PLC液體混合裝置控制課程設計

1、成績評定表學生姓名周曉陽班級學號專業(yè)自動化課程設計題目液體混合裝置控制的模擬評語組長簽字：成績?nèi)掌?0 年 月曰課程設計任務書學院自動化與電氣工程學院專業(yè)自動化學生姓名班級學號課程設計題目液體混合裝置控制的模擬實踐教學要求與任務：1、系統(tǒng)總體方案設計；2、液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設計；3、液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設計；4、系統(tǒng)調(diào)試與結果分析；5、編寫課程設計報告。工作計劃與進度安排：第19周：查閱相關資料、了解設計內(nèi)容，完成硬件設計。第1-2天：1深入了解課程設計內(nèi)容及任務。2查找文獻、資料，確立設計方案。第3-5天:1通過相關資料，明確完善設計方案。2完成硬件設計，選擇PLC型號、設計系

2、統(tǒng)流程圖、列出I/O分配 表，設計I/O接線圖。第20周：完成軟件設計，并進行調(diào)試第1-2天：完成軟件設計，利用 STEP7-Micro/WIN進行梯形圖或指令表設計。第3天：對設計程序進行調(diào)試。第4天：課程設計結果驗收，完成課程設計報告。第5天：針對所完成課程設計題目進行答辯。指導教師：201年 月曰專業(yè)負責人：201 年 月曰學院教學副院長：201 年 月曰摘要PLC是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通信技術的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應用， 而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊

3、、輸入模塊、輸出 模塊和編程裝置組成。它應用于工業(yè)混合攪拌設備，使得攪拌過程實 現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順 利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混 合的PLC控制程序可進行單周期或連續(xù)工作， 具有斷電記憶功能，復 電后可以繼續(xù)運行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過組態(tài)，可 直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關鍵詞：PLC液位傳感器，定時器目錄一引言二系統(tǒng)總體方案設計2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理 2.2系統(tǒng)的整體設計要求 2.3系統(tǒng)方案的設計三液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設計 3.1硬件的選型3.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取 3.1

4、.2液位傳感器的選擇 3.1.3攪拌電機的選擇3.2 PLC的I/O分配表3.3 PLC的I/O接線圖四液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設計 4.1編程軟件的介紹4.2程序設計五系統(tǒng)調(diào)試與結果分析六總結七參考文獻一 引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步， 各種工業(yè)自動化的不斷升級， 對 于工人的素質要求也逐漸提高。 在生產(chǎn)的第一線有著各種的自動加工 系統(tǒng)，其中多種原材料混合在加工，是其中最為常見的一種。在工藝加工最初， 把多種原料再合適的時間和條件下進行需要的 加工以得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進行的， 在后來多用繼電 器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作過程進行自動化操作， 但這些方式已經(jīng)不 能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實

5、際需要。 實際生產(chǎn)中需要更精確、 更便捷的控制 裝置。在生產(chǎn)過程、科學研究和其他產(chǎn)業(yè)領域中，可編程序自動控制 技術的應用都是十分廣泛的 ,因此, 了解和學習這些重要技術對高校 自動化專業(yè)的學生來說 , 已是必不可少。摻混PLC空制系統(tǒng)這個課題具有其重要的意義。本課題摻混PLC 控制系統(tǒng)，其目的就是以PLC為核心，配合智能儀表，完成系統(tǒng)功能 控制，狀態(tài)顯示，信息檢測和報警硬件組建所需要的 PLC和傳感器等 元件的選擇，實現(xiàn)對摻混的自動控制以及運行狀態(tài)的檢測功能和顯示 功能。用PLC對摻混進行控制，系統(tǒng)的硬件結構簡單、服務功能增強、 系統(tǒng)的可靠性大大提高， 且節(jié)省了成本， 使摻混系統(tǒng)的性能價格比提

6、 高。二 系統(tǒng)總體方案設計2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理液體混合裝置控制的模擬實驗面板圖：圖 2.1 模擬實驗面板圖此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開關來模擬，啟動、停止用動合按鈕來實現(xiàn)，液體A閥門、液體B閥門、混合液閥門的打開與關閉以及 攪勻電機的運行與停轉用發(fā)光二極管的點亮與熄滅來模擬。2.2 系統(tǒng)的整體設計要求在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進料、混合、卸料的 功能，控制要求如下：本裝置為兩種液體混合模擬裝置， SL1、 SL2、 SL3 為液面?zhèn)鞲衅鳎?液體A B閥門與混合液閥門由電磁閥 YV1 YV2 YV3控制，M為攪 勻電機，控制要求如下：初始狀態(tài)：裝置投入運行時，液體A、B閥門

7、關閉，混合液閥門 打開 20 秒將容器放空后關閉。啟動操作：按下啟動按鈕SB1,裝置就開始按下列約定的規(guī)律操 作：液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL2時，SL2接 通，關閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達SL1時，關閉液體 B閥門，攪勻電機開始攪勻。攪勻電機工作 6秒后停止攪動，混合液 體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到 SL3時，SL3由接通 變?yōu)閿嚅_，再過 2 秒后，容器放空，混合液閥門關閉， 開始下一周期。停止操作：按下停止按鈕SB2后，在當前的混合液操作處理完畢 后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上） 。2.3 系統(tǒng)方案的設計通過PLC接收液位傳感器的信號，然后控制電

8、磁閥的開關，以及 電動機對兩種溶液的混合攪拌，并一直重復這個過程，實現(xiàn)液體混合 裝置控制的模擬過程。3.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取模擬實驗中，最主要選取的是可編程邏輯控制器PLC本課題選取西門子S7-200PLCSIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、 監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行 中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。1. CPU單元設計：集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221 222具有180mA輸出，CPU224 CPU226 分別輸出2

9、80，400mA可用作負載電源。2. 不同的設備類型：CPU22122各有2種類型CPU具有不同的 電源電壓和控制電壓3. 本機數(shù)字量輸入/輸出點：CPU221具有6個輸入點和4個輸出 點，CPU222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU224具有14個輸入 點和 10個輸出點。 CPU 226具有 24 個輸入點和 16個輸出點。4. 中斷輸入：允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。5. 高速計數(shù)器（1）CPU 221/222: 4個高速計數(shù)器（3OKH0 ,可編程并具有復位輸 入， 2 個獨立的輸入端可同時作加、 減計數(shù)，可連接兩個相位差為 90 的 A/B 相增量編碼器。（2）CPU

10、 224/226: 6 個高速計數(shù)器（3OKH0 ,具有 CPU 221/222 相 同的功能。（ 3） CPU222/224/226 ：可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴 展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶 程序。（4）模擬電位器：CPU221/222 1 個。CPU224/226 2個。（5） 脈沖輸出：2路高頻率脈沖輸出（最大2OKH0,用于控制步進 電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。（ 6）實時時鐘：例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對 過程進行時間控制。（7）EEPRO存儲器模塊（選件）：可作為修改與拷貝程序的快速工 具（無需編程器），并可進行輔助軟件

11、歸檔工作。（ 8）電池模塊：用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)， 數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5 天。選 用電池模塊能延長存貯時間到 200天（ 10 年壽命）。電池模塊插在存 儲器模塊的卡槽中。3.1.2 液位傳感器的選擇本課題選用 LSF-2.5 型液位傳感器。其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的， 2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關可提供非常準確、可靠的液 位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當沒有液面時，光被前端 的棱鏡面或球面反射回來； 有液體覆蓋光電探頭球面時， 光被折射出 去，這使得輸出發(fā)生變化， 相應的晶體管或繼電器

12、動作并輸出一個開 關量。應用此原理可制成單點或多點液位開關。LSF光電液位開關具有較高的適應環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關元件主要技術參數(shù)及原理如下：1. 工作壓力可達 2.5Mpa；2. 工作溫度上限為 125；3. 觸點壽命為100萬次C;4. 觸點容量為 70W；5. 開關電壓為 24V DC;6. 切換電流為 0.5A。3.1.3攪拌電機的選擇選用EJ15-3型電動機。其中“E”表示電動機，“ 表示交流的，15為設計序號，3為最大 工作電流。相關元件主要技術參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動1額定電壓為220V,額定頻率為50

13、Hz,功率為2.5KW,采用三角形 接法；2. 電動機運行地點的海拔不超過 1000m。工作溫度-1540C /濕度w90%;3. EJ15系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉轉矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。3.3 PLC勺I/O接線圖四3.2 PLC勺I/O分配表輸入/輸出接線列表:面板SB1SB2SL1SL2SL3YV1YV2YV3YKMPLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3表3.2 I/O分配表4.1 編程軟件的介紹STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專為 SIMATIC S7-200系列可 編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于 Win

14、 dows的應用軟件， 功能強大， 既可用于開發(fā)用戶程序， 又可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀 態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、 基本功能以及如何應用編程軟件進行 編程、調(diào)試和運行監(jiān)控等內(nèi)容?；竟δ埽篠TEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應用軟件的 開發(fā)，其主要實現(xiàn)以下功能。1. 在脫機（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序， 修改和編輯原有的用戶程序。 在脫機方式時，計算機與PLC斷開連接，此時能完成大部分的基本功 能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能 存放在計算機的磁盤上。2. 在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關系的 PLC直接進 行各種操作，如上

15、載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。3. 在編輯程序的過程中進行語法檢查， 可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù) 類型方面的錯誤。 經(jīng)語法檢查后， 梯形圖中錯誤處的下方自動加紅色 波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉， 且在錯誤處加上紅色波 浪線。4. 對用戶程序進行文檔管理，加密處理等。5. 設置PLC的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。4.2 程序設計本課題采用可編程控制器梯形圖作為編程語言， 標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點：1.它I0.1曰，疋種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術語和一些圖形符號構成， 左右的豎線稱為左右母線。I0.22.梯形圖中的接點可以任意串

16、、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能I0.3串聯(lián)。10.4M11.33.內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只10.4能做中間結果供CPU內(nèi)部使用。M10.04.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行,在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態(tài)暫M20.0T38存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以M10.0當做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。5.PLCM10.3是M10.3按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當做條件使用本課 M10.2題程序如下:網(wǎng)絡1PM10.0M10.110.0網(wǎng)絡2網(wǎng)絡3M10.2網(wǎng)絡6

17、網(wǎng)絡7網(wǎng)絡8網(wǎng)絡9網(wǎng)絡10 T37五網(wǎng)絡統(tǒng)121.調(diào)試Q 0.3網(wǎng)絡 ； 運用 13+60(1)調(diào)試過程:IN(?).3TON液體 Q 0.( R )100ms調(diào)試程序進行系統(tǒng)靜調(diào)。模擬兩種混合序作Q 0.3M12.4M11.5Q 0.3M12.4裝置的操作過程，對控制程一些改動，使之變成可連續(xù)運行網(wǎng)絡T5M11.4的調(diào)試程序。具體作法如下：M12.4運行STEP7-Micro/WIN32編程軟件，使PLC進入16T38方式后:M11.4網(wǎng)絡A1流入容器。液體&-8機開按下啟動按鈕SB1, 1裝置液體A閥門打開，液體M11.5寸，站2接通，關閉液體A閥門，打開當液面到達M11.2B閥門。液面到

18、達SL1時，關閉液體B閥門，攪勻電S1 Q 0.2R、 一 1 止攪M11.2 動，混合網(wǎng)絡 T3819網(wǎng)絡20網(wǎng)絡21+60M20.1S：1M20.1R IINPT始攪勻。攪勻電機工作6秒后停T37液體閥門打開，開始放出混TON100ms合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后， 容器放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。當按下停止按鈕SB2后，在當前的混合液操作處理完畢后， 才停 止操作（停在初始狀態(tài)上） 。（ 2）調(diào)試結果模擬示意圖圖 5.1 啟動示意圖圖5.2液面到達SL2時示意圖圖5.2液面到達SL1時示意圖圖 5.2 放出混合液體時示意圖2. 結果分析 基于以上

19、設計與調(diào)試，兩種液體混合裝置的系統(tǒng)設計基本結束。測試結果滿足課題給定要求。結束語此次機 plc 課程設計是非常難得的一次理論與實踐相結合的機會，通過這次對“多種液體自動混合裝置的PLC控制”的設計使我擺 脫了單純理論學習的狀態(tài)和眼高手低的毛病， 使我了解到PLC的重要 性。在此次計中，我們遇到了許多困難，通過對自身的查找，我找出 幾點不足之處：1. 不會利用查翻資料。 在理論課學習過程中， 老師曾經(jīng)給過我們 很多關于PLC的參考資料。而我沒有去充分利用。在老師的提示下， 我才如獲至寶。2. 學習認真程度不夠，基礎相對薄弱。通過這次課程設計。我學 會了 PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深 刻的理解