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1、高级工毕业设计报告宁波技师学院高级工毕业设计报告课题名称 大麦粉碎机PLC控制系统 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 宁波技师学院电气技术系二零一零年 十二 月30 目录1 引言12总体设计23硬件设计33.1主电路和继电线路33.2PLC线路设计53.3元器件的选择53.3设备结构示意图74软件设计84.1 I/O分配表84.2总体流程图94.3粉碎辊电动机的运行程序104.4出料泵电动机运行程序124.5 喂料电动机运行程序124.6台达触摸屏134.7触摸屏工作界面145 结论16致谢17参考文献18附录1原理图19附录2 流程图21附录3 原程序22附录4 I/O分配表29附录5
2、元器件清单301 引言粉碎机是用于粉碎农作物，金属，塑料等。本课题中的粉碎机是用于粉碎农作物，麦芽、大麦，是制造啤酒中的一个重要环节之一。在啤酒生产的前期过程中，从制麦到糖化，麦芽中的过氧化氢酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶等的作用下，风味老化物质的前驱体已经大量形成，因此整个酿造过程中如果有氧的摄入，就能引起各种酶和非酶的氧化反应。而糖化是啤酒生产的一个主要部分，糖化利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件（温度、pH值、时间）下，将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及中间分解产物等）逐步分解为可溶性低分子物质进入麦汁。如果能使麦芽和麦汁中含有过量的还原性化合物，麦汁在生产过
3、程中就不易被氧化。这些化合物在成品啤酒中就能提供清除氧和氧分子的能力，制成啤酒后可延缓啤酒老化风味的形成和氧化混浊产生。而麦芽粉碎的主要目的是增加比表面积，使可溶性物质容易浸出，有利于酶的作用，使麦芽的不溶性物质进一步分解。所以粉碎麦芽可以延缓氧化，使麦汁在生产过程中可以更好的糖化，将不溶性的高分子物质分解。在制造啤酒的过程中，粉碎麦芽也是一个重要的环节，可以影响到啤酒的质量。2总体设计大麦粉碎机是由料箱、浸麦槽、水量调节开关、喂料辊、粉碎辊、出料泵等部分组成。料箱是用来盛放大麦、麦芽，粉碎材料。浸麦槽是用来将粉碎材料浸湿，使大麦跟麦皮分开，更好的粉碎。喂料辊是用来将大麦等粉碎材料送入粉碎仓中
4、的过度。粉碎辊是用来粉碎大麦。经过前面的几道工序更好的粉碎大麦。出料泵是用来将粉碎完毕的大麦碎片排除机器。粉碎机工作流程是从料仓输送至浸麦仓的麦芽（大米粉碎机无浸麦仓），在浸麦仓入口处首先经过一喷淋管，将72左右的浸麦水均匀的喷洒在麦芽上，浸麦水由一路温水、一路热水经合流阀自动合流调温产生。再由浸麦供料辊送入浸麦仓，被喷淋的麦芽在浸麦仓浸泡大约1分钟左右，多余的浸麦水经筛网从设备的溢流系统流入调浆混合室。 浸泡后的麦芽，麦皮被浸湿并与麦粒基本脱离，通过粉碎供料辊将其输送至粉碎仓，经粉碎对辊的碾压将麦芽粉碎，此过程对麦芽的外皮损伤极小，麦皮几乎是完整的。为了防止麦芽或大米在粉碎前落入混合室，在粉
5、碎供料辊与粉碎对辊之间放置了挡料系统。在粉碎对辊下方两侧，分别沿轴向安装了两支刮刀，以防止麦芽粉或大米粉对粉碎对辊产生不良影响。 粉碎后的麦芽粉或大米粉水帘状自由落入混合室过程中，一路自动调温的调浆水按预先设定的比例加入混合室，通过料浆泵叶轮的搅拌，使料、液均匀混合，并直接输送至糖化锅或糊化锅。此外在粉碎过程中经过了水泡所以在粉碎完后的大麦会有残渣留在机器中。长此以往，机器中和容易堆积残渣。给机器带了磨损、卡机等不好的因素。所以在本课题中加入了在开机前自动处理上次机器残留的残渣。将粉碎辊的电机反转一段时间，出料泵启动。等粉碎辊反转结束，再进行正转。开始粉碎大麦的工序。3 硬件设计3.1主电路和
6、继电线路本设备是将大麦送入料仓，然后电动机启动。将大麦送入侵麦槽中，粉碎辊电动机和出料泵电动机反转，清理上次残留的残渣。然后在进行正转。喂料电机启动，将大麦送入粉碎辊电机中，将其粉碎。然后用出料泵排出，电机在进行正转，喂料辊将大麦料浸卖仓中的料送入粉碎辊，粉碎辊将其粉碎。然后在经出来泵排除。在电路中还加入了热继电器和空气开关。粉碎辊由2台电机组成喂料辊和2台电机组成，出料泵由1台电阻控制。一共有5台电动机组成。因为电机较多，启动电流较大所以粉碎辊的电机和出料泵的电机是星形三角形降压启动，以减小对其他电器的影响。热继电器：主要用于电动机的过载保护，电流不平稳运行的保护。空气开关：主要用于电路的漏
7、电、短路、过载保护。设备主电路图如下：PLC采用的是三菱的型号是FX-2N的 。PLC外部接了24V的中间继电器。可以延长PLC的寿命，启到一个保护PLC输出触点的作用。电机降压启动部分使用PLC内部计时器，这样使电动机控制部分的硬件减少，故障率降低。3.2PLC线路设计 PLC外部接了中间继电器，电阻、指示灯和操作按钮。指示灯可以方便清楚的观察粉碎流程到了哪个阶段。操作按钮可以手动来完成粉碎大麦的过程。 3.3元器件的选择粉碎辊的功率为3KW ，出料泵的功率为3KW， 喂料机的功率为1KW。3KW电机额定电流为6A，1KW电机额定电流为2A。熔断器的选择：（1）要根据电机功率及熔断器的类型进
8、行选择。（2）熔体电流选择：对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，熔体的额定电流I RN应大雨或等于1.52.5倍电动机的额定电流IN，即 IN =2PI RN（1.52.5）IN（3）对多台电动机的短路保护，熔体的额定电流应大于或等于启动最大容量电动机的额定电流INmax的1.52.5倍加上其余点动机的额定电流的总和。因为粉碎辊和出料泵的功率为3KW，喂料机的功率为1KW。所以INma=6A，5台电动机的IN=44A。根据以上所的数据，熔体应选50A的。所以熔断器为螺旋式熔断器RL1额定电压为500V熔体为50A的。所以选择的RL1-60 熔体为50A导线：1近距离和小负荷按发热
9、条件选择导线截面（安全载流量），用导线的发热条件控制电流，截面积越小，散热越好，单位面积内通过的电流越大。2远距离和中等负荷在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，远距离和中负荷仅仅不发热是不够的，还要考虑电压损失，要保证到负荷点的电压在合格范围，电器设备才能正常工作。3大档距和小负荷还要根据导线受力情况，考虑机械强度问题，要保证导线能承受拉力所以：根据6A的电路选1平方毫米导线规则。1KW的电动机选择0.5平方毫米的单股铜线导线。3KW的电动机选择1平方毫米的单股铜线。总电路的导线热继电器：热继电器的整定值为（0.95-1.05）倍的电动机额定电流。所以热继电器选择为JR16-20
10、/3交流接触器：Ic=（1.52）In交流接触器的选择是额定电流的2倍。电动机为6A的，所以Ic=12A。选择型号为CJ20J-16A空气开关：I总=（Imax6）（1.5-1.7） 总空气开关的选择是由最大功率的电动机Imax的6倍，乘以系数1.5-1.7加上另外全部电动机的额定电流。所以Imax为6A所以总电流为70A所以空气开关选择DZ47-80/D80。分路空气开关DZ47-10。中间继电器：电压为24V 电流5A。3.3设备结构示意图料箱浸麦槽喂料辊粉碎辊1#阀出料泵5#阀4#阀2#阀3#阀料位计液位计72度水52度水4软件设计液位计X4FQY0M1手动控制X5SA1-1Y1M2自动
11、控制X6SA1-2Y2M3自动开始X10SB1Y3M43kw电机正转X11SA2-1Y4M53kw电机反转X12SA2-2Y5M6料箱空位X13LXY6M7紧急停止X14SB2Y7M8喂料辊X15SB3Y10M9出料泵X16SB4Y11M1072流量阀开X17SB5Y12M1172流量阀关X20SB6Y13M1252流量阀开X21SB7Y14M1352流量阀关X22SB8Y15M141#气动阀开X23SB9Y16M152#气动阀开X24SB10Y17M163#气动阀开X25SB11Y20M174#气动阀开X26SB12Y21M185#气动阀开X30SB13Y22M19Y23M20Y24M21Y
12、25FARSY26M0将大麦送入料箱后，然后启动电动机，料箱中的大麦送到浸麦槽中。粉碎辊电动和出料泵电机反转，将上次残留的残渣清理。经过8秒钟后，电机正转。由星形接法转然后转为三角形接法。再将浸麦槽中的大麦送入喂料辊，再经喂料辊送入粉碎仓中，由粉碎辊将其粉碎。最后由出料泵将粉碎完毕的大麦排出机器。4.1 I/O分配表4.2总体流程图开始是否有料是否自动喂料辊启动否粉碎辊启动出料泵启动结束手动自动喂料辊启动粉碎辊启动出料泵启动将要粉碎的大麦送入料箱，选择是手动控制或者自动控制。自动控制：大麦送入料箱，首先粉碎辊和出料泵进行反转，将上次残留的大麦碎片清理，并排出。等反转结束，出料泵和粉碎辊正转，然
13、后喂料辊启动，将料箱中的材料用热水浸泡好的大麦送入粉碎仓中，粉碎辊将其粉碎完毕，由出料泵排除。手动控制：是将每一个电机手动控制，可以根据现实情况控制大麦粉碎的速度，自己来调整。4.3粉碎辊电动机的运行程序按下粉碎辊按钮，粉碎辊电机1星形启动，电动机反转时间继电器得电，8秒后时间继电器常闭断开，反转结束。等电机惯性运转结束，Y003得电，电动机正转。粉碎辊电动机1三角形启动。时间继电器T11得电。等6秒钟后粉碎辊电机2星形启动。4.4出料泵电动机运行程序 X05为手动按钮，按下M106，Y10、Y12得电。出料泵电机星形启动。Y012时间继电器T7得电。6秒后时间继电器常闭断开，Y12失电。 4
14、.5 喂料电动机运行程序X05为手动选择的按钮， 按下M104 喂料机得电（Y013），电动机启动。4.6台达触摸屏台达触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这
15、一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。4.7触摸屏工作界面人机界面，选择粉碎大麦的控制方式和清洗。手动控制的界面自动粉碎大麦的控制界面清洗粉碎机的界面5 结论本设计方案按照任务书的要求1.控制系统由手动和自动组成。2.手动控制：即被控部件都能进行单独控制；3.自动控制：即按下按钮，设备进行一次完整的粉碎过程；4.自动混合与粉碎装置，有水流量显示和控制5.粉碎辊由两台电机驱动并能够正反转自动混合装置因为要用到流量显示 PID这些我们从没学过的知识，所以问了指导老师的意见把这个部分做了改变，改成了手动控制水量的方式。这次的课程设计让我受益匪浅
16、，让我学到了许多原来在课堂上许多没学过的知识。能让我们增长自己动手能力和自己查阅的能力等。紧张的毕业设计终于划上了一个满意的句号，回想起过去这段时间的设计收获是很大的，看到展现在眼前的毕业设计成果，不仅使我对两年来大学所学专业知识的进行了一次比较系统的复习和总结归纳，而且使我真正体会了设计的艰辛和一种付出后得到了回报的满足感和成就感。同时也为以后的工作打下了坚实的基础，也为以后的人生作好了铺垫。条件的不足，有待在以后的工作学习中不断进步。致谢非常感谢陈弢老师、感谢陈弢老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我耐心的指导和无私
17、的帮助。为了指导我们的毕业论文，他放弃了自己的休息时间，这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！参考文献1 常斗南. 可编程控制器原理 应用 实验. 北京：机械工业出版社，1995.2 陈金华. 可编程控制器（PC）应用技术. 北京：电子工业出版社，1995.3 吴晓君，杨向明. 电气控制与可编程序控制器应用. 北京：中国建材工业出
18、版社,2004.4 范永胜，王岷. 电气控制与PLC应用. 北京：中国电力出版社, 20045 陈立定，吴玉香，苏开才. 电气控制与可编程序控制器M. 上海：华南理工大出版社，2001.6 吕厚余，邓力.工业电气控制技术M.北京：科学出版社，2007.7 唐介.电机与拖动M.北京：高等教育出版社，2007.8 廖常初. PLC基础及应用M. 2版. 北京：机械工业出版社，2007.9 张万忠. 可编程控制器入门及应用实例M.北京: 中国电力出版社，2005.10 刘美俊. 可编程序控制器应用技术M. 北京：福建科学技术出版社，2002.11 陈忠华. 可编程序控制器与工业自动化系统M. 北京:
19、 机械工业出版社，2006.12 吕厚余. 工业电气控制技术. 北京：科学出版社,2007. 7 附录1原理图附录2 流程图开始是否有料是否自动喂料辊启动否粉碎辊启动出料泵启动结束手动自动喂料辊启动粉碎辊启动出料泵启动附录3 原程序 附录4 I/O分配表液位计X4FQY0M1手动控制X5SA1-1Y1M2自动控制X6SA1-2Y2M3自动开始X10SB1Y3M43kw电机正转X11SA2-1Y4M53kw电机反转X12SA2-2Y5M6料箱空位X13LXY6M7紧急停止X14SB2Y7M8喂料辊X15SB3Y10M9出料泵X16SB4Y11M1072流量阀开X17SB5Y12M1172流量阀关
20、X20SB6Y13M1252流量阀开X21SB7Y14M1352流量阀关X22SB8Y15M141#气动阀开X23SB9Y16M152#气动阀开X24SB10Y17M163#气动阀开X25SB11Y20M174#气动阀开X26SB12Y21M185#气动阀开X30SB13Y22M19Y23M20Y24M21Y25FARSY26RL0附录5 元器件清单元器件型号额定电压数量螺旋式熔断器RL1-60500V5个电动机3KWY100L-2380V3个电动机1KWY80M380V2个中间继电器MY2N-DJ-J24V24个热继电器JR16380V5个三菱PLCFX-2N-64MR220V1个台达触摸屏DOP-A57BSTD220V1个空气开关DZ47-80380V1个交流接触器CJ20J-16380V9个交流接触器CJ20J-10380V2个空气开关DZ47-10380V5个按钮LA42P-10/G220V12个转换开关HZ5-20/4L03380V2个指示灯AD17-22220V11个