液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制PLC課程設(shè)計(jì)

1、液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制PLC課程設(shè)計(jì)液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制1引言本設(shè)計(jì)圍繞液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制，選用德國(guó)西門子公司的S7-200系 列PLC, CPU226型完成順序控制啟停任務(wù)。液體反應(yīng)池在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用， 如化工產(chǎn)業(yè)， 化工廠大量使用液 體反應(yīng)池。在其得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，特別是許多大型反應(yīng)池會(huì)布置多臺(tái)水泵，實(shí) 現(xiàn)各水泵啟停自動(dòng)化控制顯得尤為重要。以往的手動(dòng)操作常會(huì)給運(yùn)行人員帶來很多 麻煩，水泵的啟停都需要運(yùn)行人員親自操作，不僅費(fèi)力而且操作時(shí)間長(zhǎng)，造成控制 不準(zhǔn)確。因此，在本次設(shè)訃中以三臺(tái)水泵的控制為例，嘗試對(duì)液體反應(yīng)池定時(shí)定量 送液控制程序進(jìn)行編程。本次設(shè)計(jì)中使用

2、的西門子的S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)、各種場(chǎng)合中的 檢查、監(jiān)測(cè)及控制自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相 連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。由于它具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的 價(jià)格、豐富的功能模塊以及強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，使得S7-200PLC可以近乎完美地滿足 小規(guī)?？刂频囊?。在本次設(shè)計(jì)中，要用PLC完成三臺(tái)泵的順序啟動(dòng)，小燈顯示水位及限位停泵功能。-1一沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)訃2設(shè)計(jì)內(nèi)容2. 1基本功能2. 1. 1三臺(tái)泵的順序啟動(dòng)用三臺(tái)泵向某反應(yīng)池輸送液體。按下啟動(dòng)按鈕后，三臺(tái)泵順序間隔3s啟動(dòng)。2. 1. 2三臺(tái)泵的停止(1)當(dāng)液體達(dá)到A后，第一臺(tái)泵停止。

3、(2)當(dāng)液體達(dá)到B處，第二臺(tái)泵停止。(3)當(dāng)液位達(dá)到C后， 若6s后未按下停止按鈕， 當(dāng)液位超過D處， 則溢流閥切 斷最后一臺(tái)泵。(4)按下停止按鈕，所有的泵停止工作。2. 1. 3液位顯示(1)當(dāng)液體達(dá)到A后，A處發(fā)出間隔1.5s的閃爍信號(hào)。(2)當(dāng)液體達(dá)到B處，A處閃爍信號(hào)停止，B處發(fā)岀間隔Is的閃爍信號(hào)。(3)液位達(dá)到C后，B處閃爍信號(hào)停止，C處發(fā)出Is閃爍信號(hào)。若6s后仍未按下停止按鈕，則C處閃爍信號(hào)時(shí)間為0.5s。2.2硬件配置編程計(jì)算機(jī)，S7-200PLC,三臺(tái)泵，三個(gè)小燈，啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，四個(gè)液 位開關(guān)。-2 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制3工藝分析及控制要求3. 1工藝流程圖

4、如圖所示為液體反應(yīng)池生產(chǎn)工藝流程圖。在液體反應(yīng)池外布有三臺(tái)水泵為反應(yīng)池送液。液體反應(yīng)池內(nèi)有四個(gè)液位開關(guān)，控制水位。圖3. 1反應(yīng)池生產(chǎn)工藝流程圖-3 -沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)訃啟動(dòng)1泵啟3s后2泵啟3s后3泵啟C外液侍B外液伺A處液也液位達(dá)到A處1泵停止，A處發(fā)出間隔1.5閃爍信號(hào)液位達(dá)到B處2泵停止，A處閃爍信號(hào)停止，B處發(fā)出間隔Is閃爍信號(hào)液位達(dá)到C處B處閃爍信號(hào)停止，C處發(fā)出Is閃爍信號(hào)6s內(nèi)按下停止按鈕6s內(nèi)未按下停止按鈕全部停止C處閃爍信號(hào)間隔為0. 5s,液位超過D處3泵停止圖3.2液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制工藝流程圖如圖3.2所示為液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制工藝流程圖， 按下啟動(dòng)按鈕

5、后，設(shè)備按照設(shè)訃要求實(shí)現(xiàn)順序啟停，液位顯示等功能。3. 2控制要求在本次設(shè)訃中， 用三臺(tái)泵向某反應(yīng)池輸送液體。 按下啟動(dòng)按鈕后， 三臺(tái)泵順序 間隔3s啟動(dòng)。當(dāng)液體達(dá)到A后，第一臺(tái)泵停止，并發(fā)出間隔1.5s的閃爍信號(hào)；當(dāng) 達(dá)到B處，第二臺(tái)泵停止，A處閃爍信號(hào)停止，B處發(fā)出間隔Is的閃爍信號(hào)；-4 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制液位達(dá)到C后，B處閃爍信號(hào)停止，C處發(fā)出Is閃爍信號(hào);若6s后仍未按下停 止按鈕，則C處閃爍信號(hào)時(shí)間為0.5s;當(dāng)液位超過D處，則溢流閥切斷最后一臺(tái) 泵。-5 -沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)訃4液體反應(yīng)池硬件設(shè)計(jì)4. 1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液體反應(yīng)池定量定時(shí)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖4. 1所示

6、，包括編程計(jì)算機(jī)、S7-200PLC及在其控制下的三臺(tái)泵。PLC圖4-1控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖-6 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制4. 2硬件設(shè)計(jì)Zs-1_ _HJIH71KRI圖4-2反應(yīng)池PLC外圍接線圖如圖所示為液體反應(yīng)池PLC外圍接線圖，S7-200PLC的輸入設(shè)備為啟/停按鈕及A、B、C、D四處的液位開關(guān)，輸出設(shè)備為三臺(tái)水泵和三個(gè)小燈。S7-200PLC供電電源為交流220V,自帶直流24V供電電源。輸出設(shè)備電源為交流220Vo沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)4.3電氣原理圖設(shè)計(jì)AC 220Vo HI-1HL2 HL3KM1 KM2 KM3第三臺(tái)泵第二臺(tái)泵第一臺(tái)泵IL|Q0.0. 5.N | LS7-

7、200 PLCCPU22GIM |lO.O | 10.1 | IO.2| 10.5 |l0.4 |l045. M | L+IIDC 24VSB1 SB2D處液位C處液位B處液位A處液位停止按鈕啟動(dòng)按軻L3IMIIR圖4-3液體反應(yīng)池電氣原理圖4.4 I/O地址分配根據(jù)檢測(cè)設(shè)備的控制要求及系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮富裕量，選用德國(guó)西門子 公司的S7-200PLC, CPU226型，其I/O為24點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出。PLC系統(tǒng)的輸 入、輸出元件及I/O地址設(shè)定如下表所示。表4-4 PLC的I/O定義表序號(hào)名稱符號(hào)I/O地址1啟動(dòng)按鈕SB1 10.02停止按鈕SB2 10. 13 A處液位10. 24

8、 B處液位10. 35 C處液位10. 46 D處液位10. 57 1泵KM1 Q0. 08 2泵KM2 Q0. 19 3泵KM3 Q0. 210 A處液位燈HL1 Q0. 311 B處液位燈HL2 Q0.412 C處液位燈HL3 Q0. 5-8 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制5 PLC程序設(shè)訃及過程分析網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)3按下啟動(dòng)按鈕后，M1.0自保持為1。當(dāng)按下停止按鈕后，M1.0自保持回路斷 開，41.0由0變?yōu)?。三臺(tái)水泵間隔3s依次啟動(dòng)。1泵、2泵、3泵的停止信號(hào)分 別是A處、B處、D處的液位開關(guān)信號(hào)。-9 -沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)讓液位到C處6s后的閃爍信號(hào)，時(shí)間間隔為0.5SOO)O;.5)

9、U1I0./10./ /I丁丁丁1 OLOIQ嗆I0.M1O一3871O2&JrQ0T37W WN0.1 T T T TNTU4IN502H一510/丁網(wǎng)絡(luò)2M1.0INTON1PI103 rmT4IMTOFPITtOrmT4.31泵啟動(dòng)后2泵按時(shí)啟動(dòng)，T37計(jì)時(shí)器保證1泵與2泵啟動(dòng)時(shí)間間隔為3so液位達(dá)到A處后，A處的液位開關(guān)10. 2動(dòng)作，產(chǎn)生A處液位燈閃爍信號(hào)，B處的液位開關(guān)10. 3作為該信號(hào)的停止信號(hào)，當(dāng)液位達(dá)到B處時(shí)A處液位燈閃爍信號(hào)消失。-10 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制液位達(dá)到A處時(shí)A處液位燈以1. 5S的頻率閃爍。網(wǎng)絡(luò)63M101 I- 1 I-1INTONPT1 00 r

10、m網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)5T39MIDT44Q0.31D0皿網(wǎng)絡(luò)10液位達(dá)到B處后，B處的液位開關(guān)10.3動(dòng)作， 產(chǎn)生B處液位燈閃爍信號(hào)，C處 的液位開關(guān)10. 3作為該信號(hào)的停止信號(hào)，當(dāng)液位達(dá)到C處時(shí)B處液位燈閃爍信號(hào) 消失。液位達(dá)到B處時(shí)，B處液位燈以Is的頻率閃爍。-11 -沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)液位到達(dá)C處時(shí)，C處液位顯示燈發(fā)出Is閃爍信號(hào);若6s后仍未按下停止按鈕，則C處閃爍信號(hào)時(shí)間為0.5so T42在液位達(dá)到C后開始計(jì)時(shí)，若未到6s時(shí)按下停止按鈕，M1.0為0, T42清零。網(wǎng)絡(luò)7!T40：M1.0T45 -網(wǎng)絡(luò)8C處液位燈的三種狀態(tài)，分別是間隔Is閃爍，間隔0. 5s閃爍和熄滅。網(wǎng)絡(luò)9網(wǎng)絡(luò)1

11、2T42-M1.0MO. 2當(dāng)液位達(dá)到C處6s內(nèi)未按下停止按鈕后開始有信號(hào)，M0.2為1, M1.0變?yōu)?時(shí)，即按下停止按鈕后，M0.2為0。-12 -液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制6結(jié)論這兩周的課程設(shè)計(jì)， 我用西門子公司的S7-200PLC完成了液體反應(yīng)池定量定時(shí) 送液控制的控制要求。本次設(shè)訃以液體反應(yīng)池外布置三臺(tái)水泵為例，按下啟動(dòng)按鈕 后，三臺(tái)泵順序間隔3s啟動(dòng)。反應(yīng)池有四檔水位A、B、C、D,各水位處布置有液 位開關(guān)作為水泵的停止信號(hào)和液位顯示信號(hào)。當(dāng)液體達(dá)到A后，笫一臺(tái)泵停止，并 發(fā)出間隔1.5s的閃爍信號(hào)；當(dāng)達(dá)到B處，第二臺(tái)泵停止，A處閃爍信號(hào)停止，B處 發(fā)出間隔Is的閃爍信號(hào);液位達(dá)到

12、C后，B處閃爍信號(hào)停止，C處發(fā)出Is閃爍信號(hào); 若6s后仍未按下停止按鈕，則C處閃爍信號(hào)時(shí)間為0.5s;當(dāng)液位超過D處，則溢 流閥切斷最后一臺(tái)泵。用PLC實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池的送液控制與以往的運(yùn)行人員手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)控制相比， 有很 多的優(yōu)點(diǎn)。PLC不僅控制功能更強(qiáng)，功耗、體積更小，成本更低，可翥性更高，編 程和故障檢測(cè)也更為靈活方便，而且在液體反應(yīng)池定時(shí)定量送液控制中可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 程I/O和通信，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理以及人機(jī)界面顯示。由于它具有緊湊的設(shè)訃、良好的 擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格、豐富的功能模塊以及強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，使得S7-200PLC可以 近乎完美地滿足如液體反應(yīng)池送液控制這樣的小規(guī)?？刂频囊?。在液體反應(yīng)池得 到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，特別是許多大型反應(yīng)池會(huì)布置多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)各水泵啟停自動(dòng)-14 -化控制顯得尤為重要。以往的手動(dòng)操作常會(huì)給運(yùn)行人員帶來很多麻煩，水泵的啟停都需要運(yùn)行人員親自操作，不僅費(fèi)力而且操作時(shí)間長(zhǎng)，造成控制不準(zhǔn)確。因此，利用PLC實(shí)現(xiàn)液體反應(yīng)池定量定時(shí)送液控制的控制方案是液體反應(yīng)池控制的發(fā)展趨勢(shì)。-13 -