基于PLC的兩種液體混合攪拌控制系統(tǒng)設(shè)計

1、物理與電子工程學(xué)院編程及應(yīng)用PLC課程設(shè)計報告書設(shè)計題目：PLC的兩種液體混合攪拌控制系統(tǒng)設(shè)計基于業(yè):專自動化級：班XXX學(xué)生姓名：XX:號學(xué)XXXX:指導(dǎo)教師XXXX18日年12月2013課程設(shè)計任務(wù)書物理與電子工程學(xué)院班級：XX自動化專業(yè)：學(xué)生姓名XX學(xué)號XX課程名稱PLC原理與應(yīng)用設(shè)計題目基于PLC的兩種液體混合攪拌控制系統(tǒng)設(shè)計目計設(shè)要主的、參容內(nèi)（方法）數(shù)、及要求設(shè)計目的：PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程。功能指令的用法。2、掌握1、掌握PLC設(shè)計主要內(nèi)容及要求：1、設(shè)個兩種液體混合攪拌的控制程序，具體要求如下XHo有三個電磁閥，對應(yīng)的液面檢測傳感器為I和（1）后兩種液體A和B為攪拌電機(jī)。X3

2、輸出電磁閥。MA輸入電磁閥，X2液體B輸入電磁閥，液體）按下起動按鈕：（2到攪拌器。X1,輸入液體A打開電磁閥。開始輸入液體BX2,液體A停止，I當(dāng)A液位達(dá)到時，關(guān)閉電磁閥X1,打開，MB停止輸入，起動攪拌電動機(jī)H時，關(guān)閉電磁閥X2,液體當(dāng)B液位達(dá)到X3,輸出混合液體。攪拌時間到，停止攪拌電動機(jī)定時20SM,打開電磁閥2、畫出實現(xiàn)程序流程圖。列出輸入、輸出端口。寫出梯形圖程序。、調(diào)試程序，直至符合設(shè)計要求。3工作量42學(xué)時周時間，每天3學(xué)時，共計2進(jìn)度安排1天：明確課程設(shè)計的目的和意義，根據(jù)課程設(shè)計要求查找相關(guān)資料第相關(guān)知識，根據(jù)課程設(shè)計的要求畫出程序流程天：學(xué)習(xí)課程設(shè)計中PLC第2-5圖分配

3、表，寫出梯形圖程序，并對程序進(jìn)行注釋6-8天：列出I/O第的編程軟件，并在該軟件中編寫梯形圖程序9-10天：學(xué)習(xí)西門子S7-200第在試驗箱上進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試。第11-12天：學(xué)習(xí)仿真軟件，進(jìn)行程序仿真和調(diào)試。天：撰寫課程設(shè)計報告。第13-14考要參主資料,2013.8:機(jī)械工業(yè)出版社編程及應(yīng)用M.北京1廖常初.S7-200PLC,2012,3機(jī)械工業(yè)出版社PLC應(yīng)用技術(shù)M.2梅麗鳳.電氣控制與，2006.1機(jī)械工業(yè)出版社可編程序控制器選擇設(shè)計與維護(hù)M.3殷洪義.指師導(dǎo)教簽字教研室主任簽字要摘是以計算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用PLC程序來改變控制功能的計算機(jī)。隨著微處理器

4、、計算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且所占比重在迅PLC展，可編程序控制器模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。CPU主要由速的上升。PLC它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機(jī)械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功作，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。另外，PLC能，再通過組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：PLC;液位傳感器；定時器；梯形圖目錄1液體自動混合系統(tǒng)方案設(shè)計錯誤！未定義書簽。1.1 控制要求錯誤！未定義書

5、簽。1.2 編程軟件地址分配表錯誤！未定義書簽。1.3 PLC外部電路接線圖錯誤！未定義書簽。1.4 主電路連接圖錯誤！未定義書簽。1.5 控制程序錯誤！未定義書簽。2液體自動混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計錯誤！未定義書簽2.1 硬件選型錯誤！未定義書簽。2.2 主電路的設(shè)計錯誤！未定義書簽。2.3 液體混合控制系統(tǒng)示意錯誤！未定義書簽。3液體自動混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1 PLC控制的相關(guān)流程圖錯誤！未定義書簽3.2 可編程控制器梯形圖錯誤！未定義書簽4.1 系統(tǒng)模擬調(diào)試錯誤！未定義書簽4.2 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試錯誤！未定義書簽5心得體會錯誤！未定義書簽參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽1液體自動混合系統(tǒng)

6、方案設(shè)計1.1 控制要求本課程設(shè)計是基于PLC的液體自動混合攪拌系統(tǒng)設(shè)計，H、I、L是液面?zhèn)鞲衅鳎琒L1=H,SL2=L,SL3=I,該傳感器被液面淹沒時接通。兩種液體的流入由閥門A和閥門B控制，混合液的流出由放液閥C控制。攪拌電動機(jī)用于驅(qū)動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。該液體自動混合攪拌系統(tǒng)的動作為：啟動系統(tǒng)之前，容器是空的，各閥門關(guān)閉，傳感器H=I=L=OFF,攪拌電動機(jī)M=OFFo首先，按下啟動按鈕，自動打開閥門A使液體A流入。當(dāng)液面到達(dá)傳感器I的位置時，關(guān)閉閥門A,同時打開閥門B使液體B流入。當(dāng)液面到達(dá)傳感器H位置時，關(guān)閉閥門B,同時啟動攪拌電動機(jī)攪拌1min

7、。攪拌完畢后，打開放液閥門Co當(dāng)液面到達(dá)傳感器L的位置時，再繼續(xù)放液10s后關(guān)閉放液閥門Co隨后再將閥門A打開，如此循環(huán)下去。在工作中如果按下停止按鈕，攪拌機(jī)不立即停止工作，只有當(dāng)前混合操作處理完畢，才停止工作，即停在初始狀態(tài)。圖1-1-1液體自動混合攪拌系統(tǒng)1.2 編程軟件地址分配表I/O地址分配表表1-2-1所示，根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該有6個輸入信號，4個輸出信號。表1-2-1I/O地址分配表輸入信號輸出信號名稱功能端口地址名稱功能端口地址SB1啟動按鈕I0.0YV1電磁閥A閥門Q4.0SL11液位傳感器I0.1YV2電磁閥B閥門Q4.1SL22液位傳感器I0.2M攪拌機(jī)Q4.2SL33液位傳

8、感器I0.3YV3C閥門電磁閥Q4.3SB2停止按鈕I0.4FR過載保護(hù)I0.51.3 PLC外部電路接線圖液體自動混合攪拌系統(tǒng)的PLC外部接線圖如圖1-3-1所示。圖1-3-1PLC外部接線圖1.4 主電路連接圖液體自動混合攪拌系統(tǒng)的主電路連接圖如圖1-4-1所示。主電路連接圖1-4-1圖1.5 控制程序網(wǎng)絡(luò)1:按下啟動按鈕，閥門A電磁閥打開，液體A流入容器。網(wǎng)絡(luò)2:當(dāng)液位達(dá)到I時，即SL3=SL2=ON時，關(guān)閉閥門A,同時閥門B電磁閥打開，液體B流入容器。網(wǎng)絡(luò)3:當(dāng)液位達(dá)到H時，即SL1=SL3=SL2=ON時，關(guān)閉閥門B,同時啟動攪拌電動機(jī)攪拌1min。網(wǎng)絡(luò)4：。攪拌完畢后，打開放液閥門

9、Co當(dāng)液面到達(dá)傳感器L的位置時，再繼續(xù)放液10s后關(guān)閉放液閥門Co網(wǎng)絡(luò)5:當(dāng)液面到達(dá)傳感器L的位置時，再繼續(xù)放液10s后關(guān)閉放液閥門Co隨后再將閥門A打開，如此循環(huán)下去。網(wǎng)絡(luò)6:在工作中如果按下停止按鈕，攪拌機(jī)不立即停止工作，只有當(dāng)前混合操作處理完畢，才停止工作，即停在初始狀態(tài)。2液體自動混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計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個數(shù)字量輸入和7個數(shù)字量輸出，CPU型號可以選擇S7-200PLC的CPU224(本機(jī)上有14個數(shù)字量輸入和10個數(shù)字量輸出)。由于系統(tǒng)需要顯示灌裝的灌數(shù)，產(chǎn)量上限為1600,可以使用4個帶譯碼電路的BCD數(shù)碼顯示管顯示灌裝產(chǎn)量，這

10、樣就另外需要16點(diǎn)數(shù)字量輸出?？梢允褂?個數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM22(DC24V)或使用一個數(shù)字量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM233(DI16/DO16*DC24V)。SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進(jìn)液閥QO.1、QO.2分別控制A液體和B液體進(jìn)液，出液閥Q0.3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1輸入輸出I1.0啟動按鈕SB1Q0.1Y1電磁閥液體AI1.1停止按鈕SB2Q0.2Y2電磁閥液體BI1.2低液面?zhèn)鞲衅鱏L1Q0.3Y4混合液電磁閥I1.3中液面?zhèn)鞲衅鱏L2Q

11、0.0攪動電動機(jī)接觸器I1.4SL3高液面?zhèn)鞲衅髦饕泳€2-1-1I/OI/O點(diǎn)分配表畫出圖根據(jù)表2-1-1輸入和輸出設(shè)備及圖如下:I1.1控制。分別由、停止按鈕SB2I1.0和啟動按鈕SB12-1-1I/O接線圖圖2.2主電路的設(shè)計系列小型斷路器、型接觸器、DZ47-63根據(jù)以上所選的CJX1-9,220V的電動機(jī)可畫出其硬件電型熱繼電器和型號為Y90S-6/0.75KWJR16B-60/3D2-2-1所示。氣原理圖如圖M啟動。其中本次設(shè)計中的混合液體攪拌由電動機(jī)熔斷器來實現(xiàn)保護(hù)功能，F(xiàn)U帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)等，短路保護(hù)由熱繼電器來實現(xiàn)其保護(hù)功能。過載保護(hù)由FR主電路圖2-2-1液體混合控

12、制系統(tǒng)示意2.3本設(shè)計為兩種液體混合攪拌控制，具元件、要求如下：后自動關(guān)閉打開延時10S開始排放混合液體閥Y41.初始狀態(tài)SB1,液體裝置開始按以下順序工作：啟動操作按下啟動按鈕2.A液體流入容器，液位上升。1)進(jìn)液閥Y1打開，(液體停止流入，同時A)處時，進(jìn)液閥Y1關(guān)閉，SL2(2)當(dāng)液位上升到(I液體開始流入容器。，B打開進(jìn)液閥Y2液體停止流入，同時關(guān)閉，B(H)處，進(jìn)液閥Y2)當(dāng)液位上升到(3SL3攪拌電動機(jī)開始工作。打開，開始放液，Y420S后制動停止攪拌，同時4()當(dāng)攪拌電機(jī)定時攪拌液位開始下降。，自動秒后關(guān)閉放液閥)處時，開始計時()當(dāng)液位下降到(5SL1L10Y4開始下一個循環(huán)。

13、3.停止操作工作中，若按下停止按鈕SB2,裝置不會立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后再停止。如圖2-4-1所示，SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進(jìn)液閥Y1、Y2分別控制液體A和液體B進(jìn)液，出液閥Y4控制混合液體出液。圖2-4-1攪拌系統(tǒng)示意圖3液體自動混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 PLC控制的相關(guān)流程圖液體自動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信號。液體混合動作的循環(huán)過程為：開閥門Y1-關(guān)閥門Y1-開閥門Y2-關(guān)閥門Y2-攪拌一定時一放液體一定時一關(guān)閥門Y4-停止一個循環(huán)。同時在程序設(shè)計過程中應(yīng)遵循定時原則。軟件流程圖，如圖3-1-

14、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、計數(shù)器等的狀態(tài)。3 .梯形圖中的接點(diǎn)可以任意用、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能用聯(lián)。4 .內(nèi)部繼電器、計數(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

15、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。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，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 .啟動操作按下啟動按鈕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)處時，進(jìn)液閥QO.1關(guān)閉，A液體停止流入，同時打開進(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，同時攪拌電動機(jī)開始工作。當(dāng)攪拌電機(jī)定時攪拌10S后制動

16、停止攪拌，同時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，開始計時10秒后關(guān)閉放液閥QO.3,自動開始下一個循環(huán)。3 .停止操作工作中，若按下停止按鈕SB2,待整個循環(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系統(tǒng)調(diào)試4.1系統(tǒng)模擬調(diào)試根據(jù)所設(shè)計的關(guān)于攪拌控制的梯形圖，選用PLC的S7_200的仿真軟件進(jìn)行仿真。具體步驟如下：1 .首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226(點(diǎn)CONFIGURACION-TIPODECPU,然后點(diǎn)Accepter)2 .導(dǎo)入梯形圖3 .點(diǎn)擊運(yùn)行4 .進(jìn)行調(diào)試觀察仿真軟件上的燈是否按照程序要求依次點(diǎn)亮，

17、延時是否準(zhǔn)確。是就說明程序正確，不是就說明程序還存在問題。4.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試PLC與上位計算機(jī)的通訊可以利用高級語言編程來實現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)采用的通信協(xié)議，嚴(yán)格的按照通信協(xié)議規(guī)定為計算機(jī)編寫通信程序，其對用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與上位計算機(jī)之間的通訊，則相對簡單，因為工控組態(tài)軟件中一般都提供了相關(guān)設(shè)備的通訊驅(qū)動程序，西門子公司的S7系列PLC與工控組態(tài)軟件、組態(tài)王之間可進(jìn)行連接實現(xiàn)PLC與上位計算機(jī)之間的通訊。下面介紹組態(tài)王6.5與S7-200PLC之間通訊的實現(xiàn)步驟。PPI協(xié)議是S7-200CPU默認(rèn)的通信方式，它通過S7-200CPU自身的端口

18、(Port0或Port1)即可完成。1 .設(shè)備連接利用PLC與計算機(jī)專用的PC/PPI電纜，將PLC通過編程口與上位計算機(jī)用口(COM口)連接，進(jìn)行串行通訊。串行通訊方式使用“組態(tài)王計算機(jī)”的串口,I/O設(shè)備通過PC/PPI通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機(jī)”的串口。2 .通訊設(shè)備參數(shù)設(shè)置在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，點(diǎn)擊“設(shè)備”大綱項下PLC與上位計算機(jī)所連串口（COM口），進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。S7-200系歹PLC編程口的通訊COM口參數(shù)設(shè)置：在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設(shè)COM口對應(yīng)的“新建”圖標(biāo)，會彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒?。在此對話框中完成與組態(tài)王通訊的設(shè)備的設(shè)置。利用設(shè)備配置向?qū)?/p>

19、就可以完成串行通訊方式的I/O設(shè)備安裝，安裝過程簡單、方便。在配置過程中，用戶需選擇I/O設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號、連接方式，為設(shè)備指定一個邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址。3 .構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，在工程管理器中，選擇“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建圖標(biāo)”，彈出“變量屬性”對話框，創(chuàng)建仿真電梯各個變量數(shù)據(jù)，這些變量與PLC內(nèi)部變量一一對應(yīng)，PLC的輸入輸出完全由組態(tài)王內(nèi)部變量代替。這樣，PLC的實際輸入輸出狀態(tài)都反映在組態(tài)監(jiān)控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系統(tǒng)的運(yùn)行就可以實現(xiàn)真正的仿真。4 .設(shè)計圖形界面并建立動畫連接在組態(tài)王“畫面”上創(chuàng)建液體自動混合的控制示意圖，建立各

20、個按鈕及位圖，并將各個控制按鈕、指示燈及位圖與所建立相應(yīng)變量關(guān)聯(lián)，對相關(guān)單元進(jìn)行動畫連接。5 .系統(tǒng)運(yùn)行啟動組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVIEW,運(yùn)行液體自動混合的控制系統(tǒng)。將PLC開關(guān)指向“RUN”狀態(tài)，按照控制的要求，觀察運(yùn)行狀態(tài)，記錄運(yùn)行結(jié)果。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常，動畫效果良好。本次設(shè)計的梯形圖運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試圖如圖42-1和圖42-2所示。圖4-2-1梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖"J'lrJhfcfraFM2rsar廟.際1:-1裊f2F十rli'Hl,M-"不".1111/p-:.在rr/l-IE".一;J+»*I+，-*-TI-i*IT，*01j,1-11Ml耳下工7-3W4：n-iar-11LJAdC.31IItil<-上#0r.ri«葡春*.*<Tl-«圖4-2-2梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖5心得體會本設(shè)計主要闡述兩種液體混合攪拌的自動控制，實現(xiàn)液體混料全過程：即進(jìn)料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門子S7-200型號PLC,設(shè)計了控制程序。盡管課程設(shè)計內(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)