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1203010215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：成績日期20 年 月日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、了解設計內容，完成硬件設計。第1-2天：1深入了解課程設計內容及任務。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

2、才？PLC型號、設計系統(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：專業(yè)負責人：學院教學副院長：201 年 月日201 年 月日201 年 月日IIIII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

3、迅速的上升。PLC主要由CPU莫塊、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還有通信聯網功能，再通過組 態(tài)，可直接對現場監(jiān)控、更方便工作和管理。關鍵詞：PLC液位傳感器，定時器2目錄一引言 12 系統(tǒng)總體方案設計 22.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理 22.2 系統(tǒng)的整體設計要求 22.3 系統(tǒng)方案的設計 33 液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設計 43.1

4、 硬件的選型 43.1.1 可編程邏輯控制器PLC的選取 43.1.2 液位傳感器的選擇 53.1.3 攪拌電機的選擇 63.2 PLC 的 I/O 分配表 73.3 PLC 的 I/O 接線圖 74 液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設計 84.1 編程軟件的介紹 84.2 程序設計 95 系統(tǒng)調試與結果分析 126 總結 錯誤! 未定義書簽。7 參考文獻 16一 引言隨著經濟的發(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

5、到產品一直都是在人監(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，但這些方式已經不能滿足工業(yè)生產的實際需要。實際生產中需要更精確、更便捷的控制裝置。在生產過程、科學研究和其他產業(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 PLCffi傳感器等 元件的選擇，實現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

6、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:液體濕臺袋置控制模擬YV2施體F閥百0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，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?/p>

7、， 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

8、，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，實現液體混合 裝置控制的模擬過程。2.3 系統(tǒng)設計示意圖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S7-200PLC。SIMATIC S7-200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，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能

9、。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），CPU 221,222具有 180mAt出，CPU 224,CPU 226 分別輸出280, 400mA可用作負載電源。2. 不同的設備類型：CPU 221226各有2種類型CPU， 具有不同的電源電壓和控制電壓。3. 本機數字量輸入/輸出點： CPU 221 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

10、程信號的上升沿作出響應。5. 高速計數器（ 1） CPU 221/222： 4個高速計數器（30KHz） ，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， 可連接兩個相位差為90°的 A/B 相增量編碼器。（ 2） CPU 224/226： 6 個高速計數器（30KHz） ，具有CPU 221/222相同的功能。（ 3） CPU222/224/226 ：可方便地用數字量和模擬量擴展模塊進行擴展。可使用仿真器（選件）對本機輸入信號進行仿真，用于調試用戶程序。（ 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

11、輸出（最大20KHz） ，用于控制步進電機或伺服電機實現定位任務。（ 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） EEPROMf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），并可進行輔助軟件歸檔工作。（ 8）電池模塊：用于長時間數據后備。用戶數據（如標志位狀態(tài)，數據塊，定時器，計數器）可通過內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.

12、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；4. 觸點容量為70W；5. 開關電壓為24VDC；6. 切換電流為0.5A。3.1.3攪拌電機的選擇選用EJ15-3型電

13、動機。其中“E”表示電動機，“J”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機。71 .額定電壓為220V,額定頻率為50Hz,功率為2.5KW,采用三角形 接法；2 .電動機運行地點白海拔不超過1000mo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。3.2 PLC的I/O 分配表輸入/輸出接線列表：面板SB1SB2SL1SL2SL3YV1YV2YV3YKMPLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0

14、.2Q0.3表3.2 I/O分配表3.3 PLC的I/O接線圖DC24V圖3.3 PLC外部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 Windows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、調試和運行監(jiān)控等內容。基本功能：STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協助用戶完成應用軟件的 開發(fā)，其主要實現以下功能。1 .在脫機（離線）方式下

15、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、調試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數都只能 存放在計算機的磁盤上。2 .在聯機（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，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數據等。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據 類型方面的錯誤。經語法檢查后，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、參數和運行監(jiān)控等。4.2 程

16、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. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。2. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯，但線圈只能并聯不能串聯。3. 內部繼電器、計數器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPLW部使用。4 .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)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。5 .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

17、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。本課題程序如下：17網絡12M10.2Q 0.1網絡13T37Q 0.3網絡14T37Q 0.3INTO+60 一N PT 100ms網絡15 Q 0.3M12.4網絡16 Q 0.3M12.4網絡17 Q 0.3M12.4M11.4網絡 18 M11.4Q 0.2網絡19 T38SI 1Q 0.2網絡 20 M11.2M20.1網絡21 T381 M20.1RT37網絡 22 M11.2INTO+60N PT 100ms五 系統(tǒng)調試與結果分析1. 調試（ 1）調試過程：運用調試程序進行系統(tǒng)靜調。模擬兩種液體混合裝

18、置的操作過程，對控制程序作一些改動，使之變成可連續(xù)運行的調試程序。具體作法如下：運行STEP7-Micro/WIN32編程軟件，使PLC進入運行方式后：按下啟動按鈕SB1,裝置液體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。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）調試結果模擬示

19、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.結果分析基于以上設計與調試，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