2013 PLC及运动控制系统创新实践报告

电气原理图及梯形图为PDF格式,另附

PLC及运动控制系统创新实践

厌氧发酵罐控制系统设计

学 院： 自动化科学与工程学院

班 级： 10级1班

姓 名：

学 号： 20103060

指导老师：

完成日期：2013/6/20

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目录

0. 摘要

1. 设计任务及要求

1.1 控制对象

1.2 需要控制的设备清单及配置

1.3 控制要求

1.4 电控箱面板上按钮和指示灯说明

2. 控制系统的设计

2.1 PLC系统设计步骤

2.2 电气原理图设计

2.3 触摸屏上的参数设定

2.4 PLC的梯形图设计

3.心得体会

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0. 摘要

使用三菱FX2N可编程控制器（PLC）对发酵罐的工作流程进行控制。通过人机界面（触摸屏）设定系统参数，通过PLC输入输出模块实现对系统状态的控制。

1. 设计任务及要求

1.1 控制对象

厌氧发酵工艺流程图

1.2 需要控制的设备清单和配置

1.转子泵一台（循环泵），功率2.2KW,AC,三相，380V.

2.离心泵一台（热水泵），功率1.5KW,AC,三相，380V.

3. 电加热器一台，功率30KW,AC,三相，380V.Y型接法

4.进出料电动阀两台（V1和V2),

5.热水罐补水电磁阀（V40）一台，线圈为AC220V。

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6.排气电磁阀(V3)一台，线圈为AC220V。

7.温度变送器两台。（T1检测热水罐温度，T2检测发酵罐温度），两线制，DC24V供电。

8.液位开关一套，有高中低三个液位点。

9.压力变送器一台，用来检测发酵罐压力。

10.气体流量计一台（FQ),记录气体总量。

说明：

1.进出料电磁阀接线图：

2.电磁阀V3，V4为标准电磁阀，线圈为AC220V

3.温度变送器为两线制，工作电压15-30，量程为0-100℃

4.压力变送器为两线制，工作电压15-30V,量程是0-100mbar

5、触摸屏选5.7吋的单色的。

1.3 控制要求

1、进料：物料由阀门V1进入罐中。要求有阀位指示。

2、排料：物料由阀门V2排出。要求有阀位指示。

3、物料保温搅拌循环：

(1) 启动发酵工艺自动程序后,系统自动检测罐内物料温度并将根据设定的物料温度自动判断是否开启电加水器,开启加热循环泵,当物料温度达到设定值时加热循环自动停止,当温度低于某设定值，加热系统自动启动。

注意：热水罐水位低于中液位自动补水到高液位，低于低液位时加热泵和电加热器自动保护。电加热器的启停温度在触摸屏上设定。

(2) 搅拌器以及物料循环泵是否工作，以及搅拌速度、循环起停时间均可根据需要在触摸屏上自行设定；搅拌电机需要变频调速。

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(3) 排气口处安装有气体流量传感器，可显示在线流量以及并提供信号给PLC系统用于计算累计流量。（流量信号输出为高速脉冲）。

4、热水罐的控制说明：当系统运行时，当热水罐的水位低于中液位时自动打开补水电磁阀补水，补到高液位停。当热水罐液位低于中液位时，电加热器和循环加热泵均无法启动。

注意：系统运行时请将相应的手动阀调到合理的开关状态。

1.4 电控箱面板上按钮和指示灯说明

在电控箱面板上有以下按钮和指示灯：进料阀开、进料阀关、排料阀开，排料阀关，系统运行和系统停止以及急停。具体的使用说明如下：

1、 进料阀开/关：当按下进料阀开按钮时，进料电动阀打开，当阀门全部打开后，进料阀开

的按钮上的绿色指示灯亮，同时进料泵自动启动，当按下进料阀关时，进料阀关闭，同时进料泵停，当进料阀完全关闭后，进料阀关的按钮上的红色指示灯亮。

2、 排料阀开/关：当按下排料阀开按钮时，排料电动阀打开，当阀门全部打开后，排料阀开

的按钮上的绿色指示灯亮；当按下排料阀关时，排料阀关闭，当排料阀完全关闭后，排料阀关的按钮上的红色指示灯亮。

3、 系统运行：当按下系统运行按钮后，整个系统按照设定的参数自动运行，同时系统运行

指示灯亮；当按系统停止按钮后，系统停止运行，同时系统停止运行指示灯亮。

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4、 急停按钮：出现紧急情况时可以按下急停按钮，使整个系统停机。

2. 控制系统的设计

2.1 PLC系统设计步骤

考虑到发酵罐的控制要求及经济性原则，本系统采用三菱FX2N-24MR可编程控制器。

2.2 电气原理图设计

电气原理图如下：

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2.3 触摸屏上的参数设定

主画面

系统上电后，触摸屏自动进入主画面，此画面中显示发酵罐内当前的温度，压力以及搅拌的转速和热水罐的温度以及液位状态；进出料状态也在此画面中显示。按下参数设定键进入参数设定画面。

参数设定一

在此画面中设定热水罐和发酵罐的工作参数，说明如下：（参数都在系统运行时生效）

(1)热水罐加热器启动/停止温度：当热水管内温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，电加热器自动启动，加热到设定的停止温度后，电加热器自动停止运行。注意：停止温度应大于启动温度。

(2)发酵罐加热泵启动/停止温度：当发酵罐内的温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，加热泵启动循环，给发酵罐加热，当温度到停止温度时，加热泵停止。注意：停止温度应大于启动温度。

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(3)发酵罐排气阀开/关压力：当发酵罐内的压力大于开阀压力时，排气电磁阀自动打开，当发酵罐内压力降到关阀压力时，排气电磁阀自动关闭。注意：开阀压力应大于关阀压力。

(4)搅拌器转速设定：通过此参数来设定变频器的频率。从而设定发酵罐搅拌器的转速。

(5)按下一页进入参数设定二画面，按返回，回到主画面。

参数设定二

参数画面二说明：

(1)搅拌和循环工作方式选择：通过切换按钮可以改变搅拌和循环的动作方式：间断工作和连续工作，间断工作：按照间断工作的参数中的开机时间和停机时间设定的参数运行，运行开机的时间后，搅拌和循环停止，等到停机时间到后，又继续搅拌和循环。连续工作：搅拌和循环一直运行。

(2)系统重启工作方式：当系统停止，再次启动时系统的工作方式。继续工作：系统重启时按照系统停机时的状态继续，如系统停机时，停机时间是5.1分钟，那么选择继续工作模式时，接着5.1继续运行。重新启动：系统重启时重新按开机时间，接着停机时间新循环工作，与停机时已工作的时间无关。

2.4 PLC的梯形图设计