围为DC 18-39V，输出电压为

9、DC 24V,提供最大40W的功率输出。直流电源模块IC695PSD0402.3 CPU模块CPU模块采用Celeron 300MHz处理器，配置10MB用户内存，具有高速运算和高速数据吞吐能力，能轻松地完成各种复杂的应用。Demo箱中配置的CPU模块型号为IC695CPU310，模块面板上有两个串行接口，一个三挡位置转换开关用于设置运行、输出禁止、停止等工作状态。CPU模块不支持热插拔，在安装或拆卸CPU模块时应先切断电源。CPU模块需要占用两个插槽，并且可以插在除槽号最高的(最右边的)插槽以外的任何插槽。2.4数字量输入模块数字量输入模块用于连接外部用的机械触点和电子式传感器。Demo箱中

10、配置的数字量输入模块为IC694ACC300，该模块为数字量输入模拟器模块，调试程序和系统时能模拟现场实际连接的输入。2.5数字量输出模块 数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电机、指示灯和电机启动器等负载。数字量输出模块将内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。Demo箱中配置的数字量输出模块为IC694MDL754，模块具有正逻辑特性，输出设置连接在电源公共端和模块端子之间，用户必须提供现场操作装置的电源。2.6以太网通信模块Demo箱中配置的以太网通信模块型号为IC695ETM001，PACSystems RX3i控制器通过以太网通信模块与PC机

11、、其他PACSystems和VersaMax控制器等进行通信。IC695ETM001有两个自适应的10/100BaseT(X)的RJ-45端口，用来连接10M Base T或者100BaseTX IEEE802.3网络中的任意一个，该端口能够自动检测速度、双工模式（半双工或者全双工）和与之连接的电缆接线方式（直行或者交叉）。3系统设计3.1实践原理及电路 图1为一台三种液体混合装置。L1、L2、L3为液面传感器，液面淹没时接通，T为温度传感器，达到规定温度后接通. 图1液体混合模拟装置图 图2 电路示意图3.2控制要求液体A、B、C与混合液体阀由电磁阀Y1、Y2、Y3、Y4 控制，M为搅匀电动

12、机，H为加热炉，其控制要求如下：初始状态装置投入运行时，液体A、B、C阀门Y1、Y2、Y3关闭，混合液体阀门Y4 打开20s将容器放空后关闭。启动操作按下启动按钮START，装置开始按下列给定规律运转：1液体A阀门Y1打开，液体A流入容器，当液面到达L3时，L3接通，关闭液体A阀门Y1，打开液体B阀门。2当液面到达L2时，关闭液体B阀门Y2，打开液体C阀门Y3。3当液面到达L1时，关闭阀门Y3，搅匀电动机开始搅匀。4搅匀电动机工作1min后停止搅动，加热炉开始加热。5当加热到一定温度后，温度传感器T接通，混合液体阀门Y4打开，开始放出混合液体。6当液面下降到L3时，液面传感器L3由接通变断开，

13、再过30s后，容器放空，混合液体阀门Y4 关闭，开始下一周期。停止操作按下停止按钮STOP后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态）。4程序设计及调试4.1硬件配置 图3硬件配置图4.2程序流程图液位到L3混合液体阀门打开将容器放空后关闭。液体1阀门打开液体2阀门打开液位到L2液体3阀门打开液位到L1搅拌1分钟后加热到达温度温度放出混合液体，30s后放空，Q4关闭开始 图4程序流程图 4.3 I/O分配表 图5 I/O分配表输入输出地址物理量地址物理量I81启动开关Q1液体1阀门Q1I82停止开关Q2液体2阀门Q2I83液面传感器L3Q3液体3阀门Q3I84液面传感器L2Q4

14、加热炉HI85液面传感器L1Q5搅匀电动机MI86温度传感器TQ6混合液体阀门Q45程序的运行与模拟 如图6所示，液体1阀门Q1打开，液体1流入容器当液面到达L3时，关闭液体1阀门Q1。 图6 如图7所示，打开液体2阀门Q2。当液面到达L2时，关闭液体2阀门Q2。 图7 如图8所示，打开液体3阀门Q3当液面到达L1时，关闭阀门Q3。 图8 如图9所示，搅匀电动机开始搅匀。 图9 如图10所示，搅匀电动机工作1min后停止搅动，加热炉开始加热。 图10 如图11所示，当加热到一定温度后，温度传感器T接通，混合液体阀门Q6打开，开始放出混合液体。图11 如图所示，当液面下降到L3时，液面传感器L3

15、由接通变断开，再过30s后，容器放空，混合液体阀门Q4 关闭.。图12 图 13 图14 如图15所示，开始下一周期，并且以此循环。 图156总结与心得体会课程设计完成了，通过这次对“基于现场总线的几台多种液体自动混合装置系统设计”使我摆脱了单纯理论学习的状态，和眼高手低的毛病。通过本次课程设计，使我了解到电气工程系统设计这门课重要性。电气工程系统设计是一门极其重要的课程，他综合了计算机技术和自动控制技术和通讯技术。在当今由机械化向自动化，信息化飞速发展的社会，尤其是单片机技术越来越受人们广泛应用。因此学会和运用单片机，将对我们以后踏上工作岗位有极其重要的帮助，在此次设计中，我们遇到了许多困难，通过对自身的查找，我找出几点不足之处,不会利用查翻资料。在理论课学习过程中，老师曾经给过我们很多关于单片机的参考资料。而我没有去充分利用。在老师的提示下，我才如获至宝。通过这次设计。我学会了基本编程方法，对PAC Systems RX3i控制器的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的科学文化素质，在没有做实践设计以前，我们对知识的撑握都是理论上的，对一些细节不加重视