南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目 基于PLC的工业混料系统控制器的设计
设计（论文）题目来源 自选课题
设计（论文）题目类型 工程设计类 起止时间 2015.12-2016.5

一、 设计（论文）依据及研究意义：
依据：HG/T 20569-2013 机械搅拌备,《搅拌传动装置系统组合、选用及技
术要求》,《搅拌工行业标准》,GBT9142-2000混凝土搅拌机《搅拌传动
装置系统组合、选用及技术要求》。
研究意义：
目前在国内工业混料控制器发展有以下几种，一是基于PC总线的
工控机因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大
的技术人员所熟悉和认可。二是可编程逻辑控制器（PLC)， PLC 是
以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发
展而来的一种新型工业控制装置。它通过运行存储在其内存中的程
序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出
信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现控制。其具有的优点 ：
1.可靠性高，抗干扰能力强 2 . 配套齐全，功能完善，适用性强 3.
易学易用，深受工程技术人员欢迎4.系统的设计，工作量小，维护
方便，三是嵌入式控制器。上述的工业控制器各有优缺点，不同的控
制系统要选择不同的控制器，在以前是合理的，但是随着科学技术的
不断发展，工业生产过程工艺的日趋复杂化，工业对控制系统的要求
日趋严格，控制器日趋“技术标准化”与“产品通用性”，未来工业
控制器可能会往通用工业控制器和定制化控制器方向发展。与此同
时，就目前来说，可编程逻辑控制器随着微电子技术和计算机技术的
迅速发展，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等
功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维
护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，目前还是广泛
应用于工业控制的各大领域，还是处于先进水平。因此我们要了解并
熟悉PLC,要灵活运用PLC。同时也要在其基础上了解未来工业控制器
的发展趋势，以便我们时刻处于行业先进水平。
同时目前工业上测量液位高度的方法有：
① 静压式：根据流体静力学原

理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质
高度成正比，因此可根据差压来检测液位。
② 浮力式：利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或者部分浸没于液体中物
体的浮力随液位变化来检测液位。
③ 声学式：利用超声波在介质中的传播速度或在不同相界面之间的反射特性来
检测液位。
④ 电气式：把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，则电极之间的电
气参数，如电阻，电容等，随液位的变化而变化。
⑤ 射线式：放射性同位素所放出的射线（如β射线，γ射线等）穿过被测介质
事，其辐射能量因吸收作用而减弱，能量将衰减，其衰减程度与液位有关。
⑥ 微波式：由于微波属于电磁波，在一定条件下，传播速度是一定的，因此可
以利用测量微波从传感器传播至物料表面并返回到传感器所用的时间来实现液
位的测量。
⑦ 磁致伸缩式：利用磁致伸缩的效应实现液位的测量。
除此之外还有光学法，重锤法等.目前工业上常用的测量液位高度为浮力式与电
气式。
工业生产中是通过变频器来实现搅拌的 ，下述目前国内外变频器的种类及其
特点：
国内变频器十大品牌 英威腾、汇川、森兰、台达、正弦、海利普、

风光、合康、利德华福、安邦信. 国外变频器十大品牌， 施耐德、ABB、
西门子、AB、艾默生，日本富士、罗克韦尔、伟肯 各自的特点 国内： 英
威腾：优点:：英威腾的销售量在中国的变频器市场属于领先，质量
也不错，比较稳定。汇川：是国内低压变频的第一品牌，中高端定位，
总结特点：1.客户设备模块化；2，矢量控制方式；3.电压波动范围
15%-20%，不会降低额定功率；4.适应环境50摄氏度；6.三防涂层处
理+独立风道设计7.变频空压机国家标准唯一指定产品，8.特殊PID
技术处理，9.运行时噪声降低10分贝左右，10.借鉴ABB800技术，变
频启动电流1.2倍；12，贡品启动电流6倍，工频加软启动器，启动电
流3-3.5倍 .森兰：器件选型裕量比较大，主要用于三相异步交流电
机.台达，主要有：通用矢量变频器、风机水泵专用变频器、通用经
济型变频器、高性能磁束向量控制变频器。特点：1，体积小，属于
迷你型产品，占用控制柜空间较小， 2.控制方式为正弦波，SPWM（提
供无速度矢量控制）3.载波频率范围0-15KHz；4，提供标准的0-10V
模拟量接口，5.过载能力强，；6，提供多功能的输出端子信号7.提
供三组异常记录8，电机参数自动整定功能。 风光变频器；
西门子变频器主要分为通用型、工程型和专用型三类。西门子通用变
频器的最大特点是强大的通讯功能和全面的配套软件.
施耐德变频器特点论述：
其特点有：1.通过磁通矢量控制进行速度调节；2.速度范围为1至20；
3.变频器与电机保护；4.坚固耐用；5.通过使用系紧螺钉进行布线和
连接；6.结构紧凑，可以并排安装；7.能够使用DIN轨道安装；8.集
成B类EMC滤波器或可作为一个选件；9.变频器具有极低的泄漏电流；
10.可使用基板安装版本；11.简易精致效； 12.高性能和紧凑外形使
得机电解决方案成为遥远的记忆；
爱默生变频器特点论述：1.优异的控制性能；2.磁通质量PWM调制；
3.电机参数自整定（静止与旋转）；4.调速范围达1:100（EV10000
为1:50）；5.启动转矩0.50Hz时180%额定转矩（EV1000 1Hz时150%）；
6.转矩自动提升与手 动提升功能可选；7.具有多种行业专用功能。
艾生墨 ENYDRIVETM 系列变频调速器具有以下特点；1.采用最新的智
能功率模块（ IPM ）和集成功率模块（ PIM ）；2.优化的空间电压矢
量控制技术；3.最先进的硬件组合DSP + CPLD + MCU; A-B 变频器特点
论述：A-B变频器在中国市场常见的是PowerFlex系列。它的特点有：
1.操作灵活；2.实现与控制系统的无缝连接。
参考文献
[1]
张宏建. 自动检测技术与装置.

[2]贾丽，袁小平等. 常用液位检测方法的研究.
[3]伊赫兰丹.变频器的种类.

[4]JIS A8603-1-2010 混凝土搅拌机

[5]JGJT199-2010水泥土搅拌墙技术规程
[6]JGJ/T223-2010预拌砂浆应用技术规程
[7]GB/T10171-2005混凝土搅拌站（楼）分类

二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）缺方案
1.详细了解设计的论文的要求；
2.根据论文的要求，设计整体方案；
3.PLC与变频器的选型；
4.工业混料系统主电路的设计；
5.PLC的选型，控制电路的设计；
6.PLC程序的设计，做出梯形图；
7.先了解并熟悉HIM界面的设计，再根据设计要求做出HIM界面的设
计。
技术方案：液体混合比设计.物料平衡计算.搅拌设备选型计算与主机
生产能量平衡计算.变频器选型计算与PLC的选型计算.搅拌工艺流
程图与搅拌站工艺布置图设计；此生产过程要考虑生产工艺及产品的
环保性能。
启动初始化
计算A,B液体配比
打开阀门A并启动泵A；
打开阀门B并启动泵B.

注入液体A,B于罐A
液体到液面LS2?

搅拌机工作

打开阀门3并相继启
动泵C,与打开阀门6

液体C到
液面LS4液

N
N
N

Y

Y
Y
N

排出混合液
体

搅拌时间到？
三、设计（论文）的研究重点及难点：
重点：工业混料系统主电路的设计，PLC控制电路的设计

难点： HMI界面的设计，PLC程序设计
四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：
2015年12月～2016年1月：资料收集、整理，撰写文件综述和开题报告。

2016年2月：方案设计。
2016年3月：主电路设计。
2016年4月：PLC控制部分设计。
2016年5月：HMI界面的设计。
五、进行设计（论文）所需条件：
1.到图书馆广泛查询资料；
2.老师的指导；
3.上网查询资料。

六、指导教师意见：
签名： 年 月 日