PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言..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11.3PLC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63液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)73.1PLC控制的相關(guān)流程圖73.2可編程控制器梯形圖74心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)13參考文獻(xiàn)..1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)混合攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì),L1、L2、L3是液面?zhèn)鞲衅?。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L3,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)。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)。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：I0.31.3PLC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1-3-1PLC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(dòng)按鈕,電磁閥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2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S7-200PLC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32.2主電路的設(shè)計(jì)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(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?！?當(dāng)液位上升到L2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)攪拌電動(dòng)機(jī)M開始工作?！?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?！?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)3.1PLC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)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。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,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：即進(jìn)料、混料、出料的自動(dòng)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(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