基于 PLC 液體混合裝置控制的設(shè)計(jì)

1、摘要本系統(tǒng)使用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中的三菱plc的fx系列實(shí)現(xiàn)了對(duì)液體混合裝置的自動(dòng)控制要求。同時(shí)控制系統(tǒng)利用仿真設(shè)備不僅能滿足兩種液體混合的功能，而且可以擴(kuò)展其功能滿足多種液體混合系統(tǒng)的功能。提出了一種基于plc 的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路, 提高了液體混合生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包液體混合裝置的電路框圖、輸入/輸出的分配表及外部接線；軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)控制的梯形圖、指令表及工作過程。在本裝置設(shè)計(jì)中，液面?zhèn)鞲衅骱碗婇y門以及攪動(dòng)電機(jī)采用相應(yīng)的鈕子開關(guān)和發(fā)光二極管來模擬，另外還借助外圍元件來完成本裝置。整個(gè)程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法, 具有調(diào)試方便

2、, 維護(hù)簡(jiǎn)單, 移植性好的優(yōu)點(diǎn)關(guān)鍵詞：plc ；液體混合裝置；程序目錄中文摘要前言11、液體混合裝置的原理及要求和任務(wù)21.1 原理21.2任務(wù)21.3要求22、基于plc液體混合裝置的硬件設(shè)計(jì)32.1液體混合裝置圖32.2外部接線圖與操作面板42.3輸入/輸出裝置53、基于plc液體混合裝置的軟件設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)控制順序功能圖73.2系統(tǒng)控制梯形圖8結(jié)束語(yǔ)10參考文獻(xiàn)11電氣設(shè)備及元器件明細(xì)表12前言在煉油、化工、制藥等行業(yè)中, 多種液體混合是必不可少的工序, 組成部分。以往常采用傳統(tǒng)的繼電器控制, 使用硬連接電器多, 可靠性差, 自動(dòng)化程度不高。當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多地方的此類控制系統(tǒng)主要是采用dc

3、s, 這是由于液位控制系統(tǒng)的儀表信號(hào)較多, 采用此系統(tǒng)性價(jià)比相對(duì)較好, 但隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展, plc 在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強(qiáng)化。用于回路調(diào)節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善, 而且plc 的抗干擾的能力也非常強(qiáng), 對(duì)電源的質(zhì)量要求比較低。目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造, 大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度, 為企業(yè)提供了更可靠的先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造, 生產(chǎn)保障, 所以plc 在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用。采用plc 對(duì)容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控控制, 其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 設(shè)備投資少, 監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高, 還具有在線修改功能, 靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), 適用

4、于多段液位控制的監(jiān)控場(chǎng)合。為此, 我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)集plc技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，自動(dòng)化儀表技術(shù)，系統(tǒng)仿真技術(shù)技術(shù)于一體的功能較全的液體混合的自動(dòng)裝置。1.1原理利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中的三菱plc的fx系列設(shè)計(jì)兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)供工業(yè)應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)之前將容器中的液體放空，液體a閥門打開，a指示燈yv1亮，液體a流入容器。當(dāng)液面到達(dá)sl2時(shí)，sl2接通，關(guān)閉液體a閥門，打開液體b閥門，相對(duì)應(yīng)于操作面板上的鈕子開關(guān)sl2閉合時(shí)，a指示燈yv1滅，b指示燈yv2亮。液面到達(dá)sl3時(shí)，關(guān)閉液體b閥門，攪勻電機(jī)開始攪勻，即鈕子開關(guān)sl3閉合時(shí)，b指示燈yv2滅，m指示燈ykm亮。攪勻電機(jī)工作8秒后停止攪動(dòng)，1秒

5、后混合液體閥門打開yv3指示燈亮，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到sl1時(shí)，sl1由接通變?yōu)閿嚅_，a指示燈yv1滅，再過3秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期的液體a閥門打開。1.2要求1）液體混合自動(dòng)裝置需要a、b兩種不同液體，攪拌電機(jī)的功率為4.5kw。2）液面?zhèn)鞲衅饔免o子開關(guān)模擬，啟動(dòng)和停止按鈕用動(dòng)合開關(guān)模擬，液體a閥門、液體b閥門和混合液體的閥門的開關(guān)與閉合以及攪拌電機(jī)的運(yùn)行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點(diǎn)亮與熄滅來模擬。3）當(dāng)需要啟動(dòng)該裝置時(shí)，必須要按啟動(dòng)按鈕sb1，從而該裝置會(huì)循環(huán)工作，當(dāng)需要停止時(shí)，按下停止按鈕sb2。1.3任務(wù)分析電路圖；設(shè)計(jì)plc外部接線圖；指令表；系統(tǒng)控制梯形圖

6、。2、基于plc液體混合裝置的硬件設(shè)計(jì)2.1液體混合裝置圖液體液體混合液體 2.1 液體混合裝置圖本文所提到的液體混合系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示。yv1控制液體a在容器中的注入量，yv2控制液體2在容器中的注入量。yv3的作用是在液體a，b在容器內(nèi)攪拌完畢后導(dǎo)出，使之進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)操作。液面?zhèn)鞲衅鞣謩e為sl1，sl2，sl3用于測(cè)量加入的液體的量。m為攪拌器。整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和環(huán)保的要求，液體從裝置的上方按順序流入，可循環(huán)進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便。2.2外部接線圖與控制面板x0x1x2x3 x4y0y1y2y3com0yvyv2yv3ykmsb1sb2sl1sl2sl3圖2.2 plc外部接線圖

7、fx 0s20mrcomcom1com2com3如圖2.2所示，plc外部接線圖左邊一排為輸入，其中x0，x1，x2，x3，x4分別與sb1，sb2，sl1，sl2，sl3相連;右邊一排為輸出，其中y0，y1，y2，y3分別與yv1，yv2，yv3，tkm相連。如圖2.3所示起停按鈕p1、p2分別與主機(jī)的x0、x1相連，液面?zhèn)鞲衅鱬3、p4、p5分別與主機(jī)的輸入點(diǎn)x2、x3、x4相接，液體a閥門、液體b閥門、混合液體閥門和攪拌機(jī)p6、p7、p8、p9分別與主機(jī)的輸出點(diǎn)y0、y1、y2、y3相連。sb1sb2sl1sl2sl3ykm yv3yv2yv1p1p2p3p4p5p9p8p7p6圖2.3

8、 裝置操作面板2.3輸入/輸出設(shè)備表2-1輸入|輸出接線列表面板sb1sb2sl1sl2sl3yv1yv2yv3ykmplcx0x1x2x3x4y0y1y2y33、基于plc液體混合裝置的軟件設(shè)計(jì)控制程序設(shè)計(jì)在西門子公司提供的step7m icrow in v 410 plc 編程軟件下進(jìn)行, 它是s72200系列的plc 的編程軟件, 可以對(duì)s72200 的所有功能進(jìn)行編程。該軟件在w indow s 平臺(tái)上運(yùn)行, 其基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件任務(wù)。例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯過程中編輯器具有簡(jiǎn)單語(yǔ)法檢查功能, 還可以直接用軟件設(shè)置plc 的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控。本程序采用了在plc

9、 編程中常用的梯形圖進(jìn)行監(jiān)控。本程序采用了在plc 編程中常用的梯形圖進(jìn)行編譯、調(diào)試和修改, 并采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法。具體控制程序梯形圖如圖3.2 所示。3.1系統(tǒng)控制順序功能圖m2m3m4m5m6m1m0y0y1y2t0t1y3y3t2m8002sb1啟動(dòng)按鈕sl2sl3t0t1sl1m200t2m200t2閥b8s1s閥c3s閥a3.1 順序功能圖3.2系統(tǒng)控制梯形圖m10m0m1y0m0y1m3y2t0t1m10sb2sb1m2sb1m0m1m2m3m1k80k10m5t0m3m3t1m10t2m1m4sl3m2sl2m8002m6m0m10m0y3m6t2m5m4t1m6k

10、30m6m5m5sl1m0m1m6m5結(jié)束語(yǔ)通過對(duì)多種液體混合控制系統(tǒng)的分析, 進(jìn)而設(shè)計(jì)出整個(gè)控制系統(tǒng)各運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行程序。由于plc 產(chǎn)品自身具有可靠性高、靈活性強(qiáng)、對(duì)工作環(huán)境無要求和抗干擾性能好等諸多優(yōu)點(diǎn), 使之完全可以將操作人員從惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中解放出來, 因而深受用戶歡迎。同時(shí), 該控制系統(tǒng)可用較少的資金投入, 達(dá)到很高的制精度控。本設(shè)計(jì)已通過模擬仿真檢驗(yàn), 有很好的推廣價(jià)值。整個(gè)設(shè)計(jì)雖圓滿完成，可是結(jié)果并不是很令人滿意，過程中出現(xiàn)的一些問題，例如延遲時(shí)間不是很精確，有些誤差，電路設(shè)計(jì)得不怎么完善。我想我們只有在實(shí)踐中多去操作，不言棄、不急躁，迎難而上，多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，多嘗試，才能將專業(yè)知識(shí)學(xué)得更好，才能學(xué)以致用，達(dá)到學(xué)習(xí)的真正目的。在此期間，我們一直忙碌在實(shí)驗(yàn)室，每當(dāng)我們遇到問題時(shí)，楊老師總會(huì)給予我們耐心的指導(dǎo),在百忙之中為我們答疑解難，真點(diǎn)讓我們感動(dòng)，在此我們組的全體組員向楊老師致以衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1 周美蘭. plc 電氣控制與組態(tài)m . 北京: 科學(xué)出版社, 2003.2 廖常初. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)m . 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 1995.3 s72200 中文系統(tǒng)手冊(cè) k . siemens energy & a utomat io