Multisim工业混料器的设计与仿真
如今、在各行各业中，多种物料的合成是必不可少的。同时自动控制系统被广泛应用，该系统可以提高工人的工作效率，减少差错，提高质量。故而将自动控制系统应用到混料中可以更加精准的控制混料。为此本文介绍了一种混料器的实现方法，来通过Multisim软件界面实现PLC与混料器的综合应用。于Multisim软件中设计PLC控制电路、液位控制电路、混料比设定电路3块主要电路来组合成工业混料器的总体仿真电路。然后，再随着调试、仿真完善效果与功能。 M000233
关键词：Multisim仿真 PLC控制 液位控制 混料比
Now, in all walks of life, the synthesis of a variety of materials is essential.While the automatic control system is widely used, the system can improve the efficiency of the workers, reduce errors and improve the quality .Therefore the automatic control system that can be applied to more precise mixing control mixer.So this paper presents a mixer implementations to achieve integrated PLC and mixer applications through Multisim software interface.Multisim software design in PLC control circuit level control circuit, mixing ratio setting circuit three main circuits to be combined into an overall industrial mixer circuit simulation.Then, along with debugging, simulation sound effects and functions.
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1.引言 1
1.1背景与概述 1
1.1.1行业背景 1
1.1.2软件背景 1
1.1.3 PLC（可编程控制器）简介 1
1.2课题的研究意义 2
2.工业混料器 3
2.1设计思路 3
2.2加减计数器74LS192 3
2.3数值比较器74LS85 5
2.4工业混料器的原理与控制框图 6
2.4.1原理框图与设备示意图 6
2.4.2工业混料器的功能要求 7
2.4.3工业混料器的工作原理 8
3.仿真电路设计 9
3.1 PLC控制器设计 9
3.1.1 工业混料器的PLC程序框图 9
3.1.2 PLC控制器设计流程图 9
3.1.3 PLC控制器封装模块与引脚功能表 10
3.2液位控制器设计 11
3.2.1液位控制器的设计原理图 11
3.2.2液位控制器的封装模块与引脚功能表 12
3.3混料比设定电路设计 13
3.3.1混料比设定电路设计的原理图 13
3.3.2混料比设定电路的封装模块与引脚功能 14
4.总体电路设计与仿真分析 16
4.1总体电路设计 16
4.1.1总体电路原理图 16
4.1.2仿真过程 16
4.1.3仿真说明 17
4.2仿真结果 17
总结与展望 20
参考文献 21
致谢 22
1.1背景与概述 查看完整请+Q:351916072获取
1.1.1行业背景
随着如今科学技术的高速发展，各类行业也在快速发展，于此同时混和物料在医疗、食品、化工制造、服装颜色等多方面的需求的扩大，故而混料器应运而生，且被人们越来越广泛的使用[1]。混料器它是一种将2种或多种以上的物料进行混合，按设定的体积比进行混合调匀的设备[17]。要求混料比可以根据需要进行调节，且要求当达到混料时，会锁定电路，使得混料比稳定在所需的数值。然后向混料槽中填入物料，满时进行混料的机械装置。
1.1.2软件背景
从事电子行业的产品研究与设计的工程师，通常需要对所设计的电路进行实物上的模拟与分析，并且要进行调试，检测电路功能是否完整。加拿大的Interactive Image Technologies公司在20世纪80年代末90年代初推出了专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”EWB软件，并在之后相继推出了EWB5.0与6.0，从EWB6.0版本开始，将专门用于电路仿真与设计的模块更名为Multisim[17]。
同早期的EWB 5.0版本相比，Multisim软件还增加了射频电路的仿真功能，并且大大地扩充了元件的数据库，尤其是增加了实际元器件的对应模型，提高了仿真电路的实用性。
更重要的是增加了元器件编辑器，使得用户自己有自由编辑与创立元器件的空间。而且还增加了供测试分析用的测试工具。例如瓦特仪、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。并且在连线上更加的自由不再死板，允许连线任意走向，使得用户布线更加容易。
本课题所研究的工业混料器是在Multisim 8软件下进行仿真设计的，2005年，IIT公司对Multisim 7进行了全面的升级与优化，之后推出了版本8，使得Multisim 8在性能与功能上得到了全面的提升。
升级后的Multisim 8具有如下一些优越性，仿真速度得到了全面的提升，速度提升几乎一倍还多；且可以对变量进行支持；且对电器规则检查设定了范围；支持跨越多页分图的分类搜寻的功能；并增加了新型的Tektronix示波器，而且测量探针的数值可以动态显示。
正是因为Multisim 8具有以上的诸多优点，故而采用该软件进行仿真设计与分析，相对此后的版本9与10,8版本的功能已足够完善，足以满足本课题的设计需要。
1.1.3 PLC（可编程控制器）简介
PLC可编程控制器是以微处理技术为基础，将计算机与自动化相结合的控制器。从20世纪60年代末第一台PLC诞生到至今，一直被应用于各个领域，而且成为了控制领域中的主流控制设备[11]。它极大地推进了机电一体化的进程，可以直接应用到工程设施中且不需采取一些特别措施，这同时也是它被多方面应用的原因之一。
另外PLC是集自动控制、计算机、网络、通信等功能于一体的自动化装置[4]。具有可靠性高，功能完善，具有编程简单易于理解、体积小、重量轻等诸多优点[15]。它是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统。并且PLC可编程控制器是专门为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器[14]。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程[16]。
1.2课题的研究意义
目前、混料器自动控制系统——通常是由工控机、操作台及配电柜几部分组成，虽然该系统能满足人们对混料系统的基本要求，但是体型较大搬运麻烦、成本昂贵不经济、可靠性低、通信不稳定的诸多缺点，使资金能力有限的中小型企业对这些控制系统的普及和应用受到了限制[5]。从而使得人们对混料系统提出了更高的要求。
同时计算机技术的深入研究，自动控制体系的日益完善，该系统可以更加有效地提高机械化时代的机械工作效率，而且使得管理上也方便了许多。尤其是在流水线式的产品的生产过程中，更需要提高机械设备的自动化程度，取得效率与质量的双赢。
故而将自动控制与混料系统相结合，以提高混料控制中的精准性、可靠性使得操作上误差、失误减少，且更方便于操作与普及的工业混料器。
3.2.1液位控制器的设计原理图
液位控制器的目的是用来控制混料槽中液位的增减。当混料器启动后，混料设备进料阀A进料，液位则增加（从0%开始增加），达到设定值50%之后，关闭进料阀A，进料阀B打开，液位继续增加直到混料槽满了。此时锁定电路，搅拌机工作6秒，最后排料阀C打开，液位持续降低直到0，即完成一次混料过程中的液位控制。
为了在软件中模拟混料液位的增减过程，电路设计上的思路使用2片十进制计数器74LS192级联构成加减计数器，并用比较器将当前的计数结果与设定的混料比相比较，来产生控制阀门的信号，液位控制电路图为图3.5所示。
计数器值执行单向计数，即执行加法计数时，封锁减法技术功能，反之，则会封锁加法计数功能。封锁电路由图3.5中这些门电路构成。
图中D触发器74LS74D是利用计数器的满计数输出信号“SET=CO”设置整个计数的状态为00到100，没有这块触发器只会计数到99不会达到100。 查看完整请+Q:351916072获取
关键词：Multisim仿真 PLC控制 液位控制 混料比
Now, in all walks of life, the synthesis of a variety of materials is essential.While the automatic control system is widely used, the system can improve the efficiency of the workers, reduce errors and improve the quality .Therefore the automatic control system that can be applied to more precise mixing control mixer.So this paper presents a mixer implementations to achieve integrated PLC and mixer applications through Multisim software interface.Multisim software design in PLC control circuit level control circuit, mixing ratio setting circuit three main circuits to be combined into an overall industrial mixer circuit simulation.Then, along with debugging, simulation sound effects and functions.
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1.引言 1
1.1背景与概述 1
1.1.1行业背景 1
1.1.2软件背景 1
1.1.3 PLC（可编程控制器）简介 1
1.2课题的研究意义 2
2.工业混料器 3
2.1设计思路 3
2.2加减计数器74LS192 3
2.3数值比较器74LS85 5
2.4工业混料器的原理与控制框图 6
2.4.1原理框图与设备示意图 6
2.4.2工业混料器的功能要求 7
2.4.3工业混料器的工作原理 8
3.仿真电路设计 9
3.1 PLC控制器设计 9
3.1.1 工业混料器的PLC程序框图 9
3.1.2 PLC控制器设计流程图 9
3.1.3 PLC控制器封装模块与引脚功能表 10
3.2液位控制器设计 11
3.2.1液位控制器的设计原理图 11
3.2.2液位控制器的封装模块与引脚功能表 12
3.3混料比设定电路设计 13
3.3.1混料比设定电路设计的原理图 13
3.3.2混料比设定电路的封装模块与引脚功能 14
4.总体电路设计与仿真分析 16
4.1总体电路设计 16
4.1.1总体电路原理图 16
4.1.2仿真过程 16
4.1.3仿真说明 17
4.2仿真结果 17
总结与展望 20
参考文献 21
致谢 22
1.1背景与概述 查看完整请+Q:351916072获取
1.1.1行业背景
随着如今科学技术的高速发展，各类行业也在快速发展，于此同时混和物料在医疗、食品、化工制造、服装颜色等多方面的需求的扩大，故而混料器应运而生，且被人们越来越广泛的使用[1]。混料器它是一种将2种或多种以上的物料进行混合，按设定的体积比进行混合调匀的设备[17]。要求混料比可以根据需要进行调节，且要求当达到混料时，会锁定电路，使得混料比稳定在所需的数值。然后向混料槽中填入物料，满时进行混料的机械装置。
1.1.2软件背景
从事电子行业的产品研究与设计的工程师，通常需要对所设计的电路进行实物上的模拟与分析，并且要进行调试，检测电路功能是否完整。加拿大的Interactive Image Technologies公司在20世纪80年代末90年代初推出了专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”EWB软件，并在之后相继推出了EWB5.0与6.0，从EWB6.0版本开始，将专门用于电路仿真与设计的模块更名为Multisim[17]。
同早期的EWB 5.0版本相比，Multisim软件还增加了射频电路的仿真功能，并且大大地扩充了元件的数据库，尤其是增加了实际元器件的对应模型，提高了仿真电路的实用性。
更重要的是增加了元器件编辑器，使得用户自己有自由编辑与创立元器件的空间。而且还增加了供测试分析用的测试工具。例如瓦特仪、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。并且在连线上更加的自由不再死板，允许连线任意走向，使得用户布线更加容易。
本课题所研究的工业混料器是在Multisim 8软件下进行仿真设计的，2005年，IIT公司对Multisim 7进行了全面的升级与优化，之后推出了版本8，使得Multisim 8在性能与功能上得到了全面的提升。
升级后的Multisim 8具有如下一些优越性，仿真速度得到了全面的提升，速度提升几乎一倍还多；且可以对变量进行支持；且对电器规则检查设定了范围；支持跨越多页分图的分类搜寻的功能；并增加了新型的Tektronix示波器，而且测量探针的数值可以动态显示。
正是因为Multisim 8具有以上的诸多优点，故而采用该软件进行仿真设计与分析，相对此后的版本9与10,8版本的功能已足够完善，足以满足本课题的设计需要。
1.1.3 PLC（可编程控制器）简介
PLC可编程控制器是以微处理技术为基础，将计算机与自动化相结合的控制器。从20世纪60年代末第一台PLC诞生到至今，一直被应用于各个领域，而且成为了控制领域中的主流控制设备[11]。它极大地推进了机电一体化的进程，可以直接应用到工程设施中且不需采取一些特别措施，这同时也是它被多方面应用的原因之一。
另外PLC是集自动控制、计算机、网络、通信等功能于一体的自动化装置[4]。具有可靠性高，功能完善，具有编程简单易于理解、体积小、重量轻等诸多优点[15]。它是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统。并且PLC可编程控制器是专门为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器[14]。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程[16]。
1.2课题的研究意义
目前、混料器自动控制系统——通常是由工控机、操作台及配电柜几部分组成，虽然该系统能满足人们对混料系统的基本要求，但是体型较大搬运麻烦、成本昂贵不经济、可靠性低、通信不稳定的诸多缺点，使资金能力有限的中小型企业对这些控制系统的普及和应用受到了限制[5]。从而使得人们对混料系统提出了更高的要求。
同时计算机技术的深入研究，自动控制体系的日益完善，该系统可以更加有效地提高机械化时代的机械工作效率，而且使得管理上也方便了许多。尤其是在流水线式的产品的生产过程中，更需要提高机械设备的自动化程度，取得效率与质量的双赢。
故而将自动控制与混料系统相结合，以提高混料控制中的精准性、可靠性使得操作上误差、失误减少，且更方便于操作与普及的工业混料器。
3.2.1液位控制器的设计原理图
液位控制器的目的是用来控制混料槽中液位的增减。当混料器启动后，混料设备进料阀A进料，液位则增加（从0%开始增加），达到设定值50%之后，关闭进料阀A，进料阀B打开，液位继续增加直到混料槽满了。此时锁定电路，搅拌机工作6秒，最后排料阀C打开，液位持续降低直到0，即完成一次混料过程中的液位控制。
为了在软件中模拟混料液位的增减过程，电路设计上的思路使用2片十进制计数器74LS192级联构成加减计数器，并用比较器将当前的计数结果与设定的混料比相比较，来产生控制阀门的信号，液位控制电路图为图3.5所示。
计数器值执行单向计数，即执行加法计数时，封锁减法技术功能，反之，则会封锁加法计数功能。封锁电路由图3.5中这些门电路构成。
图中D触发器74LS74D是利用计数器的满计数输出信号“SET=CO”设置整个计数的状态为00到100，没有这块触发器只会计数到99不会达到100。 查看完整请+Q:351916072获取
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