PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設計

1、PLC課程設計報告液體混合的模擬控制 2016年5月25日摘 要 PLC以其獨特的優(yōu)點得到迅速地發(fā)展和普及，并在冶金、機械、紡織、輕工等諸多領域取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制。掌握可編程控制器的工作原理、具備設計、調(diào)試可編程控制器系統(tǒng)的能力，已成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術人員的基本要求。將PLC應用于液體混合裝置的控制，對于學習和工業(yè)上的應用顯得尤為重要。本設計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，在攪勻電機攪勻后將混合液體輸出容器。并自動開始下一周期，形成一個循環(huán)狀態(tài)。在按下停止按鈕后所有工序停止操作。同時，該設計采用西門子公司的S7-200系列機型進行控制系統(tǒng)的PLC程序設計，利

2、用模擬裝置對兩種液體混合的工業(yè)流程進行模擬。 關鍵詞：兩種液體、混合裝置、自動控制目錄1 液體自動混合系統(tǒng)方案設計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 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計42.1 硬件選型42.2 主電路的設計52.3 液體混合控制系統(tǒng)示意63 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計73.1 PLC控制的相關流程圖73.2 可編程控制器梯形圖7 4 心得體會12參考文獻131 液體自動混合系統(tǒng)方案設計1.1 控制要求本課程設計是基于PLC的液體自動混合攪拌系統(tǒng)設計，L1、L2、L3是液面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

3、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。攪拌電動機用于驅(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。按下起動按鈕，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M，攪拌4s，停止攪拌。同時Y3為ON，開始放出液體至液體高度為L3，再經(jīng)2s停止放出液體。同時液體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。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地址分配根據(jù)設計要求，應該有5個輸入信號，4個輸出信號

4、。輸入 輸出起動按鈕：I0.0 Y1：Q0.1 停止按鈕：I0.4 Y2：Q0.2 L1按鈕： I0.1 Y3：Q0.3 L2按鈕： I0.2 M：Q0.4 L3按鈕： I0.3 1.3 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。 圖1-4-1 主電路連接圖1.5 控制程序1:按下啟動按鈕,電磁閥Y1打開，液體A流入容器。 2：當液位達到L2時，電磁閥Y1關閉，同時電磁閥Y2打開，液體B流入容器。3：當液位達到L1時，電磁閥Y2關閉，同時啟動攪拌電動機攪拌

5、4S。4：攪拌完畢后，打開電磁閥Y3放出混合液體。當液面到達傳感器L3的位置時，再繼續(xù)放液2s后關閉放液電磁閥Y3，同時打開電磁閥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。1.6 順序功能圖 2 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計 2.1 硬件選型通過分析控制任務，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要5個數(shù)字量輸入和4個數(shù)字量輸出，CPU型號可以選擇S7-200PLC的CPU224（本機上有14個數(shù)字量輸入和10個數(shù)字量輸出）。L1、L2、L3為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進液閥Y1、Y2分別控制A液體和B液體進液，出液閥Y.3控制混合液體出液。該系統(tǒng)所使

6、用的輸入輸出設備的I/O分配如表2-1-1所示。表2-1-1 輸入和輸出設備I/O分配表輸入輸出I0.0啟動按鈕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攪動電動機接觸器I0.3高液面?zhèn)鞲衅鱈32.2 主電路的設計根據(jù)以上所選的CJX1-9，220V型接觸器、DZ47-63系列小型斷路器、JR16B-60/3D型熱繼電器和型號為Y90S-6/0.75KW的電動機可畫出其硬件電氣原理圖如圖2-2-1所示。其中本次設計中的混合液體攪拌由電動機M啟動。帶有短路保護、過載保護等，短路保護由F

7、U熔斷器來實現(xiàn)保護功能，過載保護由FR熱繼電器來實現(xiàn)其保護功能。圖2-2-1主電路2.3 液體混合控制系統(tǒng)示意本設計為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下：1. 啟動操作 按下啟動按鈕SB1，液體裝置開始按以下順序工作：（1）進液電磁閥Y1打開，A液體流入容器，液位上升。（2）當液位上升到L2處時，進液電磁閥Y1關閉，A液體停止流入，同時打開進液電磁閥Y2，B液體開始流入容器。（3）當液位上升到L1處，進液電磁閥Y2關閉，B液體停止流入，同時攪拌電動機M開始工作。（4）當攪拌電機定時攪拌4S后制動停止攪拌，同時Y3打開，開始放出混合液體，液位開始下降。（5）當液位下降到L3處時，開始計時2秒

8、后關閉放液閥Y3，自動開始下一個循環(huán)。2.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，裝置立即停止。3 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計3.1 PLC控制的相關流程圖液體自動混合的控制是比較復雜的，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：開電磁閥Y1關電磁閥Y1開電磁閥Y2關電磁閥Y2攪拌4S放液體一定時關閥門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)

9、控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術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（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，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。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

10、分析：1.初始狀態(tài) 當裝置投入運行時，進液閥QO.1、QO.2關閉，出液閥QO.3 打開10秒將容器中的殘存液體放空后關閉。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：進液閥QO.1打開，A液體流入容器，液位上升。當液位上升到SL2（I）處時，進液閥QO.1關閉，A液體停止流入，同時打開進液閥QO.2，B液體開始流入容器。當液位上升到SL3（H）處，進液閥QO.2關閉，B液體停止流入，同時攪拌電動機開始工作。當攪拌電機定時攪拌10S后制動停止攪拌，同時QO.3打開，開始放液，液位開始下降。當液位不能下降到SL1（L）處時，開始計時10秒后關閉放液閥QO.3，自動開始下一個循環(huán)

11、。3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，待整個循環(huán)進行到結(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 心得體會本設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：即進料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定可靠。使用了西門子S7-200型號PLC，設計了控制程序。盡管課程設計內(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，各種設備的選用標準，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。與老師的交流溝通也使我從各種角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求。由于客觀條件的限制，在本設計中沒有將指令程序通

12、過編程器送入PLC，并且還進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和安裝運行都無法完成。若以后條件允許，可以對以上設計進行進一步完善。我完成這篇課程設計，得到了許多人的幫助。首先，我要特別感謝我的指導老師成燕平老師。在我撰寫課程設計的過程中，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，還是在設計的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了成老師細心、耐心地輔導和熱情的幫助，她指導我課程設計一定要嚴格按照論文格式去寫，并且要有自己的觀點和看法。他廣博的學識、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風深深影響了我，使我終身受益。在此我表示真誠地感謝.同時，在課程設計的寫作過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，在此一并致以誠摯的謝意。最后，我向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！參考文獻1廖常初.S7-200 PLC編程