plc控制的物料混合畢業(yè)設計文檔良心出品

濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計題系專班姓學目基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)別 電氣工程系 業(yè)級名號電氣0801張冬林08040117濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計指導教師 張新軍 日期2010年12月設計任務書設計題目：基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)設計要求：（1）當混合液體裝置中的液體放空時，液體A閥門打開，液體進入混合液體裝置。（2）當液體面到達中液位傳感器時，關閉液體A閥門，打開液體B閥門，液體B進入混合液體裝置。（3）當液面到達高液位傳感器時，關閉液體B閥門，攪拌電動機開始轉動，進行攪拌，先正轉2秒，停1秒，再反轉2秒，停1秒。（4）當攪拌電動機正反轉3次后，停止，混合液體卸料閥門打開，開始放出液體。（5）當液面到達低液位傳感器時，延時2秒，時間到，關閉混合液體卸料閥門，然后開始下一混合液體操作。設計進度要求：第一周：確定題目，查閱相關資料。第二周：根據(jù)設計要求分析PLC物料混合系統(tǒng)工作原理。第三周：收集PLC物料混合系統(tǒng)的資料，對硬件進行設計。第四周：從整體出發(fā)對PLC物料混合系統(tǒng)軟件進行設計。第五、六周：進行上機調(diào)試程序，找出問題，進行修改，并改進設計。第七、八周：撰寫畢業(yè)設計論問，進行畢業(yè)答辯。指導教師（簽名）II濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計摘要PLC是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通信技術的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應用于工業(yè)混合攪拌設備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC控制程序可進行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復電后可以繼續(xù)運行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過WINCC組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關鍵詞：可編程序控制器PLC，液位傳感器，定時器III濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設計任務書 II\o"CurrentDocument"摘要 III目錄 IV\o"CurrentDocument"1引言 1\o"CurrentDocument"傳統(tǒng)的物料混合設備的控制存在的問題 1\o"CurrentDocument"物料設備的發(fā)展趨勢用PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)物料混合設備控制 1\o"CurrentDocument"引入PLC來實現(xiàn)其物料混合設備的控制功能 2\o"CurrentDocument"2總體方案設計 3總體方案論證，系統(tǒng)是將計算機技術、PLC、網(wǎng)絡技術和工業(yè)自動化技術緊密結合起來，采用分布式的數(shù)據(jù)采集，集中式的數(shù)據(jù)處理。 3系統(tǒng)方案的設計思想，控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。物料混合設備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應用要求。 4\o"CurrentDocument"3硬件設計 6硬件選型，根據(jù)PLC的輸入、出點數(shù)，控制功能選擇適用型號的PLC……6\o"CurrentDocument"外部接線圖 10\o"CurrentDocument"系統(tǒng)安全設計，可靠性、實用性強 10\o"CurrentDocument"4程序設計 12\o"CurrentDocument"設計程序的流程圖 12\o"CurrentDocument"I/O分配表 13\o"CurrentDocument"控制程序設計，最大限度的滿足被控對象的控制要求 14\o"CurrentDocument"5系統(tǒng)調(diào)試 20\o"CurrentDocument"系統(tǒng)模擬調(diào)試，在編程軟件和仿真軟件對控制程序調(diào)試 20\o"CurrentDocument"系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，WINCC畫面中對整個系統(tǒng)進行運行和調(diào)試 20\o"CurrentDocument"6總結 21\o"CurrentDocument"本設計的整體內(nèi)容和要求 21\o"CurrentDocument"本設計的功能和優(yōu)點 21\o"CurrentDocument"本次設計的心得體會 21結論 23\o"CurrentDocument"致謝 24IV濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計參考文獻濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計1引言傳統(tǒng)的物料混合設備的控制存在的問題鑒于攪拌設備的廣泛應用，隨著近年來工業(yè)技術的發(fā)展，流體混合技術在上世紀60到80年代期間得到了迅猛發(fā)展,其重點主要是對于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時間等宏觀量進行實驗研究。長期以來,雖然有大量設計經(jīng)驗和關聯(lián)式可用于分析和預測混合體系，但將攪拌反應器從實驗室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模，仍是十分危險的，至今仍然需要通過逐級放大來達到攪拌設備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。這種方法不但耗費巨額的資金和大量的人力物力，而且設計周期很長。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)高度發(fā)達的美國，化學工業(yè)由于攪拌反應器設計不合理所造成的損失每年約為10—100億美元。因此，從更微觀更本質(zhì)的角度，例如采用先進的測試手段和建立合理的數(shù)學模型,獲取攪拌槽中的速度場、溫度場和濃度場，不僅對開發(fā)新型攪拌設備，而且對攪拌設備的優(yōu)化設計具有十分重要的經(jīng)濟意義，對放大和混合的基礎研究具有現(xiàn)實的理論意義。而對于攪拌設備的研究，除功率問題外，有關攪拌的流體力學研究具有重要意義。這方面已做了許多工作，但尚需擴大和深入。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動程度與攪拌器使液體旋轉而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關系。這些旋渦因經(jīng)常地互相撞擊和破裂，使液體受到劇烈的攪拌。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學理論的研究是極其重要的。物料設備的發(fā)展趨勢用PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)物料混合設備控制近代化學工業(yè)中，流動的物料不再只是一些低粘度的牛頓型流體，許多高粘度流體也常常遇到，尤其是各種各樣的高分子溶液以及混有催化劑粒子的漿狀流體等非牛頓型流體的應用日益廣泛。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動特性，所以對于非牛頓型液體的研究是當今的一個重要課題。對高粘度流體，特別是非牛頓型流體的攪拌傳熱的研究，也是近年來的一個方向。聚合釜的傳熱特性與其中所用的攪拌器的型式關系甚大。隨著科學技術的發(fā)展。設備有大型化發(fā)展的趨勢，也需求攪拌設備大型化。如國外聚合釜的容積已由最初的8?40m3擴大到60?100m3,最火的已達到140m3。采用大濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計型聚臺釜可大大減少操作和檢修人員，有利于自動化，減少投資，提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。隨著容積的大型化，釜型逐漸由細長型向矮胖型發(fā)展。而且采用底部攪拌的方式越采越多，多用三葉后掠式攪拌器。三葉后掠式攪拌器是目前大型聚合釜采用的一種較好攪拌器。因它排出量大，釜內(nèi)液相循環(huán)充分，每分鐘可達5?10次，能促使釜內(nèi)反應均勻一致。攪拌也可以在管路中進行，采用在管路中安裝裝置的辦法對氣-液系和液-液系進行混合。側如采用噴射泵對水及醋酸丁酯進行混合；在石油精制中，也采用使液體流過設置在管路中的銳孔板或擋板，以便使兩種液體進行接觸。還有在管道中放入攪拌器的，即所謂管道攪拌。可見，科學技術的發(fā)展帶動了攪拌應用面的擴大。攪拌技術的發(fā)展又使得攪拌設備大型化。為了提高攪拌的全自動化和穩(wěn)定性能，就需要一個功能更強、性能更好的系統(tǒng)做支持。在本設計中我將引入PLC來實現(xiàn)其攪拌控制功能。引入PLC來實現(xiàn)其物料混合設備的控制功能本設計基于采用可編程序控制器（PLC）的設計方案，實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。以PLCS7-200為主要控制器。根據(jù)攪拌設備的功能特性、運作順序等，設計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。這樣就可以先按照攪拌設備的先后運行順序畫出相應的順序功能圖，然后在根據(jù)順序功能圖畫梯形圖，最后再用仿真軟件對其進行調(diào)試仿真。這樣就可以實現(xiàn)PLC對混合攪拌控制程序的設計。濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計2總體方案設計總體方案論證，系統(tǒng)是將計算機技術、PLC、網(wǎng)絡技術和工業(yè)自動化技術緊密結合起來，采用分布式的數(shù)據(jù)采集，集中式的數(shù)據(jù)處理。就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。（1）繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應速度慢。（2）單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。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，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。（3）工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結構，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。（4）可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化?？删幊炭刂破鳎≒LC）從上個世紀70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統(tǒng)。隨著30多年來微電子技術的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計級換代大大增強了其功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇PLC來實施本次設計。(1)開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。(3)閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。(4)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。(5)通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。系統(tǒng)方案的設計思想，控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。物料混合設備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應用要求。(1)可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5）體積小，重量輕，能耗低（6）硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強。濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計3硬件設計硬件選型,根據(jù)PLC的輸入、出點數(shù),控制功能選擇適用型號的PLCPLC機型選擇機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述。（1）結構合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結構的PLC；否則，選用模塊式結構的PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設計選用整體式結構的PLC能夠達到要求。（2）功能強、弱適當對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門子公司的S7-200系列機或歐姆龍公司的COM1。（3）機型統(tǒng)一PLC的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結構的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用PLC時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術人員的培訓；其外部設備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結構的PLC（4）是否在線編程PLC的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程（5）PLC的環(huán)境適應性濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度 工作溫度0?55℃,最高為60℃儲存溫度-40℃~~H85℃濕度相對濕度5%?95%（無凝結霜）振動和沖擊滿足國際電工委員會標準電源交流200V,允許變化范圍為-15%~~H15%,頻率為47~53Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應用在特殊環(huán)境下的PLC,要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。PLC容量選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%?25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量I/O乘以8；對于有模擬量控制功能的PLC,所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊。I/O點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前I/O點數(shù)較多的PLC價格也較高，若備用的I/O點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%?15%考慮備用量。I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。同時控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設備，驅動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)控制。外部設備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構所需的信息電平也是各種各樣的，而PLC的CPU濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計所處理的信息只能是標準電平，所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC相應有許多種I/O接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。（1）確定I/O點數(shù)I/O點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點數(shù)就可能有所不同。（2）開關量I/O標準的I/O接口用于同傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制（開/關）設備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號為24?240V（AC）,直流I/O信號為5?24V（DC）。（3）選擇開關量輸入模塊主要從下面兩方面考慮:一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠。如12V電壓模塊一般不超過10m,距離較遠的設備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%。（4）選擇開關量輸出模塊時應從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交/直流負載。當驅動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的驅動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：（1）確定電源的輸入電壓；（2）將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值；（3）I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流：①框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值；②當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應加上其最大電流值。（4）如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理；①列出將來要擴展的I/O模塊所需的背板電流；②將所有擴展的I/O模塊的總背板電流值與步驟（5）在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。（6）根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。需要，還要力爭最佳的性價比。具體應考隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日益完善。PLC的種類繁多，其結構、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同，當然使用場合也有所不同。因此選擇合理的PLC對提高PLC控制系統(tǒng)技術經(jīng)濟指標意義重大。因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方面的慮：（1）合理的結構形式（2）安裝方式的選擇（3）相當?shù)墓δ芤螅?）系統(tǒng)可靠性的要求設備型號選擇西門子S7-200PLCPS307電源（2A） （6ES7307-1BA00-0AA0）1塊CPU224 1塊濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計TOC\o"1-5"\h\z4數(shù)字量輸出擴展模塊EM222D08直流24 4塊5仿真模塊 1塊6機架1塊7計算機1臺8SX-805-7多種液體自動混合控制模板 1塊外部接線圖圖3-1外部接線圖系統(tǒng)安全設計，可靠性、實用性強本設計設計為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下：當按下啟動按鈕SB1時，使系統(tǒng)處于運行狀態(tài)（可通過指示燈HL進行指示），同時執(zhí)行復位過程操作；復位操作完成后，即可執(zhí)行自動混10濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計合操作；按下停止按鈕582,等待本次混合液體操作處理完畢后，停止混合操作，且停止系統(tǒng)運行。另外，在系統(tǒng)運行時，還需要記錄混合液體的罐數(shù)，并顯示在數(shù)碼管上，當?shù)竭_1600罐時，指示燈HL2以2Hz頻率閃爍。復位過程操作如下：液體A,B閥門關閉，混合液體卸料閥門打開，使液面下降至液面?zhèn)鞲衅鱈處，當液面?zhèn)鞲衅鱈檢測到信號達2秒，即表示將混合液體裝置中的液體放空，此時需要將混合液體卸料閥門關閉，復位過程完成。自動混料操作按照以下步驟循環(huán)進行：（1）當混合液體裝置中的液體放空時，液體A閥門打開，液體進入混合液體裝置。（2）當液體面到達中液位傳感器時，關閉液體A閥門，打開液體B閥門，液體8進入混合液體裝置。（3）當液面到達高液位傳感器時，關閉液體B閥門，攪拌電動機開始轉動，進行攪拌，先正轉2秒，停1秒，再反轉2秒，停1秒。（4）當攪拌電動機正反轉3次后，停止，混合液體卸料閥門打開，開始放出液體。（5）當液面到達低液位傳感器時，延時2秒，時間到，關閉混合液體卸料閥門，然后開始下一混合液體操作。圖3-2液體裝置圖11濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計4程序設計設計程序的流程圖通過分析控制任務要求，本系統(tǒng)需要有復位功能和自動運行功能，可以使用模塊化程序設計，將復位功能和自動運行功能用兩個子程序實現(xiàn)。而系統(tǒng)運行指示、產(chǎn)量顯示和產(chǎn)量上限指示等功能均在主程序中實現(xiàn)。對于自動運行運行功能，由于混料操作屬于典型的順序控制，可以采用順序控制功能圖行程序設計。自動混料操作的順序控制功能圖如下4-1。在該系統(tǒng)程序設計中，對于順序控制的每一步的狀態(tài)（步標記）使用M存儲器進行存儲，另外最好再設計幾個中間狀態(tài)，以方便程序調(diào)用和編程。這些中間狀態(tài)和步標記的I/O分配如表4-2。通過分析控制任務要求，本系統(tǒng)需要有復位功能和自動運行功能，可以使用模塊化程序設計，將復位功能和自動運行功能用兩個子程序實現(xiàn)。而系統(tǒng)運行指示、產(chǎn)量顯示和產(chǎn)量上限指示等功能均在主程序中實現(xiàn)。對于自動運行運行功能，由于混料操作屬于典型的順序控制，可以采用順序控制功能圖行程序設計。圖4-1順序控制功能圖12

濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計表4-2中間狀態(tài)和步標記的I/O分配圖符號地址功能STEP_FM0.0自動運行的第1步步標記STEP_2M0.1自動運行的第2步步標記STEP_3M0.2自動運行的第3步步標記STEP_4M0.3自動運行的第4步步標記STEP_5M0.4自動運行的第5步步標記STEP_6M0.5自動運行的第6步步標記STEP_7M0.6自動運行的第7步步標記STEP_8M0.7自動運行的第8步步標記STEP_LM1.0自動運行的最后一步步標記INIT_SM10.0初始狀態(tài)REST_SM10.1復位狀態(tài)EMPT_SM10.2保證液體放空時間段STOP_SM11.0停止狀態(tài)RUN_SM11.1自動運行狀態(tài)PRODUCTIONC1產(chǎn)量計數(shù)MIXC2攪拌計數(shù)I/O分配表表4-3液體混合裝置輸入/輸出地址分配符號地址輸入和輸出設備SQ1I0.1高液位傳感器SQ2I0.2中液位傳感器SQ3I0.3低液位傳感器SBB1I0.4系統(tǒng)啟動按鈕SBB2I0.5系統(tǒng)停止按鈕13

濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計YV1Q0.1液體A閥門YV2Q0.2液體B閥門YV3Q0.3混合液體卸料閥門KM1Q0.4攪拌電動機正轉接觸器KM2Q0.5攪拌電動機反轉接觸器HL1Q0.6系統(tǒng)運行指示燈HL2Q0.7產(chǎn)量上限指示燈DISPLAYQw2產(chǎn)量顯示數(shù)碼管控制程序設計，最大限度的滿足被控對象的控制要求程序設計梯形圖：14Ne：&work.1Neh/j^kTitle|卜討wsk匚:cimmEFiF濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計ID.4NeiEwork.210.5IMilII<：)hle：Gwork.9M11.0MTO□LL6Network4M1.1I II ILI I_M11.1 (c、1 111N11JJQ0.6Network5□0.6□0.1□0.2M10.01 1/1 f、1 11 tJ15濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計NetworkHNetworkHT51 T50 1J| pNTTuT42-PT1口口m總Network10T5J T51 1 | [INTON-+”PT10口m￡M10.32)1616濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計network11M101RESETENnetwork12QO.6Mil1AUTOENI自動運行子程序Network1Neh/.iLfkTitleHE*”3k匚口mmentM10.U M'W'UN-0.0M1.0I==lI—I_Cs)+0 1Q0.3 M.Ol/1—Lh:1Network2MO.OI0.310.2 MLL1MO.O」R1Network3M0.1I0.311210.1MD.5T4022M0.2C)1MU.1CR)117Network4MCI.2T37Network5MCI.3T30Network6bin4Network/濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計MCI.3S)1MU.2R)1M0.4S)1MCI.3R)1MD.4R)11M0.5T40Network8M0.610.310.2IC.1Id0.7L)1Network9M0.7T41M1.0Network10MO.OQ0.1<)濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計10.110.2I0.3M10.2濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計10.110.2I0.3M10.2=)1|復位子程序Network1NetworkTitleNetworkCommentNetwork2M10.2 T42| [INTON+20-PT100msNetwork3Q0.1(CQ0.1(C2Q0三

s1III0.2I II0.3I IM10.2Network4T42 M10.219濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計5系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)模擬調(diào)試，在編程軟件和仿真軟件對控制程序調(diào)試根據(jù)所設計的關于攪拌控制的梯形圖，選用PLC的S7_200的仿真軟件進行仿真。具體步驟如下：（1）首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226（點CONFIGURACION-TIPODECPU，然后點Accepter）（2）導入梯形圖（3）點擊運行（4）進行調(diào)試觀察仿真軟件上的燈是否按照程序要求依次點亮，延時是否準確。是就說明程序正確，不是就說明程序還存在問題。系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，WINCC畫面中對整個系統(tǒng)進行運行和調(diào)試（1）編好梯形圖后必須先編譯，看是否有誤。（2）打開仿真軟件后必須得將CPU更改為CPU224形式。（3）將梯形圖導出后訪可下載。（4）下載后利用WINCC畫面對系統(tǒng)進行運行和調(diào)試。20濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計6總結本設計的整體內(nèi)容和要求根據(jù)硬件結構的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。(1)整體式PLC整體式PLC又叫做單元式或箱體式，它的體積小、價格低，小型PLC一般采用整體式結構。它的CPU模塊和擴展模塊用扁平電纜連接，可以選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量I/O擴展單元來改變輸入/輸出點的比例。整體式PLC還配備許多準用的特殊功能模塊，例如模擬量輸入/輸出模塊、熱點阻模塊和通信模塊等，使PLC的工能得到擴展。(2)模塊式PLC大、中型PLC及復雜和要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式結構。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。本設計的功能和優(yōu)點可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計算機和自動控制等先進技術，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，已成為目前在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。PLC對物料混合的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠對不同液體的物料按預先設定的程序進行混合，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制，是一種預先設定的程序進行物料混合的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機械手進行新的分配任務時，可以允許方便的改動或重新設計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉換工作的費用。本設計主要完成機械手的硬件部分與軟件部分設計。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設計。本次設計的心得體會隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知21濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我的指導老師張老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大