674020749畢業(yè)設(shè)計（論文）液體混合裝置控制系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計摘 要本畢業(yè)設(shè)計主要是為了實現(xiàn)更加方便、可視化的對液體等液態(tài)物料混合裝置的自動化控制。通過簡單的pc端自主開發(fā)軟件，對監(jiān)控對象進(jìn)行調(diào)試、運行等操作，可以讓操作人員遠(yuǎn)離現(xiàn)場，達(dá)到安全性和可靠性的提高。pc端采用vb開發(fā)的軟件作為上位機來進(jìn)行對裝置的控制，通過串口通信進(jìn)行與plc的上傳和下載數(shù)據(jù)，以完成遠(yuǎn)程的操控。plc內(nèi)部執(zhí)行預(yù)設(shè)的程序，也可以通過改變vb的空間源代碼來調(diào)整程序。在調(diào)試模式下可以分別對裝置的各個部分進(jìn)行啟動與停止的調(diào)試。在該混合液體裝置中，需要由上位機通過vb程序完成兩種液體的進(jìn)料、混合、卸料的功能，主要控制要求如下：當(dāng)按下啟動按鈕sb1時，使系統(tǒng)處于

2、運行狀態(tài)，同時執(zhí)行復(fù)位過程操作；復(fù)位操作完成后，即可執(zhí)行自動混料操作；按下停止按鈕sb2，等待本次混合液體操作處理完畢后，停止混料操作，且停止系統(tǒng)運行。復(fù)位過程操作為：液體a、b閥門關(guān)閉，混合液體卸料閥門打開，使液面下降至低液位傳感器處，當(dāng)傳感器檢測到信號達(dá)2秒，即表示將混合液體裝置的液體放空，此時需將混合液體卸料閥門關(guān)閉，復(fù)位過程完成。關(guān)鍵詞：液體混合 plc vb與plc通信abstractthe graduation project is mainly to achieve a more convenient visualization of the liquid mixture of

3、liquid materials such as automatic control devices. through a simple pc-developed software, the monitoring object for debugging, running and other operations, allowing operators to stay away from the scene, to improve security and reliability. pc client software developed using vb as a host computer

4、 for control of the device, communications with the plc through the serial port to upload and download data to complete the remote control. plc internal implementation of the default program, you can also change the vb source code to adjust the space program. respectively, in debug mode to the vario

5、us parts of the device start and stop debugging. in the mixed liquid devices, need to complete the two liquids feed, mixing, discharging the functions, the main control requirements are as follows: press the start button sb1 file when the system is running, while the implementation of the reset proc

6、ess operation; reset upon completion, you can perform automatic mixing operation; press the stop button sb2, waiting for treatment of this liquid mixture after the operation, stop the mixing operation, and stop the system operation. reset operation: liquid a, b valve is closed, mixed liquid discharg

7、e valve is open, down to the page at the low level sensor, when the sensor detects the signal for 2 seconds, it means that the mixed liquid of liquid prevention and control device , then the mixed liquid discharge valve to be closed, the reset process is complete.keys ：liquid mixing plc vb and&

8、#160;plc communication目錄摘 要1第一章 緒論5第一節(jié) 技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)5一plc的功能：6三plc的聯(lián)網(wǎng)與通信：7四plc的發(fā)展：7五plc在工程應(yīng)用中應(yīng)注意的一些實際問題7第三節(jié) 設(shè)計任務(wù)及要求9第二章 硬件設(shè)計11第一節(jié) 主電路設(shè)計12一.s7-200系列plc12二液位傳感器的選擇14三攪拌電機的選擇15四電磁閥的選擇16五接觸器的選擇17六分析原理：18第三章 軟件設(shè)計26第一章 plc應(yīng)用程序的基本設(shè)計方法26一.經(jīng)驗設(shè)計法26二.應(yīng)用程序的邏輯設(shè)計方法26三.邏輯代數(shù)與電氣控制線路27四.用邏輯設(shè)計法設(shè)計plc應(yīng)用程序的步驟27五.利用狀態(tài)流程圖

9、設(shè)計應(yīng)用程序27六利用狀態(tài)流程圖進(jìn)行plc程序設(shè)計27七利用移位寄存器設(shè)計應(yīng)用程序28八.plc控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟28九.控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容28十.程序設(shè)計的步驟30十一.輸入輸出設(shè)備的i/o分配31十二. 梯形圖31第二節(jié) vb軟件的簡介33一.visual basic 6.034二.vb的特點34三.vb的串口通信35第三節(jié) 關(guān)于mscomm36第四節(jié)vb與plc通訊38一.s7-200 plc之ppi協(xié)議38二.siemens39三.ppi協(xié)議39四.通行原理與方法42五. 通信程序的設(shè)計44六.vb程序圖：47七.vb內(nèi)部具體程序：47第四章 外文資料及翻譯54第五章 總結(jié)74

10、致謝75參考文獻(xiàn)76第一章 緒論第一節(jié) 技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù) 多種液體自動混合系統(tǒng)由于采用了一系列可靠的設(shè)計方案，保證系統(tǒng)具有很高的可靠性與實用性。目前在我國此套系統(tǒng)尚處于發(fā)展階段，在設(shè)計中有許多不足之處，有些地方的設(shè)計思想也還不成熟。但隨著微可編程邏輯控制系統(tǒng)的日益發(fā)展和中國市場對減員高效理念的日漸深入，我相信此套系統(tǒng)會被越來越多的公司所重視，有著良好的使用價值和廣闊的市場前景。在過去，硬件通常是多種液體自動混合領(lǐng)域的主要因素，設(shè)計簡單實用是本系統(tǒng)的最大的優(yōu)點所在，根據(jù)現(xiàn)代質(zhì)量保證技術(shù)，用現(xiàn)代設(shè)備制造的，以簡單的限位開關(guān)、繼電器等常用而且性價比較高的期間為基件的多種液體自動混合系統(tǒng)，已經(jīng)獲得了

11、過去超過了理論上得出的可靠性。因此，多種液體自動混合系統(tǒng)的設(shè)計師一項很復(fù)雜的工程，必須在系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件編制、整機裝配和調(diào)試階段各個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌安排，嚴(yán)格把關(guān)才能保證系統(tǒng)具有很高的可到性。相信這套系統(tǒng)在不不久的將來會有很良好的發(fā)展前景，被我們更加合理的應(yīng)用于我們的生產(chǎn)工作之中，為我們帶來經(jīng)濟效益。第二節(jié) plc的簡介可編程控制器(programmable logic controller)簡稱plc或pc，在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有重要地位。plc是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60

12、年代末，它不斷吸收微計算機技術(shù)使之功能不斷增強，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，plc技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。 目前，plc在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的plc從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及pid回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代plc。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及cpu+通信+i/o的基本結(jié)構(gòu)。 plc之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種

13、干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時間和成本。plc的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。人們在應(yīng)用它時，可以不必進(jìn)行計算機方面的專門培訓(xùn)，就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編程。一plc的功能：1、數(shù)據(jù)采集與輸出。 2、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計數(shù)等。 3、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學(xué)運算、比較、對字節(jié)的運算、pid運算、濾波等。4、輸入/輸出接口調(diào)理功能。具有a/d、d/a轉(zhuǎn)換功能，通過i/o模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運動等測量

14、接口。 5、通信、聯(lián)網(wǎng)功能?，F(xiàn)代plc大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有rs232或rs485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程i/o控制，多臺 plc可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時，可由一臺計算機與多臺plc構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的scada系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用plc作現(xiàn)場機。 6、支持人機界面功能。提供操作者以監(jiān)視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和pc系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實現(xiàn)工業(yè)計算機

15、的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。 7、編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。二plc的主要特點：1、可靠性高。plc的mtbf一般在4000050000h以上，有的在1020萬h，且均有完善的自診斷功能。2、結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的plc只有6點，而ab的controllogix系統(tǒng)的容量達(dá)128000點。3、功能強大。4、編程方便?？刂凭哂袠O大靈活性。5、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。適應(yīng)高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。6、安裝、維修簡單7、與dcs相比，價格低。8、當(dāng)前plc產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)展潮流。 三plc的聯(lián)網(wǎng)與通信：pl

16、c的通信包括plc之間、plc與上位計算機之間以及plc與其他智能設(shè)備間的通信。plc系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化(fa)系統(tǒng)發(fā)展的需要，各plc系統(tǒng)或遠(yuǎn)程i/o模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 目前各廠商都主推各自的總線標(biāo)準(zhǔn)，如西門子profibus、a-b controlnet及devicenet、莫迪康modbus等等。但其構(gòu)成的"集中管理、分散控制"分布式控制方式是十分類似的。

17、如rockwell（a-b）推出了"全方位自動化"的理念，推薦三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即1）設(shè)備層（devicenet為代表）；2）控制層（controlnet為代表）；3）管理層（ethenet）。四plc的發(fā)展：1、與dcs的差別。 集散系統(tǒng)dcs從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢，初期主要用在連續(xù)過程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能，滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速、實時性強、模型復(fù)雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。

18、plc是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，主要用在離散制造、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面。plc在自身發(fā)展同時，也在吸收dcs系統(tǒng)的優(yōu)點。plc在過程控制的發(fā)展將是與現(xiàn)場總線技術(shù)結(jié)合，發(fā)展向下拓展功能，開放總線。 2、市場占有率 1987年世界plc的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進(jìn)入90年代以來，世界plc的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。當(dāng)前，plc在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用plc設(shè)計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。五plc在工程應(yīng)用中應(yīng)注意的一些實際問題1.plc的安裝選擇plc時，如果選擇s7-200p

19、lc，則需要使用匹配的扁平電纜將各個擴展模塊與cpu連接起來，然后利用模塊上的安裝空降模塊固定在控制柜背板上，也可以利用模塊上的din卡子把模塊固定在一個標(biāo)準(zhǔn)的din軌道上。安裝時，需要注意以下兩個問題。（1） 盡可能將s7-200模塊與生產(chǎn)高頻噪聲的設(shè)備分隔開，以防止高頻噪聲對模塊的干擾。（2） 盡可能將s7-200模塊與產(chǎn)生高熱量的設(shè)備分開安裝，且模塊的周圍應(yīng)留有一定的空間，以便于s7-200模塊以自然對流的方式正常散熱。 2.電源的使用 plc一般使用市電（220v，50hz），存在電網(wǎng)沖擊、頻率波動等干擾，可能對plc控制系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。因此，為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，一

20、般采用隔離變壓器，以隔離供電電源的各種干擾信號，從而提高控制系統(tǒng)的抗干擾性能。 另外，在一些實時控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的突然斷電會造成嚴(yán)重的后果，此時可以對供電電源使用ups不間斷電源。這樣，當(dāng)市電突然斷電后，自動切換到ups電源供電，并且按照工藝要求進(jìn)行一定的處理，使整個控制系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)別均處于安全狀態(tài)。一般的，plc的cpu內(nèi)部還提供了一個24v的直流傳感器電源，24v直流傳感器電源可作為cpu本機和數(shù)字量輸入擴展模塊和模擬量擴展模塊的供電電源使用，如果不能滿足要求，則必須增加外部的24v直流電源，但外部電源不能與cpu內(nèi)部的傳感器電源并聯(lián)使用，以防止兩個電源點位的不平衡造成對電源的破壞，但為了

21、加強抗干擾能力，這兩個電源的公共端應(yīng)連接在一起。有的plc的cpu內(nèi)部還提供了5v直流電源，如s7-200的cpu，它提供的5v直流電源供擴展模塊使用，如果擴展模塊對5v直流電源的需求超出cpu模塊的5v直流電源的容量，則必須減少擴展模塊的數(shù)量。3.系統(tǒng)的接地在plc控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要方法，在設(shè)計與實施中，如果把接地與評比正確結(jié)合起來，可以解決大部分的干擾問題。接地有兩個目的，一時消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時產(chǎn)生的噪聲電壓；二是避免磁場與電位差的影響。正確的接地是一個重要而復(fù)雜的問題。理想的情況是一個系統(tǒng)的所有接地點與大地之間的阻抗為零，但這是很難做到的。在一般的接

22、地過程中要求如下：1.接地電阻應(yīng)小于4；2，具有足夠的機械強度；3，具有耐腐蝕及防腐處理；4，plc控制系統(tǒng)單獨接地。在plc控制系統(tǒng)中常見的地線有：1，數(shù)字地，也叫邏輯地，是各種開關(guān)量信號的零電位；2，模擬地，是各種模擬信號的零電位；3，信號地，通常為傳感的地；4，交流地，交流供電電源的地線，這種地線是產(chǎn)生噪聲的地；5，直流地，直流供電電源的地；6，屏蔽地，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)置的地。不同的地線，處理方法也不同。plc控制系統(tǒng)一般采用一點接地，而且交流地與信號地分開，對于模擬信號采用浮地技術(shù)。4.電纜設(shè)計與鋪設(shè)一般來說，工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境都比較惡劣。例如現(xiàn)場的各種動力線會通過電磁耦合產(chǎn)生

23、干擾；電焊機、火焰切割機和電動機會產(chǎn)生高頻火花電流產(chǎn)生干擾；告訴電子開關(guān)的接通和關(guān)斷將產(chǎn)生高次諧波，從而形成高頻干擾；大功率機械設(shè)備的啟停、負(fù)載的變化將引起電網(wǎng)電壓的波動，產(chǎn)生低頻干擾，這些以干擾都會通過與現(xiàn)場設(shè)別兩聯(lián)的電纜引入可編程控制器組成的系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)的安全可靠工作，所以合理的設(shè)計、選擇和鋪設(shè)電纜在可編程控制器系統(tǒng)中十分重要。對plc組成的系統(tǒng)而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動力電纜及各種開關(guān)量，模擬量，高速脈沖、遠(yuǎn)程通信等信號電纜。一般情況下，對系統(tǒng)供電系統(tǒng)的動力電纜、距離比較近的開關(guān)量信號使用的電纜五特殊要求；對模擬量信號、高速脈沖信號一級開關(guān)量比較遠(yuǎn)時，為防止干擾信號，保證系統(tǒng)的控制精

24、度，通常選用雙層屏蔽電纜；對通信用的電纜一般采用廠家提供的專用電纜，也可采用帶屏蔽的雙絞線電纜。傳輸線之間的相互干擾使數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問題。這些干擾主要來自傳輸導(dǎo)線間分布電容、電感引起的電磁耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號線原理動力線或電網(wǎng)；將動力線、控制線和信號線嚴(yán)格分開，分別布線。無論是在plc控制柜中的界限，還是在控制柜與現(xiàn)場設(shè)別之間的界限，都必須注意防止動力線、控制線和信號線之間的干擾。第三節(jié) 設(shè)計任務(wù)及要求1、熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)2、方案設(shè)計（包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟分析等內(nèi)容）3、硬件和軟件設(shè)計（其中包括理論分析、設(shè)計計算、試驗及數(shù)據(jù)處理、設(shè)別及元件選擇等

25、）4、撰寫設(shè)計說明書，繪制圖紙5、指定內(nèi)容的外文資料翻譯6、畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容 （1） 設(shè)計液體混合裝置的硬件系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)硬件原理圖 （2） 設(shè)計液體混合裝置的軟件系統(tǒng)，編制控制系統(tǒng)程序7、設(shè)計實現(xiàn)的主要功能 （1） 采用vb6.0編程語言來編寫上位機程序 （2） 用s7-200可編程控制器作為其硬件設(shè)備液體混合裝置控制模擬圖中yv1、yv2、yv3、ykm分別接主機的輸出點q0.0、q0.1、q0.2、q0.3起、停按鈕sb1、sb2分別接主機的輸入點i0.0、i0.1;液面?zhèn)鞲衅鱯l1、sl2、sl3分別接主機的輸入點i0.2、i0.3、i0.4。液面?zhèn)鞲衅骼门ぷ娱_關(guān)來模擬，啟動、停止

26、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(guān)閉以及攪動電機的運行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點亮與熄滅來模擬。由實驗面板可知：本裝置為兩種液體混合裝置，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為攪動電機，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20秒將容器放空后關(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(dāng)液面到達(dá)sl2時，sl2接通，關(guān)閉液體a閥門，打開液體b閥門。液面到達(dá)sl1時，關(guān)閉液體b閥門，攪動電機開始攪動。攪動電機工作6秒后

27、停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)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(guān)閉，開始下一周期。停止操作：按下停止按鈕sb2后，在當(dāng)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）。啟動操作：按下按鈕sb1,i0.0的動合觸點閉合，m10.0產(chǎn)生啟動脈沖，m10.0的動合觸點閉合，使q0.0保持接通，液體a電磁閥yv1打開，液體a流入容器。當(dāng)液面上升到sl3時，雖然i0.4動合觸點接通，但沒有引起輸出動作。當(dāng)液面上升到sl2位置時，sl2接通，i0.3的動合觸點接通，m10.3產(chǎn)生脈沖，m10.3的動合觸點接通一個掃描周期，復(fù)位指令r 使q0

28、.0線圈斷開，yv1電磁閥關(guān)閉，液體a停止流入；與此同時，m10.3的動合觸點接通一個掃描周期，保持操作指令s使q0.1線圈接通，液體b電磁閥yv2打開，液體b流入。當(dāng)液面上升到sl1時，sl1接通，m10.2動合觸點閉合，q0.3線圈接通，攪勻電機工作，開始攪動。攪動電機工作時，q0.3的動合觸點，啟動定時器t37,過了6秒，t37動合觸點閉合，q0.3線圈斷開，電機停止攪動。當(dāng)攪勻電機由接通變?yōu)閿嚅_時，使m11.2產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖，m11.2的動合觸點閉合，q0.2線圈接通，混合液電磁閥yv3打開，開始放混合液。液面下降到sl3,液面?zhèn)鞲衅鱯l3由接通變?yōu)閿嚅_，使m11.0動合觸點接

29、通一個掃描周期，m20.1線圈接通，t1開始工作，2秒后混合液流完，t1動合觸點閉合，q0.2線圈斷開，電磁閥yv3關(guān)閉。同時t1的動合觸點閉合，q0.0線圈接通，yv1打開，液體a流入，開始下一循環(huán)。停止操作：按下停止按鈕sb2,i0.1的動合觸點接通，m10.1產(chǎn)生停止脈沖，使m20.0線圈復(fù)位斷開，m20.0動合觸點斷開，在當(dāng)前的混合操作處理完畢后，使q0.0不能再接通，即停止操作。第二章 硬件設(shè)計第一節(jié) 主電路設(shè)計一.s7-200系列plcs7-200系列plc是西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)開發(fā)、生產(chǎn)的小型模塊化plc系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的繼電邏輯控制、計數(shù)和計時控制，還能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運

30、算、處理模擬量信號，并可支持多種協(xié)議和形式與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。s7-200系列plc的硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式結(jié)構(gòu)，分為基本單元和擴展單元，即主機中包含一定數(shù)量的的i/o輸入輸出點，同時還可以擴展各種功能模塊。出了基本單元和擴展單元外，控制一同還包括編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器及編程工具等?；締卧Q為cpu模塊、主機或本機。它包含cpu、基本輸入輸出點和電源等，是plc的主要部分，可以作為一個完整的控制器使用。s7-200cpu模塊的早期型號為cpu21x系列，新一代產(chǎn)品為cpu22x系列。每個系列具有多種昂cpu型號，例如cpu22x系列cpu有cpu221、cp

31、u222、cpu224、cpu226、cpu226xm，稱為基本單元，根據(jù)本設(shè)計的點數(shù)需求，我們選擇cpu224作為主單元。當(dāng)主機上所集成的i/o點數(shù)不夠時，可以通過連接擴展單元來增加i/o點數(shù)。這里寫擴展單元有數(shù)字量i/o擴展模塊、模擬量i/o擴展模塊，另外還有連接專門傳感器的工作單元或?qū)Ｓ玫墓δ苣K，入熱電偶功能模塊、定位控制模塊及主用的通信模塊等。一臺電機和三個電磁閥配合和作用：電磁閥yv1，電磁閥yv2，電磁閥yv3控制a、b、混合液體的流入與流出。電機控制攪拌液體。完成兩種液體混合控制元器件明細(xì)表名稱型號數(shù)量備注按鈕開關(guān)kh-22042個液位傳感器lsf-2.53個攪拌電動機y90s

32、-6/0.75kw1個電磁閥（入液罐）vf4-252個電磁閥（出液罐）avf-401個接觸器cjx2-9/200v3個二液位傳感器的選擇選用lsf-2.5型液位傳感器lsf-2.5型號說明：l：表示光電的s：表示傳感器f：表示防腐蝕的2.5：最大工作壓力lsf系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是一句光的反射和折射原理，當(dāng)沒有液體時，光被前段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(yīng)的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成點點或多點液位開關(guān)。lsf光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。液位傳

33、感器相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：工作壓力可達(dá)2.5mpa工作溫度上限為125觸電壽命為100萬次觸電容量為70w開關(guān)電壓為24v dc切換電流為0.5a三攪拌電機的選擇三項異步電動機運用非常廣泛，因而正確的選擇電動機顯得極為重要。三相異步電動機的選擇包括他的功率、種類、方式、電壓和轉(zhuǎn)速等。功率的選擇：合適選擇電動機的功率是運行安全和經(jīng)濟的可靠保證。所選電動機的功率是由生產(chǎn)機械所需的。功率的確定是由連續(xù)運行電動機功率的選擇和短時運行電動機功率的選擇。而電動機的額定功率是生產(chǎn)機械鎖要功率的1/y。種類和型號的選擇：種類選擇的原理主要是從交流或直流、機械特性、調(diào)速與起動性能、維護(hù)及價格等發(fā)面來考

34、慮。其結(jié)構(gòu)的選擇則是根據(jù)生產(chǎn)機械的周圍環(huán)境條件來確定。電動機結(jié)構(gòu)構(gòu)型則有開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。 電壓和轉(zhuǎn)速的選擇：電壓等級選擇是根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。y系列籠型電動機的額定電壓只有380v一個等級；大功率異步電動機才采用3000v、6000v的電壓等級。 轉(zhuǎn)速選擇原則是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定。 y系列三相異步電動機是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動機基本系列。該系列可以滿足國內(nèi)外一般用途的需要，機序范圍80-315，是全國統(tǒng)一設(shè)計的產(chǎn)品。y系列電動機具有高效、節(jié)能、性能好、振動小、噪音小壽命長、可靠性高、維護(hù)方便、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。安裝尺寸和功率等級完全

35、符合iec標(biāo)準(zhǔn)。采用b級絕緣、外殼防護(hù)等級為ip44，冷卻方式ic418.y90s-6/0.75kw四電磁閥的選擇入口液體選用vf4-25型電磁閥vf4-25型號說明：v：表示電磁閥f：表示防腐蝕4：表示設(shè)計序號25：表示口徑（mm）寬度相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1)材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體。 2)介質(zhì)溫度<150環(huán)境溫度-20600c。 3)使用電壓：ac: 220 v50hz/60hz dc: 24v。 4)功率：ac: 2.5kw。 5)操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。 (2)出罐液體選用avf-40

36、型電磁閥avf-40型號說明：w：表示可調(diào)節(jié)流量v：表示電磁閥f：表示防腐蝕40：為口徑(mm) 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1)其最大特點就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時排空的效果。 2)其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗腐蝕能力。 3)使用電壓：ac: 220 v50hz/60hz dc: 24v。4)功率：ac: 5kw。五接觸器的選擇1、用途（cjx2-d）系列交流接觸器主要用于交流50hz（或60hz），額定絕緣電壓為690v，在ac-3使用類別下額定電壓為380v時額定工作電流至95a的電路中，供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐?，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器組成電磁起動器以

37、保護(hù)可能發(fā)生過負(fù)荷的電路。2、型號及含義型    號 電源頻率hz線   圈   電   壓2448110220380cjx2-099550/60b7e7f7m7q73、結(jié)構(gòu)特點動作機構(gòu)為直動式，觸頭為雙斷點；組合功能，除安裝面外，其余各面均能加裝附件；兩側(cè)可加裝輔助觸頭組或聯(lián)鎖機構(gòu)；上方可加裝輔助觸頭組或空氣延時頭；圈接線端可加裝時間延時器等各種功能模塊。4、工作條件和安裝條件周圍空氣溫度-5+40； 安裝地點海拔不超過2000m； 最高溫度為+40時，空氣的相對濕度不超過50%，在較低溫度下

38、允許有較高的相對濕度，例如20時達(dá)到90%；對由于溫度變化偶爾產(chǎn)生的凝露應(yīng)采取特殊的措施； 污染等級為“污染等級3”；安裝類別為“安裝類別”； 除用螺釘安裝外，還可采用35mm、75mm標(biāo)準(zhǔn)卡軌安裝。六分析原理： 從混料罐裝置的工作過程可以看出，整個工作過程主要分為初始狀態(tài)、液體a進(jìn)入、液體b進(jìn)入、攪拌、出液、等待這5個階段，各階段是按順序，在相應(yīng)的轉(zhuǎn)換信號指令下從一個階段到另一個階段轉(zhuǎn)換，屬于順序控制。西門子plc具有專門的順序控制指令，用步進(jìn)指令編程簡單直觀、方便易讀。本次液體混合裝置就用的是西門子的plc。所選西門子s7-200型cpu224plc的具體參數(shù)如下：cpu 22424v d

39、c電源6es7 214-2ad23-0xb024v dc輸出24v dc輸入100230v ac電源6es7 214-2bd23-0xb024v dc輸入繼電器輸出cpu 224的物理特性描述cpu 224xp dc/dc/dccpu 224xp ac/dc/繼電器尺寸(w*h*d)140*80*62mm140*80*62mm重量390g440g功耗8w11w存儲器特性程序存儲器在線程序編寫時12288 bytes12288 bytes非在線程序編寫時16384 bytes16384 bytes數(shù)據(jù)存儲器10240 bytes10240 bytes裝備（超級電容）100小時/典型值（40時最小

40、70小時）100小時/典型值（40時最小70小時）（可選電池）200天/典型值200天/典型值i/o特性本機數(shù)字量輸入14輸入14輸入本機數(shù)字量輸出10輸出10輸出本機模擬量輸入2輸入2輸入本機模擬量輸出1輸出1輸出數(shù)字i/o映像區(qū)256（128輸入/128輸出）256（128輸入/128輸出）模擬i/o映像區(qū)64（32輸入/32輸出）64（32輸入/32輸出）允許最大的擴展模塊7個模塊7個模塊允許最大的智能模塊7個模塊7個模塊脈沖捕捉輸入114高速計數(shù)器6個6個總數(shù)4，每個30khz4，每個30khz單相計數(shù)器2，每個200khz3，每個20khz2，每個200khz3，每個20khz兩相計

41、數(shù)器1，每個100 khz1，每個100 khz脈沖輸出2個100 khz（僅限于dc輸出）2個100 khz（僅限于dc輸出）常規(guī)特性定時器總數(shù)256個256個1ms4個4個10ms16個16個100ms236個236個計數(shù)器總數(shù)256（由超級電容或電池備份）256（由超級電容或電池備份）內(nèi)部存儲器位掉電保持256（由超級電容或電池備份）256（由超級電容或電池備份）時間中斷112（存儲在eeprom）112（存儲在eeprom）邊沿中斷2個1ms分辨率2個1ms分辨率模擬電位器4個上升沿和/或4個下降沿2個8位分辨率4個上升沿和/或4個下降沿2個8位分辨率布爾量運算執(zhí)行時間0.22s0.2

42、2s時鐘內(nèi)置內(nèi)置卡件選項存儲卡和電池卡存儲卡和電池卡集成的通信功能接口2個rs-485接口2個rs-485接口ppi, dp/t波特率9.6,19.2和187.5kbaud9.6,19.2和187.5kbaud自由口波特率1.2kbaud至115.2kbaud、1.2kbaud至115.2kbaud每段最大電纜長度使用隔離的中繼器：187.5kbaud可達(dá)1000米，38.4kbaud可達(dá)1200米未使用隔離中繼器：50米使用隔離的中繼器：187.5kbaud可達(dá)1000米，38.4kbaud可達(dá)1200米未使用隔離中繼器：50米最大站點數(shù)每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)126個站每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)

43、126個站最大主站數(shù)3232點到點(ppi主站模式)mpi連接是(netr/netw)共4個，2個保留(1個給pg，1個給op)是(netr/netw)共4個，2個保留(1個給pg，1個給op)電源特性輸入電壓20.4 至 28.8vdc85 至 264vac(47至 63hz)輸入電流120ma(僅cpu，24vdc)900ma(最大負(fù)載，24vdc) 12a，28.8 vdc時70/35ma (僅cpu，120/240vac)220/100ma (最大負(fù)載，120/240 vac) 20a ，264 vac時隔離(現(xiàn)場與邏輯)不隔離1500 vac保持時間(掉電)10ms ，24 vdc時

44、20/80ms，120/240 vac時保險(不可替換)3a，250 v時慢速熔斷2a，250 v時慢速熔斷24v dc傳感器電源傳感器電壓l+ 減5v20.4 至28.8 vdc電流限定1.5a峰值，終端限定非破壞性1.5a峰值，終端限定非破壞性紋波噪聲來自輸入電源小于1v峰分值隔離(傳感器與邏輯)非隔離非隔離數(shù)字量輸入特性本機集成數(shù)字量輸入點數(shù)14輸入14輸入輸入類型漏型/源型(iec類型1/漏型，除i0.3到i0.5)漏型/源型(iec類型1/漏型，除i0.3到i0.5)額定電壓24 vdc，4ma典型值時30v dc24 vdc，4ma典型值時30 vdc最大持續(xù)允許電壓35v dc，

45、0.5秒35 vdc，0.5秒浪涌電壓15 vdc，2.5ma15 vdc，2.5ma邏輯1信號(最小)(i0.0至i0.2和i0.6至i1.5)4 vdc，8ma(i0.3 至i0.5)5 vdc，1ma(i0.0至i0.2和i0.6至i1.5)i0.0至i0.2和i0.6至i1.5)4 vdc，8ma(i0.3至i0.5)5 vdc，1ma(i0.0至i0.2和i0.6至i1.5)邏輯0信號(最大)1 vdc，1ma(i0.3 至i0.5)可選(0.2至12.8ms)1 vdc，1ma(i0.3至i0.5)可選(0.2至12.8ms)輸入延遲500 vac，1分鐘500vac，1分鐘隔離(

46、現(xiàn)場與邏輯)20khz(單相) ， 10khz(兩相)20khz(單相) ， 10khz(兩相)隔離組30khz(單相) ， 20khz(兩相)30khz(單相) ， 20khz(兩相)高速輸入速率200khz(單相) ，100khz(兩相)200khz(單相) ，100khz(兩相)同時接通的輸入所有55°c時所有的dc輸入(最大26vdc)50°c時所有的dc輸入(最大30vdc)電纜長度最大500米(標(biāo)準(zhǔn)輸入)50米(高速計數(shù)器輸入)300米(標(biāo)準(zhǔn)輸入)500米(標(biāo)準(zhǔn)輸入)50米(高速計數(shù)器輸入)300米(標(biāo)準(zhǔn)輸入)數(shù)字量輸出特性本機集成數(shù)字量輸出點數(shù)10輸出10輸出

47、輸出類型固態(tài) -mosfet(源型)干觸點額定電壓24vdc24 vdc或250 vac電壓范圍5至28.8vdc(q0.0至q0.4)20.4至28.8vdc(q0.5至q1.1)5至30 vdc或5至250 vac浪涌電流(最大)8a，100ms5a，4s(10%工作率時)邏輯1(最小)l+減0.4v(最大電流時)-邏輯0(最大)0.1vdc，10k負(fù)載-每點額定電流(最大)0.75a2.0a每個公共端的額定電流(最大)3.75a10a漏電流(最大)10ma-燈負(fù)載(最大)5w30wdc；200wac感性嵌位電壓l+減48vdc，1w功耗-接通電阻(接點)0.3典型值(0.6最大值)0.2

48、(新的時候最大值)光電隔離(現(xiàn)場到隔離)500 vac，1分鐘-邏輯到接點-1500 vac，1分鐘電阻(邏輯到接點)-100 m延時(最大)斷開到接通0.5s(q0.0, q0.1)，15s-接通到斷開1.5s(q0.0, q0.1)，130s-切換-10ms脈沖頻率(最大)100khz(q0.0和q0.1)1hz機械壽命周期-10,000,000(無負(fù)載)觸點壽命-100,000(額定負(fù)載)同時接通的輸出55°c時，所有的輸出(水平安裝)45°c時，所有的輸出(垂直安裝)55°c時，所有的輸出(水平)45°c時，所有的輸出(垂直)兩個輸出并聯(lián)是，僅輸

49、出同組時否電纜長度(最大)屏蔽500米500米非屏蔽150米150米模擬量輸入特性本機集成模擬量輸入點數(shù)2輸入2輸入模擬量輸入類型單端輸入單端輸入電壓范圍±10v±10v數(shù)據(jù)字格式，滿量程- 32,000 至 + 32,000- 32,000 至 + 32,000dc輸入阻抗> 100 k> 100 k最大輸入電壓30 vdc30 vdc分辨率11位加1個符號位11位加1個符號位最小有效值4.88mv4.88mv隔離無無精度最差情況(0°至55°c)± 2.5%滿量程± 2.5%滿量程典型值(25°c)±

50、; 1.0%滿量程± 1.0%滿量程重復(fù)性± 0.05%滿量程± 0.05%滿量程模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換時間125ms125ms轉(zhuǎn)換類型sigma deltasigma delta階躍響應(yīng)最大250 ms最大250 ms噪聲抑制- 20 db(50hz典型值)- 20 db(50hz典型值)模擬量輸出特性本機集成輸出點數(shù)1 輸出1 輸出信號范圍電壓輸出0 至10 v0 至10 v電流輸出0 至20ma0 至20ma數(shù)據(jù)字格式，滿量程電壓0 至+ 327670 至+ 32767電流0 至+ 320000 至+ 32000分辨率，滿量程12位12位最小有效值電壓2.44mv

51、2.44mv電流4.88ma4.88ma隔離無無精度最差情況(0°至55°c)電壓輸出± 2%滿量程± 2%滿量程電流輸出± 3%滿量程± 3%滿量程典型(25°c)電壓輸出± 1%滿量程± 1%滿量程電流輸出± 1%滿量程± 1%滿量程穩(wěn)定時間電壓輸出< 50 s< 50 s電流輸出< 100 s< 100 s最大驅(qū)動電壓輸出 5000 5000電流輸出 500 500第三章 軟件設(shè)計第一章 plc應(yīng)用程序的基本設(shè)計方法一.經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法是利用各種典型的

52、控制環(huán)節(jié)和基本單元電路，依靠經(jīng)驗進(jìn)行選擇、組合，直接設(shè)計電氣控制系統(tǒng)，來滿足生產(chǎn)機械和工藝過程的控制要求。用這種方法對比較簡單的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，可以收到簡便、快速的效果。但是，由于主要依賴經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，因而要求設(shè)計者要具有較豐富的經(jīng)驗，要能熟悉、掌握大量的控制系統(tǒng)的實例和各種典型環(huán)節(jié)。設(shè)計的結(jié)果不是惟一的，也不很規(guī)范，而且往往需經(jīng)多次反復(fù)修改和完善才能符合設(shè)計要求。用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計plc應(yīng)用的電控系統(tǒng)程序與其他方法一樣，首先必須詳細(xì)了解機械及工藝的控制要求，包括機械的工作循環(huán)圖，電氣執(zhí)行元件的執(zhí)行順序等。 用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計plc應(yīng)用程序可以大致按以下幾個步驟進(jìn)行：分析控制要求、選擇控制原

53、則；設(shè)置主令元件和檢測元件；確定輸入、輸出信號；設(shè)計執(zhí)行元件的控制程序：檢查、修改和完善程序。 在設(shè)計執(zhí)行元件的控制程序時，一般又可分為以下幾個步驟； (1)按所給的要求，將生產(chǎn)機械的運動分成各自獨立的簡單運動，分別設(shè)計這些簡單運動的基本控制程序。 (2)按各運動之間應(yīng)有的制約關(guān)系來設(shè)置聯(lián)鎖措施，選擇聯(lián)鎖觸點，設(shè)計聯(lián)鎖程序。這一條是電控系統(tǒng)能否成功，能否可靠、正確運行的關(guān)鍵必須仔細(xì)進(jìn)行。 (3)按照維持運動（或狀態(tài)）的進(jìn)行和轉(zhuǎn)換的需要，選擇控制原則，設(shè)置主令元件、檢測元件以及繼電器等。 (4)設(shè)置必要的保護(hù)措施。二.應(yīng)用程序的邏輯設(shè)計方法 邏輯設(shè)計方法的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計電控

54、系統(tǒng)。這種設(shè)計方法既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性、明確可行的設(shè)計步驟，又具有簡便、直觀和十分規(guī)范的特點。它可以使電控系統(tǒng)的設(shè)計從捉摸不定的、主要依賴于經(jīng)驗和嘗試的復(fù)雜過程中解脫出來，提高設(shè)計效率而又易于學(xué)習(xí)和掌握。 三.邏輯代數(shù)與電氣控制線路 (1)電氣控制線路的本質(zhì)是邏輯線路 考察任何一個電控線路都會發(fā)現(xiàn)，幽路的接通或斷開，都是通過繼電器等電氣元件的觸點來實現(xiàn)的。故控制電路的種種功能必定取決于這些觸點的開、合兩種狀態(tài)，而由它們組成的電路也是非通即斷的雙態(tài)系統(tǒng)。因此電控線路從本質(zhì)上說是一種邏輯線路，它符合邏輯運算的各種基本規(guī)律。由于plc是一種工業(yè)控制計算機，計算機的理論基礎(chǔ)正是建立在邏輯代數(shù)的基礎(chǔ)上的，它的硬件無非是“與”、“或”、“非”三種邏輯電路的組合。特別是plc程序的結(jié)構(gòu)和形式，無論是語句表程序還是梯形圖程序，都直接或間接地采用邏輯組合的形式，它們的工作方式及其規(guī)律也完全符合邏輯運算的基本規(guī)律。因此，用變量及其函數(shù)只有“o”、“1”兩種取值的邏輯代數(shù)作為研究電氣控制線路和plc應(yīng)用程序的工具就是很自然的了。 (2)基本邏輯運算和邏輯函數(shù)的線路結(jié)構(gòu) 邏輯代數(shù)的三種基本運算“與”、“或”、“非”都有著非常明確的物理意義，因此，當(dāng)一個邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本