基于PLC的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計

基于PLC的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計摘要的設(shè)計及制作過程做簡單的介紹和說明。設(shè)計采用西門子公司的S7系列去實現(xiàn)設(shè)BasedonanumberoftheplcacontrolsystemdesignMixtureofthreekindsofliquidfillingcontrol,forexample,thethreekindsofliquidbymixing,aftermixinginthemotorcontrolrequirementsinordertoachievethemixedliquidoutputcontainer,andformloop.LiquidHybridcontrolsystemdesigntakingintoaccountthecontinuityofitsmovementsandactionsofvariouschargedShebeicorrelationbetween,fordifferentworkingconditions,withcorrespondingmotorcontroloutputinordertoachieveliquidmixingsystemfromaliquidbyaddingtothemixtocompletetheoutputofsuchacyclecontrolforprogramimplementation.Liquidhybridcontrolsystemdesignforthecenter,Fromthecontrolsystemhardwaresystem,softwareusedtothesystemdesignprocess(includingdesign,designprocess,designrequirements,ladderdesign,externalconnectionsandcommunications),seekstodesignandmanufacturingprocesswhichpresentsabriefintroductionandNote.Designinsiemenschina'ss7seriesoftoachievethedesigndemands.KEY Multi-fluid,Hybriddevices,Automatic目錄前 第1章多種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè) 方案設(shè) 方案的介 第2章硬件電路設(shè) 總體結(jié) 液位傳感器的選 攪拌電機(jī)的選 電磁閥的選 接觸器的選 熱繼電器的選 PLC的選 PLC輸入、輸出口分 液體混合裝置輸入/輸出接 第3章軟件電路設(shè) 程序框 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形 第4章系統(tǒng)常見故障分析及維 系統(tǒng)故障的概 系統(tǒng)故障分析及處 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維 結(jié) 謝 參考文 前言為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多是易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。 1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）提出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、字設(shè)備（DEC）公司的積極響應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于1969年研制出了第一 的稱為PC，并在GM公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC中的使用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景， 都廣泛使用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設(shè)計是將 PLC用于多種具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計、軟硬件電路的設(shè)計、本課題應(yīng)解決的主要問題是如何使PLC關(guān)的研究文獻(xiàn)報道中用PLC對灌裝機(jī)進(jìn)行控制的研究尚不多見，以致人們1整個設(shè)計過程是按思想工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護(hù)檢修服務(wù)。設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（GB4728）工作條件；工程對電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用、減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機(jī)控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。（2） 時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成是一個集成電路，不能直接將它和外部I/O信號連接，要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、控制和程序 I/O接線一般都用于(PLC)從上世紀(jì)70電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)，隨著30多年來微電子技術(shù)的不PLC也通過不斷的升級換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)狀PLC已經(jīng)發(fā)

2件電路設(shè)2-1 面淹沒該點時為ON，YV1,YV2,YV3,YV4 為電磁閥，M為攪拌機(jī)。另外還有控制電磁閥和電動機(jī)的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬圖2- 液體混合灌裝12、起始操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按規(guī)定工作，液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時，關(guān)閉液體A閥門，打開B閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL3時，關(guān)閉液體B閥門，打開C閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL4時，關(guān)閉液體C閥門，攪拌電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動。攪拌電動機(jī)工作 1min后，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SL1時，SL1有接通變?yōu)閿嚅_，在經(jīng)過20s后，容器放空，混合液體閥門YV4關(guān)閉，3LSF-2.5L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù) 當(dāng)沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面工作壓力可達(dá)2.5Mpa工作溫度上限為125觸點壽命為100觸點容量為70W；開關(guān)電壓為24VDC切換電流為0.5AEJ15-3EJ153為最大工 額定電壓為220V，額定頻率為50Hz2.5KW，采用三角形電動機(jī)運行地點的海拔不超 1000m。工作溫度-15~40℃/濕度90%； 運行安全可靠。其硬件接線如 2-

圖2- 硬件接（1）入罐液體選用VF4-25V”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。2）150℃/-20~60使用電壓： DC:24VAC：2.5KW2 出罐液體選用AVF-40AVF”表示防腐蝕，為口徑（mm）使用電壓： DC：24V功率：AC：5KW選用CJ20-10/CJ20- 型接觸器C”表示接觸器，“J2010/16為主觸操作頻率為1200/h機(jī)電壽命為1000主觸頭額定電流為10/16（A；4）額定電壓為380/220（A；5）功率為2.5KW選用JR16B- 型熱繼電器J”表示繼電器，“D”表示帶斷相保護(hù)。1）額定電流為20（A；2）熱元件額定電流為32/45（APLC傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并 6點，開關(guān)量輸出為5點，考 PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用西門子S7-200作為控制單元來控制整個系統(tǒng)，之所以選擇這種PLC，主要考慮S7系列PLC有以下特點：快速的CPU結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有極高的性 /價格比國際電工委員會(International Commission,IEC)頒布的PLC的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在PLC的一般結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，由圖可見主要有6CPU（中央處理器）/輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O2-3PLC中央處理單元（CPU）和通用計算機(jī)中的CPUPLC中的CPU也是整個系統(tǒng)的核CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個系統(tǒng)的控存儲器稱為用戶程序存儲器。PLC常用的存儲器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。I/O I/O模塊或I/O單元。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊和外界聯(lián)系而實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC和現(xiàn)場I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著PLC和外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排，以便輸入、輸出接口電路是PLC和現(xiàn)場I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為PLCCPU送來的PLC輸入/輸出地址分配如表2-2-1啟動按 SL1液位傳感 SL2液位傳感 SL3液位傳感 SL4液位傳感 M停止按 /輸入/輸出接線圖如圖2-啟動 停止MNL圖2- 輸入/輸出接線PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB0I0.0Q0.1得電并自鎖，和之相連的電磁閥YV1接通并保持，液體A開始流入，當(dāng)液體達(dá)到液面?zhèn)鞲衅鱏L1SL1動作。當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL2的位置時，SL2動作，I0.2Q0.2得電并自鎖，和之相連的電磁閥YV2接通并保持，液體B開始流入液罐，同時I0.2的動斷輔助觸點I0.2斷開，液體A停止流入。當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL3的位置時，SL3動作，I0.3Q0.3得電并自鎖，和之相連的電磁閥YV3接通并保持，液體C開始流入液罐，同時I0.3的動斷輔助觸點I0.3斷開，液體B停止流入。當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL4SL4I0.4Q0.4得電I0.4的動斷輔助觸點I0.4斷開，液體C停止流入，攪拌機(jī)開始攪拌，同時時間繼電器T37得電1min后時間繼電器T37計時時間到，其動合輔助觸點T37閉合，Q0.5得電并自鎖，和之相連的電磁閥 YV4接通并保持，同時Q0.5的動斷輔助觸點Q0.5斷開，斷開Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4，液體開始排Q0.5得電的同時帶動Q0.6得電液體排出的同時SL4SL3SL2、SL1相繼復(fù)位，當(dāng)液面下降到SL1時SL1由接通變?yōu)閿嚅_，其動斷輔助觸點SL1復(fù)位閉合，時間繼電器T38得電開始計時，20sT38計時時間到，其動斷輔助觸點T38Q0.5失電停止排放液體。T38動合輔助觸點閉合，Q0.1得電自鎖，其動斷輔助觸點Q0.1斷開，T38失電復(fù)位，開始循環(huán)，當(dāng)需要停止時按下停止按鈕I0.5，Q0.7得電并自鎖，當(dāng)T38得電時Q1.0得電，停止工作。3章軟件電路設(shè)程序框圖如圖3-啟任務(wù)

開閥門輸入液體液體到SL2任務(wù) 關(guān)閥門YV1,Q0.0，開閥門輸入液體液體到SL3任務(wù) 關(guān)閥門YV2，Q0.1,開閥門輸入液體液體到SL4循任務(wù) 關(guān)閥門YV3,Q0.2,啟動攪拌機(jī)攪拌時間環(huán)任務(wù) 停止攪拌機(jī)，Q0.3,開閥門輸出混合液體任務(wù) 啟動輸出延延時時間任務(wù) 關(guān)閥門YV4,Q0.4,容器排按下停止按處理完當(dāng)前循環(huán)周期任停圖3- 程序框根據(jù)控制要求和I/O控制梯形圖如圖3- 圖3- 控制梯形3-3語句表如表3-表3-1 NETWORK1 NETWORK2 NETWORK3 NETWORK4 T37,+600NETWORK5 NETWORK6 NETWORK7 T38,+200NETWORK8 NETWORK9 4章系統(tǒng)常見故障分析及維為了延長PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該 主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備。現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電PLC 損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部 PLC的主存儲器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要和制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都 PLC主機(jī)系統(tǒng)的PLCI/OPLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口PLC的技術(shù)優(yōu)勢在于其I/O端口， I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的1類故障點是在繼電器。接觸器、PLC控制系統(tǒng)的日常維2類故障多發(fā)點在閥門等設(shè)備上。因為這