(完整word版)PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告液體混合的模擬控制2016年 5月25日摘 要PLC 以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到迅速地發(fā)展和普及， 并在冶金、機(jī)械、紡織、輕工等諸多領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制。掌握可編程控制器的工作原理、具備設(shè)計(jì)、調(diào)試可編程控制器系統(tǒng)的能力，已成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員的基本要求。將 PLC 應(yīng)用于液體混合裝置的控制，對(duì)于學(xué)習(xí)和工業(yè)上的應(yīng)用顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)以兩種液體的混合控制為例，要求是將兩種液體按一定比例混合，在攪勻電機(jī)攪勻后將混合液體輸出容器。并自動(dòng)開始下一周期，形成一個(gè)循環(huán)狀態(tài)。在按下停止按鈕后所有工序停止操作。同時(shí)，該設(shè)計(jì)采用西門子公司的 S7-200 系列機(jī)型進(jìn)行控制系統(tǒng)的 PLC

2、程序設(shè)計(jì)，利用模擬裝置對(duì)兩種液體混合的工業(yè)流程進(jìn)行模擬。關(guān)鍵詞：兩種液體、混合裝置、自動(dòng)控制目錄1液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì).11.1控制要求 .11.2編程軟件地址分配表 .11.3 PLC 外部電路接線圖 .21.4主電路連接圖 .21.5控制程序 .31.6順序功能圖 .32液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).42.1硬件選型 .42.2主電路的設(shè)計(jì) .52.3液體混合控制系統(tǒng)示意.53液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).63.1 PLC 控制的相關(guān)流程圖 .63.2可編程控制器梯形圖 .64心得體會(huì) .11參考文獻(xiàn)121 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1 控制要求本課程設(shè)計(jì)是基于PLC 的液體自動(dòng)混合攪拌

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，L1 、 L2 、 L3 是液面?zhèn)鞲衅鳌?兩種液體的流入由電磁閥Y1 和 Y2 控制，混合液的流出由電磁閥 Y3 控制。攪拌電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)槳葉將液體混合均勻。本系統(tǒng)的工作原理如圖 1-1-1 所示。按下起動(dòng)按鈕，電磁閥Y1 閉合，開始注入液體A, 按 L2 表示液體到了L2 的高度，停止注入液體A 。同時(shí)電磁閥Y2 閉合，注入液體B ，按 L1 表示液體到了L1 的高度，停止注入液體B ，開啟攪拌機(jī)M ，攪拌4s，停止攪拌。同時(shí) Y3 為 ON ，開始放出液體至液體高度為L(zhǎng)3 ，再經(jīng) 2s 停止放出液體。同時(shí)液體A 注入。開始循環(huán)。按停止按扭，所有操作都停止，須重新啟動(dòng)。Y1AY2B

4、L1L2L3MY3圖 1-1-1液體自動(dòng)混合攪拌系統(tǒng)1.2 編程軟件地址分配表I/O 地址分配根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該有5 個(gè)輸入信號(hào)，4 個(gè)輸出信號(hào)。1輸入輸出起動(dòng)按鈕： I0.0Y1 ： Q0.1停止按鈕： I0.4Y2 ： Q0.2L1 按鈕： I0.1Y3 ： Q0.3L2 按鈕： I0.2M ： Q0.4L3 按鈕： I0.31.3 PLC 外部電路接線圖液體混合模擬控制系統(tǒng)的PLC 外部接線圖如圖1-3-1 所示。圖 1-3-1 PLC外部接線圖1.4 主電路連接圖液體混合模擬控制系統(tǒng)的主電路連接圖如圖1-4-1 所示。2圖 1-4-1主電路連接圖1.5 控制程序1:按下啟動(dòng)按鈕,電磁閥

5、Y1 打開，液體A 流入容器。2：當(dāng)液位達(dá)到 L2 時(shí)，電磁閥 Y1 關(guān)閉，同時(shí)電磁閥 Y2 打開，液體 B 流入容器。3：當(dāng)液位達(dá)到L1 時(shí)，電磁閥Y2 關(guān)閉，同時(shí)啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)攪拌4S。4：攪拌完畢后，打開電磁閥Y3 放出混合液體。當(dāng)液面到達(dá)傳感器L3的位置時(shí)，再繼續(xù)放液 2s 后關(guān)閉放液電磁閥 Y3 ，同時(shí)打開電磁閥 Y1 ，放入液體 A ，開始循環(huán)。5：在工作中如果按下停止按鈕，所有操作立即停止工作，需重新啟動(dòng)。1.6 順序功能圖32 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件選型通過分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要5 個(gè)數(shù)字量輸入和4個(gè)數(shù)字量輸出， CPU 型號(hào)可以選擇 S7-2

6、00PLC 的 CPU224 （本機(jī)上有 14 個(gè)數(shù)字量輸入和 10 個(gè)數(shù)字量輸出） 。L1 、 L2 、 L3 為 3 個(gè)液位傳感器，液體淹沒時(shí)接通。進(jìn)液閥Y1 、 Y2 分別控制A 液體和B 液體進(jìn)液，出液閥Y.3 控制混合液體出液。該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的I/O 分配如表2-1-1 所示。表 2-1-1輸入和輸出設(shè)備I/O 分配表輸入輸出I0.0啟動(dòng)按鈕SB1Q0.0液體A 電磁閥Y1I0.4停止按鈕SB2Q0.1液體 B 電磁閥Y2I0.1低液面?zhèn)鞲衅鱈1Q0.2放液電磁閥Y3I0.2中液面?zhèn)鞲衅鱈2Q0.3攪動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器I0.3高液面?zhèn)鞲衅鱈342.2 主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)以上所選

7、的CJX1-9 ， 220V 型接觸器、DZ47-63 系列小型斷路器、JR16B-60/3D 型熱繼電器和型號(hào)為Y90S-6/0.75KW的電動(dòng)機(jī)可畫出其硬件電氣原理圖如圖2-2-1 所示。其中本次設(shè)計(jì)中的混合液體攪拌由電動(dòng)機(jī)M 啟動(dòng)。帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)等，短路保護(hù)由FU 熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過載保護(hù)由FR 熱繼電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。圖 2-2-1 主電路2.3 液體混合控制系統(tǒng)示意本設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下：1. 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1 ，液體裝置開始按以下順序工作：（ 1）進(jìn)液電磁閥 Y1 打開， A 液體流入容器，液位上升。（ 2）當(dāng)液位上升到 L2

8、處時(shí)，進(jìn)液電磁閥 Y1 關(guān)閉， A 液體停止流入，同時(shí)打開進(jìn)液電磁閥 Y2 ， B 液體開始流入容器。（ 3）當(dāng)液位上升到L1 處，進(jìn)液電磁閥Y2 關(guān)閉， B 液體停止流入，同時(shí)攪5拌電動(dòng)機(jī)M 開始工作。（ 4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌4S 后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí)Y3 打開，開始放出混合液體，液位開始下降。（ 5）當(dāng)液位下降到L3 處時(shí)，開始計(jì)時(shí)2 秒后關(guān)閉放液閥Y3 ，自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)。2. 停止操作工作中，若按下停止按鈕SB2 ，裝置立即停止。3 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 PLC 控制的相關(guān)流程圖液體自動(dòng)混合的控制是比較復(fù)雜的，要滿足控制的要求，要不斷處理各種定時(shí)信號(hào)。液體混合動(dòng)作的循環(huán)

9、過程為：開電磁閥 Y1 關(guān)電磁閥 Y1 開電磁閥 Y2 關(guān)電磁閥 Y2 攪拌 4S放液體一定時(shí)關(guān)閥門Y3 開電磁閥Y1 循環(huán)停止。軟件流程圖，如圖 3-1-1 所示。圖 3-1-1 程序流程圖3.2 可編程控制器梯形圖標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。2. 梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開和常閉，接點(diǎn)可以是PLC 輸入點(diǎn)接6的開關(guān)也可以是PLC 內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內(nèi)部繼

10、電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供 CPU 內(nèi)部使用。5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。根據(jù)流程圖，分析畫出梯形圖如3-2-1 所示。789圖 3-2-1 梯形圖梯形圖分析：1.初始狀態(tài)當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥QO.1 、 QO.2 關(guān)閉，出液閥QO.3 打開 10 秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。2.啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按鈕SB1，液體裝置開始按以下順序工作：進(jìn)液閥QO.1 打開， A 液體流入容器，液位上升。當(dāng)液位上升到SL2 （ I

11、 ）處時(shí)，進(jìn)液閥QO.1 關(guān)閉， A 液體停止流入，同時(shí)打開進(jìn)液閥QO.2 ， B 液體開始流入容器。當(dāng)液位上升到SL3（ H ）處，進(jìn)液閥QO.2 關(guān)閉， B 液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開始工作。當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌10S 后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí)QO.3 打開，開始放液，液位開始下降。當(dāng)液位不能下降到SL1 （ L ）處時(shí)，開始計(jì)時(shí)10 秒后關(guān)閉放液閥QO.3 ，10自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)。3.停止操作工作中，若按下停止按鈕SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷Y4 ，不再接通Y1 ，停止 Y1 ，停止工作。4 心得體會(huì)本設(shè)計(jì)主要闡述兩種液體混合攪拌的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過程：即

12、進(jìn)料、混料、出料的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門子S7-200 型號(hào) PLC ，設(shè)計(jì)了控制程序。盡管課程設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。與老師的交流溝通也使我從各種角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。由于客觀條件的限制，在本設(shè)計(jì)中沒有將指令程序通過編程器送入PLC ，并且還進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和安裝運(yùn)行都無法完成。若以后條件允許，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。我完成這篇課程設(shè)計(jì)，得到了許多

13、人的幫助。首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師成燕平老師。在我撰寫課程設(shè)計(jì)的過程中，成老師付出了大量的心血和汗水，無論是在課程的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了成老師細(xì)心、耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助，她指導(dǎo)我課程設(shè)計(jì)一定要嚴(yán)格按照論文格式去寫，并且要有自己的觀點(diǎn)和看法。他廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)深深影響了我，使我終身受益。在此我表示真誠(chéng)地感謝.同時(shí)，在課程設(shè)計(jì)的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。最后，我向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！11參考文獻(xiàn)1 廖常初 .S7-200 PLC編程及應(yīng)用M. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版