基于plc矿泉水自动灌装系统的设计

基于plc矿泉水自动灌装系统的设计内容摘要：

估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元 的大小，因此程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。 为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O点数的 10～ 15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（ 16 位为一个字），另外再按此数的 25%考虑余量。 二、 控制 功 能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选 择。 运算功能 简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能。 随着开放系统的出现，目前在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。 设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。 大多数应用场合，只需要逻辑运 算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID运算等。 要显示数据时需要译码和编码等运算。 控制功能 河北化工医药职业技术学院论文（设计） 9 控制功能包括 PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。 可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。 例如采用 PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、 ASC 码转换单元等。 通信功能 大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（ TCP/IP）相连接。 通信协议应符合 ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应 1： 1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 可编程逻辑控制器系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于 1Mbps，通信负荷不大于 60%。 可编程逻辑控制器系统的通信网络主要形式有下列几种形式： 1）、 PC 为主站，多台同型号可编程逻辑控制器为从站，组成简易可编程逻辑控制器网络； 2）、 1 台可编程逻辑控制器为主站，其他同型号可编程逻辑控制器为从站，构成主从式可编程逻辑控制器网络； 3）、可编程逻辑控制器网络通过特定网络接口连接到大型 DCS 中作为 DCS 的子网； 4）、专用可编程逻辑控制器网络（各厂商的专用可编程逻辑控制器通信网络）。 为减轻 CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不 同通信功能的（如点对点、现场总线、）通信处理器。 编程功能 离线编程方式：可编程逻辑控制器和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在线编程方式： CPU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 这种方 式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中常采用。 五种标准化编程语言：顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块图（ FBD）三种图形化语言和语句表（ IL）、结构文本（ ST）两种文本语言。 选用的编程语言应遵守其标准（ IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如 C， Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。 诊断功能 可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 通过软件对 PLC内部的 性能基于 PLC 矿泉水自动灌装系统的设 计 10 和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 可编程逻辑控制器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 处理速度 可编程逻辑控制器采用扫描方式工作。 从实时性要求来看，处理速度 应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。 处理速度与用户程序的长度、 CPU 处理速度、软件质量等有关。 目前，可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，每条二进制 指令执行时间约 ～ ，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。 扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于 ；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于。 三、 PLC 输入 /输出类型 开关量 开关量主要指开入量和开出量，是指一个装置所带的辅助点，譬如变压器的温控器所带的继电器的辅助点（变压器超温后变位）、阀门凸轮开关所带的辅助点（阀门开关后变位），接触器所带的辅助点（接触器动作后变位）、热继电器（热继电器动作后变位），这些点一般都传给 PLC或综保装置，电源一般是由 PLC 或综保装置提供的，自己本身不带电源，所以叫无源接点，也叫 PLC 或综保装置的开入量。 数字量 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。 把表示数字量的信号叫数字信号。 把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。 模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。 把表示模拟量的信号叫模拟信号。 把工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。 本生产线选择 plc 型号 本 自动化生产线 共有个输入以及各输出，结合实 际 需 求 与 成 本 控 制 故 采 用 三 菱FX2N48MR001 型 PLC。 该款 PLC 价格适中，性能稳定，适用于本设计。 ● 内置 8K 容量的 RAM 存储器， 最大可以扩展到 16K ● CPU 运算处理速度 ● 在 FX2N 系列右侧可连接输入输 扩展模块和特殊功能模块 河北化工医药职业技术学院论文（设计） 11 流量计 选择 椭圆齿轮流量计的特点 流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的 (如图 )。 粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的量愈小，因此核测介质的粘皮愈大， 泄漏误差愈小，对测量愈有利。 椭圆齿 轮流量计计量精度高，适用于粘度较高的介质流量的测量，但不适用于含有固体颗粒 的流体 (固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量 )。 如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。 椭圆齿轮流量计是容积式流量计的一种，用于精密的连续或间断的测量管道中液体的流量或瞬时流量．它特别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量测量。 椭圆齿轮流量计的安装 椭圆齿轮流量计在安装前应清洁管道．若液体内含有固体颗粒，则必须在管道上游加装过滤器；若含气体应安装排气装置。 椭圆齿轮流量计对前后直管段没有一定的 要求。 它可以水平或垂直安装。 安装时，应使流量计的椭圆齿轮转动轴与地面平行。 椭圆齿轮流量汁的使用 按照要求正确安装后的椭圆齿轮流量计，使用时即可保证足够的精度，通常累计值的精度可达 级，是一种较为准确的流量计量仪表。 但是，如果使用时被测介质的流量过小，仪表的泄漏误差的影响就会突出，不能够保证足够的测量精度。 因此，不同型号规格的椭圆齿轮流量计对最小使用流量有对应的允许值，只有当实际被测流量大于该下限流量允许值时，测量精度才能得到保证。 其次，使用椭圆齿轮流量计时注意被测介质的温度不能过高，否则不仅会增加 测量误。