兩種液體混合控制PLC設(shè)計

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 一、設(shè)計目的進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學(xué)理論知識在實際中的應(yīng)用能力；掌握一般生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法；掌握一般生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)的施工設(shè)計、安裝與調(diào)試方法；培養(yǎng)查閱圖書資料、工具書的能力；培養(yǎng)工程繪圖、書寫技術(shù)報告的能力。二、設(shè)計任務(wù)及要求掌握plc工作原理、編程及調(diào)試方法及應(yīng)用技術(shù)；根據(jù)控制要求，制定合理的設(shè)計方案；.正確選用plc，確定輸入、輸出設(shè)備；plc的i/o點分配，并繪制其連接圖，以及其它外部硬件圖；設(shè)計plc控制程序；繪制有關(guān)圖紙；編制設(shè)計說明書。三、控制要求本裝置為兩種液體混合裝置，sl1、sl2、sl3 為液

2、面?zhèn)鞲衅?，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 閥門關(guān)閉，混合液閥門打開 20s 將容器放空后關(guān)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。當液面達到 sl2 時，sl2 接通，關(guān)閉液體 a 閥門，打開液體 b 閥門。液面達到sl1 時，關(guān)閉液體 b 閥門，攪勻電機工作 1min 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 20s 后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。

3、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)。四、設(shè)計時間安排查找相關(guān)資料（1天）、設(shè)計并繪制系統(tǒng)原理圖（2天）、設(shè)計plc控制程序（2天）、模擬調(diào)試（2天）、編寫設(shè)計報告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻1.黃永紅.電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù), 北京: 機械工業(yè)出版社, 2011.2.王建華. 電氣工程師手冊, 北京: 機械工業(yè)出版社, 2006.3.吳曉君. 電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo), 北京: 中國建材工業(yè)出版社, 2007.指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)設(shè)計摘要經(jīng)過一學(xué)期的電氣控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，主要掌握可編程控制器plc

4、的特點及運用。plc具有抗干擾能力強，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單通用性強，編程方便，擴展能力強等特點。能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制，定時器數(shù)控制，順序控制，數(shù)據(jù)處理，通信和連網(wǎng)等應(yīng)用?，F(xiàn)在進行兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計. 可編程控制器液體自動混合控制可以使我們的操作越來越方便。根據(jù)要求，設(shè)置一個plc控制程序，能實現(xiàn)兩種液體混合控制，其中用液面?zhèn)鞲衅鳎瑏韺崿F(xiàn)起電磁閥的控制，首先做出梯形圖，在電腦上進行仿真 ，之后調(diào)試，進行外部接線，實現(xiàn)液體混合控制。在整個設(shè)計過程中，設(shè)計以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組件，軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計過程，（包括設(shè)計方案，設(shè)計流程，設(shè)計要求，梯形圖，外部鏈接等）目的在

5、對其中的設(shè)計及制作過程做簡單的介紹和說明。 關(guān)鍵字：plc，梯形圖，液面?zhèn)鞲衅髂夸浀谝徽?緒論11.1引言11.2課程設(shè)計及初步分析3第二章 總體設(shè)計32.1i/0分配表42.2元件清單42.3電氣主接線圖52.4液體混合裝置輸入輸出接線圖62.5可編程控制器梯形圖72.6電腦仿真10第三章 總結(jié)14參考文獻15第一章 緒論1.1引言隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動控制技術(shù)已經(jīng)在人類活動的各個領(lǐng)域中的應(yīng)用得越來越廣泛，而它的水平已經(jīng)成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)先進與否的一項重要指標。在煉油、制藥、化工等行業(yè)中，液體混合已經(jīng)是不可缺少的程序，而且也是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的一部分。然而由于此類行業(yè)中多

6、數(shù)為有腐蝕有毒性介質(zhì)和易燃易爆介質(zhì)，這樣就造成現(xiàn)場的工作環(huán)境非常惡劣，不適宜工作人員在現(xiàn)場操作。此外，要求該系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中具有配料準確、控制良好等規(guī)定，這也是半自動化及人工操作控制所難以實現(xiàn)的。因此為了解決相關(guān)行業(yè)出現(xiàn)的這些問題，尤其是中小型企業(yè)中要求做到多種液體自動混合,液體自動混合配料勢必成為擺在我們眼前的一大課題。多種液體混合攪拌用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料，使用于大中型飲料生產(chǎn)廠家。早期的灌裝機械大多數(shù)采蠕動泵式、用容積泵式作為計量方式。它具有效率高，功能強，加工質(zhì)量高等特點，是當今世界的前沿課題，但還是存在一些問題。該液體混合系統(tǒng)采用基于plc的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機、繼電器等構(gòu)

7、成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護性的特點。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景，液體混合自動配料系統(tǒng)就此應(yīng)社會工廠的需要而誕生了。如何使plc在飲料灌裝中實現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻報道中用plc對灌裝機進行控制的研究尚不多見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計就是基于以上問題進行的一些探索。整個設(shè)計過程是按工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備

8、常用基本圖形符號（gb4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。控制由人工控制到自動控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對于本課題來說，液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)工藝和設(shè)備現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡量用以前系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員快速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系

9、統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)多個電磁閥的開關(guān)以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這次課程設(shè)計如何來實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。 1.2課程設(shè)計及初步分析兩種液體a.b混合裝置，sl1.sl2,sl3為液面?zhèn)鞲衅?，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;當按下啟動按鈕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 。當液面達到sl2,時，sl2接通，關(guān)閉液體a閥門，打開液體b閥門。

10、液體達到sl1，關(guān)閉液體b閥門，攪勻電機工作1min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20s后，容器放空，混合液閥門關(guān)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）。利用西門子plc的s7-200系列來設(shè)計兩種液體的混合裝置控制。根據(jù)要求，本系統(tǒng)為兩種液體的自動混合需要對各種液體的液面的高度監(jiān)控，所以，需要運用到傳感器進行液面高度的監(jiān)控。各種液體入池到一定的液面后停止注入，需要相應(yīng)的電磁閥來控制，而入池的攪拌則需要電動機的控制。需要一個完整的過程，運用plc技術(shù)進行編程，可

11、以實現(xiàn)對各個控件的控制。具體控制方法根據(jù)題目要求，按下啟動按鈕時，a種液體開始進入容器，當達到液面sl1時，a種停止注入，同時液體b開始進入容器，當達到液面sl2時，b種液體停止進入，此時攪拌機開始工作，1min后停止攪拌，開始放出混合液體。直到放完才停止放出。接著進行進行下個循環(huán)。液體的進入和放出，需要電磁閥的控制，液面的深度需要傳感器的控制。液體傳感器的工作原理是：當沒有液體時，液體傳感器沒信號，處于斷開狀態(tài)，當液體淹沒液面?zhèn)鞲衅鲿r，液面?zhèn)鞲衅鳛殚]合。第二章 總體設(shè)計在此設(shè)計中，液面?zhèn)鞲衅饔瞄_關(guān)來模擬，啟動，停止按鈕各需要一個，液體a閥門，b閥門及混合液閥門的打開及關(guān)閉和攪拌機的運行和停止

12、用二極管的點亮與熄滅來模擬。面板sb1sb2l1l2l3y1y2y3m3plci0.0i0.1i0.2i0.3i0.4q0.0q0.1q0.2q0.3表2-1 輸入/輸出接線列表首先對于plc來說，輸入點有5個，輸出點有4個，除此之外，plc還要與計算機等設(shè)備相連，也應(yīng)計算在內(nèi)。考慮到在實際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還有一些估算中未預(yù)見到的因素，要根據(jù)情況增加一些輸入、輸出信號。所以，采用s7-200系列cpu224。它具有14個輸入點，10個輸出點。可以滿足要求。2.1i/0分配表分類繼電器元件作用輸入i0.0sb1啟動按鈕i0.1sb2停止按鈕i0.2l1液面低位傳感器i0.3l2液面高位傳感器

13、i0.4l3液面中位傳感器i0.5kh過載保護輸出q0.0yv1液體a閥門q0.1yv2液體b閥門q0.2yv3混合液體c閥門q0.3m攪拌機2.2元件清單序號名稱標注名型號個數(shù)1啟動按鈕sb1lay3912停止按鈕sb2lay3913液面?zhèn)鞲衅鱨1,l2,l3lsf-2.534電磁閥yv1,yv2,yv3vf4-2535攪拌機mej15-316熔斷器fu1,fu2rt18-32/227cpucpu224cpu22418接觸器km1cj20-1012.3電氣主接線圖本次設(shè)計中的混合液體攪拌由電動機m啟動。帶有短路保護、過載保護等，短路保護由fu熔斷器來實現(xiàn)保護功能，過載保護由fr熱繼電器來實現(xiàn)

14、其保護功能。當液體倒到sl2時，km接通，攪拌電機開始運行。液體混合裝置的主電路圖如圖2-2所示。圖2-2電氣主電路2.4液體混合裝置輸入輸出接線圖（1）啟動操作按下啟動按鈕sb1，yv1通電并自鎖，液體a流入容器。（2）液面上升到sl1當液位高度達到sl1時，液位傳感器l1接通，此時電磁閥yv1斷電關(guān)閉，而電磁閥yv2通電接通，液體b流入容器。(3) 液面上升到sl2液位達到sl2時液位傳感器l2接通，這時電磁閥yv2斷電關(guān)閉，同時啟動電機m攪拌。(4) 攪勻后排放混合液體1分鐘后電動機m停止攪拌，這時電磁閥yv3通電打開，放出混合液體去下道工序。當液位下降到sl3后，再延時20s使電磁閥y

15、v3斷電關(guān)閉，并自動開始新的周期。 (5) 停止操作按下停止按鈕sb2，在當前的操作處理完畢后停止操作?？偪刂戚斎胼敵鼋泳€圖如圖2-3所示。圖2-3總控制輸入輸出接線圖 2.5可編程控制器梯形圖根據(jù)系統(tǒng)控制流程圖所表達出的各控制對象的動作順序，相互間的制約關(guān)系。在明確plc寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎(chǔ)上，進行控制系統(tǒng)的程序設(shè)計，包括主程序編制，各功能子程序的編制，其他輔助程序的編制。本次設(shè)計利用經(jīng)驗設(shè)計的方法進行在整體上將繼電器轉(zhuǎn)化成對輸出線圈的控制，然后進行細節(jié)修改。本次設(shè)計的plc梯形圖網(wǎng)絡(luò)1中可以實現(xiàn)啟動和停止該程序。當按下i0.0,中間繼電器m1.0線圈得電，它的常開觸點閉合，

16、形成自鎖。線圈m1.0就一直得電。只有按下i0.1時，線圈m1.0才會失電，程序停止。梯形圖如2-4所示。圖2-4中間繼電器亦稱通用輔助繼電器，位于plc存儲器的為存儲器，它的plc中沒有外部的輸入端子或者輸出端子與之相對應(yīng)，只用來存儲plc內(nèi)部中間變量，相當于繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器。它不受外部信號的直接控制，其觸點也不能直接驅(qū)動外部負載。它主要用在程序設(shè)計中處理邏輯控制任務(wù)。特殊繼電器sm0.1首次掃描時為on，以后為off。此時線圈m0.0得電。形成自鎖。如圖2-5所示。圖2-5特殊繼電器（sm）是指特殊功能或用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量。有關(guān)控制參數(shù)和信息的存儲單元，是用程序和系統(tǒng)程序交換

17、信息的界面，用戶可以通過特殊繼電器來建立plc與被控制對象之間的關(guān)系，如可以讀取程序運行過程中設(shè)備狀態(tài)和運算結(jié)果信息，利用這些信息實現(xiàn)一些特殊的控制動作。由網(wǎng)絡(luò)1和網(wǎng)絡(luò)2可知，線圈m0.1和q0.0已經(jīng)得電。此時液體a開始向容器注入。 當液體 a達到液面l1時，按下i0.2線圈m0.2和q0,1得電，液體a停止進入，液體b開始注入。如圖2-6所示。圖2-6當按下i0.3(液面?zhèn)鞲衅鱨2)，線圈m0.3和q0.3及定時器t37得電，形成自鎖。此時攪拌機m開始工作，攪拌1min后，t37常開觸點得電，線圈m0.4得電，形成自鎖。同時線圈m0.4常閉觸點失電，線圈m0.3和q0.3及定時器t37失電

18、.如圖2-7所示。圖2-7線圈m0.4得電后線圈q0.2得電，形成自鎖。此時混合液體開始放出。如圖2-8所示。圖2-8當液面下降到中位液面?zhèn)鞲衅魑恢脮r，按下i0.4，傳感器由接通到斷開，線圈m0.5和定時器t38得電，與此同時線圈m0.4失電。20s后t38常閉觸點斷開，線圈m0.5失電，此時線圈m0.4和m0,5都失電，則輸出q0.2也失電，混合液放完，進行下一個循環(huán)。如圖2-9所示。 圖2-92.6電腦仿真經(jīng)過仔細檢查梯形圖后，沒有錯誤，在電腦上進行模擬仿真，來確定實現(xiàn)設(shè)計功能。重點提高運用plc設(shè)計實際控制系統(tǒng)的能力，通過仿真器對自己設(shè)計好的程序進行的方針和修改，用戶實驗室提供法的設(shè)備和器件實現(xiàn)所設(shè)計的內(nèi)容并調(diào)試通過。我經(jīng)過調(diào)試后我設(shè)計的梯形圖滿足設(shè)計要求。按動啟動按鈕sb1后，電磁閥yv1通電打開，plc輸出q0.0工作狀態(tài)指示燈亮，液體a流入容器。如圖2-10所示。圖2-10當液位高度達到l1時，液位傳感器l1接通，此時電磁閥yv1斷電關(guān)閉，而電磁閥yv2通電接通，plc輸出q0.1工作狀態(tài)指示燈亮,plc輸出q0.0工作狀態(tài)指示燈滅，液體b流入容器。如圖2-11所示。圖2-11液位達到l2時液位傳感器l2接通，電磁閥yv2斷電