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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本科毕业设计（论文 ） 题目 ： 基于 液体混合控制系统的设计 院 系 ： 专 业 ： 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 院教务处 二一五年 三 月 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 院毕业设计（论文）原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 年 月 日 院关于毕业设计（论文）使用授权的说明 本人完全了解 院有关保留、使用学士学位论文的规定，即：学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅 ，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 指导教师签名： 论文作者签名： 年 月 日 年 月 日 院本科毕业设计（论文） 第 I 页 I 基于 液体混合控制系统的设计 摘 要 可编程序控制器（ 一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。 应用领域已经拓宽到了各个领域， 发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。在传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机，印刷机，订书机，组合 智能窗帘 ，磨床，包装等。目前， 国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻 纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。 本文 以三种液体的混合灌装控制为例，将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到控制要求才能将混合的液体输出容器，并形成循环状态。液体混合系 统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性 ， 针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。设计以液体混 合控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设 计要求、梯形图设计、外部连接通信等），旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。 关键词 控制 液体混合 说明 院本科毕业设计（论文） 第 he of of of is a to do to a to or It in to in to in is a It is as to as a of of of a to on by in to of is we by of 院本科毕业设计（论文） 第 V 页 V 目录 第一章 绪论 . 1 题的研究背景和历史意义 . 3 题的目的和意义 . 4 第二章 液体混合控制系统 制系统的设计 . 5 介 . 6 定义 . 8 用途 . 9 组成 . 中央处理单元 . 存储器 . 输入输出单元 . 通讯接口 . 智能接口模块 . 编程装置 . 电源 .三章 控制系统设计 .件设计 .合装置的基本组成 .体混合装置电气原理图的绘制 . 点分配及外部硬件接线图 .体混合系统运行流程图 .论 .谢 .考文献 .1 院本科毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 绪论 题的研究背景和历史意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越 复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。 为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求， 产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在 炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，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是易燃易爆、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混合精确、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。所有为了帮助相关行业，特别是其中的 中小型企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目的，液 体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟 2 院本科毕业设计（论文） 第 2 页 悉 工业生产中 应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟 悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制 更常见于工业生产中，适合大 中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中，便于学以致用。 计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。 1968 年，美国最大的 汽车制造商通用汽车公司（ 出了公开招标方案，设想将功能完备、 灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编 程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题的“自然语言” 编程，生产一种新型的工业通用控制器，使人们不必花费大量的精力进行 计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。这个方案首先得到了美国数 字设备（ 司的积极响 应，并中标。该公司于 1969 年研制出了第一 台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器，简称 的称为 ,并在 司的汽车自动装配线上实验获得了成功。 经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使 用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大 关注，生产 厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在 的应用，使 功能不断得到增强，产品得到飞速发展。 采用基于 控制系统来取代原来由单片机、 继电器等构成 的控制 系统，采用模块化结构，具有良好的课移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命 和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景，用 行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等 行业几乎都需要到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电 梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制， 都广泛应用 取代传统的继电器控制。 本次设计是将 于多种 液体混合灌装设置的控制，对 学习和实用是很好的结合。 本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有： 1） 使液体混合机能够实现安全、高效的灌装； 2） 满足灌装的各种技术要求； 3） 具体内容包括多种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、 常见故障分析等等。 本课题应解决的主要问题是如何使 灌装中实现控制功能， 在相 关的研究文献报道中用 灌装机进行控制的研究尚不多见，以致人们难 3 院本科毕业设计（论文） 第 3 页 以根据它的具体情况正确选用参数进行系统控制 ,也就难以满足提高质量和效率、降低成本的要求，本设计就是基于以上问题进行的一些探讨 。 题的目的和意义 借助实验室设备熟悉工业生产中 应用，进一步了解所学可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式。而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，尤其见于化学化工业中，便于学有所用。 用 行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它，如机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用 取代传统的继电器控制。本次设计是将 于多种液体混合物装置的控制，对学习与实用是很好的结合。 第二章 液体混合控制系统 制系统的设计 介 可编程控制器（ 是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委（ 布的 准草案中对 了如下定义 ;文全称 文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在 工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程逻辑控制电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 定义 发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。在传统上，这些功能是通过气动或 电气控制系统来实现的。 基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机，印刷机，订书机，智能窗帘 ，磨床，包装等。目前， 国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电 4 院本科毕业设计（论文） 第 4 页 力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环及文化娱乐等各个行业，使用广泛。 随着应用领域的日益扩大， 术及其产品仍在继续发展，主要朝着以下的方面发展 ， 微型化、网络化、开放性； 2）智能模块化； 3）编程语言的标准化和高级化；网络通信功能 标准化。 根据上述控制特点，采用小型 可满足功能要求。由于西门子 列属于小型 许多功能达到大、中型 水平，而价格却和小型 一样。特别是 列 于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成 络。可用梯形图、语句表和功能图三种语言来编程。且指令功能强，易于掌握、操作方便。近年来， 在工业各领域得到了广泛的应用。 列 有五种 块其各自的技术指标见表 由于存在模拟量输入输出，需要增加模拟量输入输出模块，在西门子 列 有专门的模拟量 I/O 扩展模块。 用途 目前， 国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制 造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1、开关量的逻辑控制 这是 基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑 。 2、模拟量控制 在工业生产 过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（ 数字量（ 间的 A/D 转换及 D/A 转换。 家都生产配套的 A/D 和 D/可编程控制器用于模拟量控制。 3、运动控制 以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于 5 院本科毕业设计（论文） 第 5 页 开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用 16 路 的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、 智能窗帘 、机器人、电梯等场合。 4、过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 有 块，目前许多小型 具有此功能模块。 理一般是运行 16 路 的 程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5、数据处理 现代 有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、 数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信号与设定的压力信号经过 算后，通过控制变频器的输出频率来调整电动机的转速，保持供水压力的恒定，这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统 ;自动检测水池水位信号与设定的水位低限比较，输出水位低报警信号或直接停机。触摸屏显示器可以显示电源电压、电流、变频器输出频率、实际供水压力和设定供水压力和泵的工作状态等信息 ;可以通过触摸屏在线修改设定供水压力和控制水 泵的运行。该系统还设有多种保护功能，尤其是强电逻辑硬件互锁功能，从而保证正常供水，且可以做到无人值守。 组成 硬件主要由中央处理器（ 存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中， 核心，输入单元与输出单元是连接现场输入 /输出设备与 间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 对于整体式 有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图 1 所示；对于模块式 部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安 装在机架或导轨上，其 6 院本科毕业设计（论文） 第 6 页 组成框图如图所示。无论是哪种结构类型的 可根据用户需要进行配置与组合。 尽管整体式与模块式 结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对 要组成各部分进行简单介绍。 央处理单元（ 同一般的微机一样， 核心。 所配置的 机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如 8086、 80286 等）、单片微处理器（如 8031、8096 等）和位片式微处理器 (如 ) 。小型 多采用 8 位通用 微处理器和单片微处理器；中型 多采用 16 位通用微处理器或单片微处理器；大型 目前，小型 单 统，而中、大型 大多为双 统，甚至有些 多达 8 个 于双 统，一般一个为字处理器，一般采用 8 位或 7 院本科毕业设计（论文） 第 7 页 16 位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现 程语言向机器语言的转换。位处理器的采用 ,提高了 速度，使 好地满足实时控制要求。 在 系统程序赋予的功能，指挥 条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面： 1）接收从编程器输入的用户程序和数据。 2）诊断电源、 部电路的工作故障和编程中的语法错误等。 3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。 4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。 5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些 具有制表打印或数据通信等功能。 储器 存储器主要有两种：一种是可读 /写操作的随机存储器 一种是只读存储器 ，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 系统程序是由 制造厂家编写的，和 硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供 统程序关系到 性能，而且在 用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器 ，用户不能访问和修改。编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控 部状态和参数，与 行人机对话。它是开发、应用、维护 可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由家生产，专供该厂家生产的某些 品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。 8 院本科毕业设计（论文） 第 8 页 简易型编程器 只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在 编程插座上，或者用专用电缆与 连，以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的 易编程器。 智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱 动器，提供录音机接口和打印机接口。 用户程序是随 控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于 态 ，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对 程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器 在有许多 接采用 为用户存储器。 工作数据是 行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在 ，以适应随机存取的要求。在 工作数据存储 器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。 由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在 品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当 供的用户存储器容量不够用，许多 提供有存储器扩展功能。 入 /输出单元 输入 /输出单元通常也称 I/O 单元或 I/O 模块，是 工业生产现场之间的连接部件。 过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为 被控制对象进行控制的依据；同时 通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。 由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而 部 以 I/O 接口要实现这种转换。 I/O 接口一般都具有 9 院本科毕业设计（论文） 第 9 页 光电隔离和滤波功能，以提高 抗干扰能力。另外， I/O 接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。 供了多种操作电平和驱动能力的 I/O 接口，有各种各样功能 的 I/O 接口供用户选用。 I/O 接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。 常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交 /直流输入接口，其基本原理电路如图 3 所示。 信接口 有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。 过这些通信接口可与监视器、打印机、其它 算机等设备实现通信。 打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它 接，可 组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。 与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。远程 I/O 系统也必须配备相应的通信接口模块。 能接口模块 智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的 统程序、存储器以及与 统总线相连的接口。它作为 统的一个模块，通过总线与 连，进行数据交换，并在 协调管理下独立地进行工作。 智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。 程装置 编程装置的 作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控 部状态和参数，与 行人机对话。它是开发、应用、维护 可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由 家生产，专供该厂家生产的某些 品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。 简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插 10 院本科毕业设计（论文） 第 10 页 在 编程插 座上，或者用专用电缆与 连，以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的 易编程器。 智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。 专用编程器只能对指定厂家的几种 行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于 品不断更新换代，所以专 用编程器的生命周期也十分有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买 家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的 基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改 梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。 源 有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比， 源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不 高，一般允许电源电压在其额定值 15% 的范围内波动。许多 向外提供直流 24V 稳压电源，用于对外部传感器供电。 第三章 控制系统设计 如图 2示为三种液体混合的装置结构示意图。 液面传感器，液面淹没时接通，三种液体（液体 A、液体 B、液体 C）的流入和混合液体D 流出分别由电磁阀 制， M 为搅匀电动机。 11 院本科毕业设计（论文） 第 11 页 要求如下： 装置投入运行时，容器内为放空状态。 下启动按钮 置开始按规定工作，液体 A 阀 门打开，液体A 流入容器。当液面到达 ，关闭液体 A 阀门，打开 B 阀门。当液面到达 ，关闭液体 B 阀门，打开 C 阀门。当液面到达 ，关闭液体 C 阀门， 搅拌电动机开始转动。搅拌电动机工作 1，停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到 ， 接通变为断开，经过 20s 后，容器放空，混合液体阀门 闭，接着开始下一个循环操作。 3. 停止操作：按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余工作后，系统停止在初始状态。 12 院本科毕业设计（论文） 第 12 页 件设计 任何一种电气控制系统都是为了实现被控制对 象（生产设备或者生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计 制系统时，应遵循一下基本原则： （ 1） 选择除了应满足技术指标的要求之外，特别应住处的是还应重点考虑该公司产品的技术支持和售后服务的情况，一般应选择在国内，特别是在所设计系统本地有着较为方便的技术服务机构或者较有实力的代理机构的产品，同时应尽量选择主流机型。 （ 2）最大限度地满足被控制对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案 ，协同解决设计中出现的各种问题。 （ 3）在满足实际控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、实用及维修方便，并降低系统的复杂性和开发成本。 （ 4）保证控制系统的安全、稳定、可靠。正确的进行程序调试，充分考虑环境条件，选择可靠性高的 期对 行维护和检查。 （ 5）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择 量时，应尽量留有裕量。当然，对于不同的用户，要求的侧重点会有所不同，设计的原则也应有所区别，如果以提高产品质量和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点，甚至考虑采用冗余控 制系统；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化。 列 代产品，根据所学 列可编程控制器及现有实验设备，设计将选用 列 特点： 机的输入点位 向光藕输入电路，输出有继电器盒 ）两种类型（ 列输入点位 向光藕输入电路，输出有继电器和 种类型）。并且，具有 30速计数器， 20速脉冲输出， 信 /编程口， 信协议和自由口通信能力。 具有 制和扩展能力，内部资源及指令系统更加丰富，功能更加强大。 13 院本科毕业设计（论文） 第 13 页 种不同型号的 本单元供用户选用。 成 6 输入 /4 输出共 10 个数字量 I/O 点，无 I/O 扩展能力， 6序和数据存储空间。 成 8 输入 /6 输出共 14 个数字量 I/O 点，可连接 2 个扩展模块，最大扩展至 78 路数字量 I/O 或 10 路模拟 I/O 点， 6序和数据 存储空间。 成 14 输入 /10 输出共 24 个数字量 I/O 点，可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 或 35 路模拟 I/O 点， 13序和数据存储空间。 成 24 输入 /16 输出共 40 个数字量 I/O 点，可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 或 35 路模拟 I/O 点， 13序和数据存储空间。 根据以上各型号 比较以及现有的实验设备，设计将选用 行 制系统设计。 合装置的基本组成 液体混合装置 的主体，提供三种液体进行混合所需空间。 条带有电磁阀的输液管道与混合罐连接，在不同时间内将需要混合的三种液体输入罐内以及输出混合后的液体。 为不同液体输入量进行控制的主要器件，根据需要对液面传感器做相应的调整可满足输入不同比例的液体进行混合。 过传动轴连接罐内搅拌叶片为搅匀混合液体提供动力。 体混合装置电气原理图的绘制 根据三种液体混合装置的基本结构和控制要求，并结合 控制画出三种混合控制系统的电气原理图。如图 2示为三种液体混合控制 系统电气原图： 14 院本科毕业设计（论文） 第 14 页 （ 1） 压隔离器，主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。 （ 2） 压断路器，用于不频繁接通、分断线路正常工作电流，在电路中流过故障电流时（短路、过载）能自动将故障电路或用电设备从电网切除。低压断路器是用于交流电压 1200V、直流电压 1500V 及以下电压范围的断路器，是低压配电系统中的主要配电电器元件。低压断路器主要用于保护交、直流低压电网内用电设备和线路，使之免受过电流、断路、欠电压等不正常情况的危害 ，同时也可用于不频繁起动的电动机操作或转换电路。 （ 3） 继电器，是一种保护电器，专门用来对过载及电源断相进行保护，以防止电动机因故障导致过热而损坏。 （ 4） 压熔断器，串联于电路中，当过载或短路（主要用于短路）电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路。 15 院本科毕业设计（论文） 第 15 页 （ 5） 部辅助接触器，用于辅助 外部设备的控制工作。增加辅助接触器，另考虑到实际生产中便于实现单台 时控制多台混合装置。 （ 6） M：搅拌电动机。 （ 7） 磁阀线圈。 ，我们需要对要用到的 I/O 点进行地址分配，以明确片 I/O 接口以及有助于后面要进行的 序设计。根据三种液体混合控制系统的控制要求，我们可以得出控制系统的 制输入量：启动按钮 止按钮面传感器 面传感器 面传感器 面传感器 制输出量：电动机 M、电磁阀 磁阀 磁阀 磁阀 对它们进行I/O 点分配，如下表所示为控制系统 I/O 点 分配表。 部硬件接线图 设计采用西门子（ 号 行 制系统设计，根据 号 外部结构及三种液体混合控制系统的控制要求画出 外部硬件接线图。如图 2示为 部硬件接线图： 16 院本科毕业设计（论文） 第 16 页 体混合系统运行流程图 通过对液体混合装置及其控制系统运行流程的简要分析，我们对系统的工作及控制要求有了进一步的认识，由此不难得出三种液体混合系统的运行流程图。如图2示为三种液 体混合系统运行流程图。 17 院本科毕业设计（论文） 第 17 页 18 院本科毕业设计（论文） 第 18 页 结论 在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度本文所设计的是基于 液体混合控制系统的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最后，感 谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 19 院本科毕业设计（论文） 第 19 页 致谢 在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。 经过近半年努力的设计与计算，论文终于可以完成了，我的心里无比的激 动。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。 四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多。在此，向他们表示深深的谢意与美好的祝愿。 20 院本科毕业设计（论文） 第 20 页 参考文献 1 郑淑芳 制系统的设计 北京：科学出版社， 2 黄长艺 西门子 制系统概述 北京：机械工业出版社， 3 周宏甫 液体混合控制系统的设计 4 姜继海，宋锦春，高常识 高等教育出版社， 5 张春林，曲继方，张美麟 机械工业出版社， 6 钱平 机械工业出版社， 7 张辽远 制系统的设计与实现 . 机械工业出版社， 8 基恩士传感器选择手册 2010 版本 9 黄长艺，严普强 机械工业出版社， 10 张桓，陈作模 11 王昆，何小柏，汪信远 制系统原理 12 徐锦康 高等教育出版社， 13 邓星钟 华中科技大学出版社， 14 刘延俊 机械工业出版社， 15 章宏甲，黄谊，王积伟 制系统的逆向设计 16 胡泓，姚伯威 北京：国防工业出版社， 17 陈铁 鸣 制系统的创新 . 高等教育出版社， 18 孙靖民 机械工业出版社， 19 王勇领 北京 :清华大学出版社， 20成大先主编 三版） 学工业出版社， 1994。 21of a
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