遼寧工業(yè)大學(xué)電氣控制與plc技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）

1、<p>　　遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)</p><p>　　電氣控制與PLC技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：基于S7-300的三種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院（系）： </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： （簽字）</p><p><b>　　起止時(shí)間： </b></p><p>　　基于S7-300的三種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b&

3、gt;　　摘 要</b></p><p>　　在化工試劑和制藥生產(chǎn)中,經(jīng)常需要將三種或者更多種溶液按一定的比例進(jìn)行混合,然后再做相應(yīng)的后續(xù)處理和加工。在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中,溶液的過(guò)程控制系統(tǒng)很難保證對(duì)混合中的各種成分的含量進(jìn)行精確控制。采用西門(mén)子S7-300系列PLC來(lái)控制整個(gè)溶液混合過(guò)程控制系統(tǒng),大大提高了各種成分含量的控制效率,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)自動(dòng)化程序得到了很大的提高。</p>

4、;<p>　　本次課程設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合攪拌。此裝置需要控制三種液體的自動(dòng)混合攪拌，通過(guò)壓力變送器檢測(cè)攪拌機(jī)內(nèi)液位的變化在液位分別為0%、30%、60%、90%時(shí)分別加入三種液體并攪拌，達(dá)到混合液體自動(dòng)混合的目的。3種液體的進(jìn)料、出料、攪拌等由PLC控制。</p><p>　　經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，可達(dá)到多種液體混合的效果，并且能夠使液體混合均勻。若在工業(yè)中使用此設(shè)計(jì)則能夠降低

5、經(jīng)濟(jì)成本和保證操作人員的安全性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液體混合；PLC；壓力變送器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2章 液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2</p><p><

6、b>　　2.1 概述2</b></p><p>　　2.2 方案選擇2</p><p>　　2.3 總體設(shè)計(jì)框圖3</p><p>　　第3章 液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)電源4</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)CPU5</p>

7、<p>　　3.3 控制系統(tǒng)信號(hào)模塊5</p><p>　　3.4 壓力變送器6</p><p><b>　　3.5 攪拌器7</b></p><p><b>　　3.6 電磁閥7</b></p><p>　　3.7 系統(tǒng)I/O分配表8</p><p>

8、　　3.8 系統(tǒng)外部接線(xiàn)圖9</p><p>　　第4章 液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 軟件介紹10</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖10</p><p>　　4.3 系統(tǒng)流程圖11</p><p>　　4.4 S7-300 硬件組態(tài)12</p>&l

9、t;p>　　4.5 系統(tǒng)符號(hào)表13</p><p>　　4.6 系統(tǒng)梯形圖程序14</p><p>　　第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在煉油、化工、制藥等

10、行業(yè)中多種液體混合是必不可少的程序，而且也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠的特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的目的，液體自動(dòng)混合配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)原有液體混合裝置進(jìn)行技術(shù)改造，提出數(shù)

11、據(jù)采集、自動(dòng)控制、運(yùn)行管理等多方面的要求。設(shè)計(jì)的多種液體混合裝置利用可編程控制器是現(xiàn)在混合過(guò)程中精確控制，提高了液體混合比例的穩(wěn)定性、運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高，適合工業(yè)生產(chǎn)的需要。</p><p>　　PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采

12、用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)多種液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，本次課程設(shè)計(jì)采用的PLC具有高速度、高性能等特點(diǎn)，可編程邏輯控制器指令豐富，可以接各種輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。</p><p>　　通過(guò)論述可編程邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)對(duì)基于S7-300三種液體混合裝置的控

13、制有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)。綜合本次課程設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了外部電路的連線(xiàn)和PLC程序設(shè)計(jì)，從部件的選擇，流程的分析，程序順序控制的設(shè)計(jì)方面，完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)基于S7-300PLC的3種液體自動(dòng)混合控制

14、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“PLC”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握S7-300系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。</p><p>　　應(yīng)用場(chǎng)合: 應(yīng)用于多種液體混合 ，3種液體混合控制系統(tǒng)由壓力變送器、S7-300模塊、電磁閥、攪拌電機(jī)組成。通過(guò)壓力變送器檢測(cè)到液位的變化傳送給PLC，通過(guò)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量和液位相比較后，使控制閥和電機(jī)得到控制。達(dá)到本次課程設(shè)計(jì)要求。

15、</p><p>　　系統(tǒng)功能介紹:3種液體混合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的的是3種液體通過(guò)PLC控制器能過(guò)按照一定比例混合。液體混合裝置通過(guò)PLC控制器調(diào)解輸出，實(shí)現(xiàn)基本的多種液體混合。并且達(dá)到液位變送器輸出為0~10V，輸入模擬量的精度為12位。</p><p><b>　　方案選擇</b></p><p>　　方案一：使用液位傳感器檢測(cè)液位，檢測(cè)到液位

16、后傳給控制器PLC，通過(guò)程序處理后使電磁閥和電機(jī)得到控制輸出。</p><p>　　方案二：使用壓力變送器檢測(cè)液位，通過(guò)壓力變送器檢測(cè)到液位的變化傳送給PLC，通過(guò)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量和液位相比較后，使控制閥和電機(jī)得到控制。</p><p>　　經(jīng)過(guò)比較由于本次課程設(shè)計(jì)要求液位變送器輸出為0~10V，由于液位傳感器輸出的為數(shù)字量而非模擬量，且PLC模擬量輸入單元為0-24V所以無(wú)法達(dá)到課程設(shè)

17、計(jì)要求。所以使用方案二實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過(guò)分析該液體混合系統(tǒng)的工藝流程，考慮各個(gè)被控對(duì)象動(dòng)作的相互關(guān)聯(lián)，決定采用順序控制方案。在不同狀態(tài)下，輸出量有不同的輸出。例如進(jìn)料電磁閥A打開(kāi)的前提是混料罐中的液位為0%，且進(jìn)料閥B、C和出料閥關(guān)閉。這就要求系統(tǒng)啟動(dòng)前個(gè)輸出量必須是初始狀態(tài)。因此設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用一些中間狀態(tài)寄存器來(lái)傳送狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，完成系統(tǒng)的各個(gè)流程。</p><p

18、><b>　　總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　3中液體混合控制系統(tǒng)主要由S7-300控制器、上位機(jī)監(jiān)控、壓力變送器電路、流量調(diào)節(jié)閥、控制開(kāi)關(guān)和攪拌電機(jī)等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，A經(jīng)過(guò)閥門(mén)進(jìn)入混料罐中，隨著進(jìn)入混料罐中的液體不斷增多，混料罐的

19、液位不斷增加，然后將這些實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)送往主控制器PLC，PLC根據(jù)輸入控制開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行多變量的運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果輸出控制各種輸出開(kāi)關(guān)符合要求則啟動(dòng)攪拌電機(jī)，攪拌三秒后出料閥打開(kāi)，重復(fù)上述的過(guò)程。</p><p>　　液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　控制系統(tǒng)電源</b></p><p>　　PS307

20、電源模塊是用于S7-300/ET200M的負(fù)載電源，用于將市電電壓轉(zhuǎn)換為所需的24V/DC工作電壓輸出電流為2A、5A或10A，S7-300模塊化微型PLC系統(tǒng)，滿(mǎn)足中、小規(guī)模的性能要求各種性能的模塊可以非常好地滿(mǎn)足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用十分靈活、方便用戶(hù)和簡(jiǎn)易的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁S7-300F。專(zhuān)用機(jī)床紡織機(jī)械包裝機(jī)械通用機(jī)械工程控制器制造機(jī)床樓

21、宇自動(dòng)化電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。一系列具有不同功率范圍的CPU，以及具有很多用戶(hù)友好功能的一系列擴(kuò)展模塊。</p><p>　　故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，滿(mǎn)足工廠(chǎng)日益增加的安全需求基于S7-300 可以連接帶有安全相關(guān)模塊的ET200S和ET200M分布式I/O 站；采用PROFIsafe協(xié)議通過(guò) PROFIBUS DP進(jìn)行與安全相關(guān)的通訊。此外，還有用于與安全無(wú)關(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊。</p><p

22、>　　根據(jù)需要本設(shè)計(jì)電源模塊選擇PS 307/5A，因?yàn)镃PU 314C-2 PN/DP工作時(shí)需要24V電壓，該電源模塊可以把負(fù)載電壓120/230VAC線(xiàn)路電壓轉(zhuǎn)換到所所需的24V工作電壓。還可以為外部的傳感器和執(zhí)行器供電。如圖3.1所示：</p><p><b>　　圖3.1 電源模塊</b></p><p><b>　　控制系統(tǒng)CPU </

23、b></p><p>　　西門(mén)子S7-300系列PLC控制器，SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿(mǎn)足中、低端的性能要求。模塊化、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶(hù)友好的解決方案。</p><p>　　SIMATIC S7-300的應(yīng)用領(lǐng)域包括：特殊機(jī)械，紡織機(jī)械，包裝

24、機(jī)械，一般機(jī)械設(shè)備制造，控制器制造，機(jī)床制造，安裝系統(tǒng)，電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　其中中央控制單元選擇CPU314-2PN/DP，西門(mén)子CPU 314C-2 PN/DP是一種緊湊型 CPU，用于對(duì)處理性能和響應(yīng)速度要求很高的系統(tǒng)。通過(guò)其擴(kuò)展工作存儲(chǔ)器，該緊湊型CPU也適用于中等規(guī)模的應(yīng)用。使用集成數(shù)字量和模擬量 I/O，可實(shí)現(xiàn)與過(guò)程的直接連接，工作電壓為24V。CPU 314C-2 PN/D

25、P是S7-300產(chǎn)品系列中最新型的緊湊型CPU。</p><p>　　表3.1 CPU314C性能表</p><p><b>　　控制系統(tǒng)信號(hào)模塊 </b></p><p>　　常稱(chēng)為I/O（輸入/輸出）模塊。測(cè)量輸入信號(hào)并控制輸出設(shè)備。信號(hào)模塊可用于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，還可用于進(jìn)行連接，如傳感器和啟動(dòng)器的連接。信號(hào)模塊用于數(shù)字量和模擬量輸入/

26、輸出，又分DI/DO（數(shù)字量輸入/輸出）和AI/AO（模擬量輸入/輸出）模塊。</p><p>　　模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般都是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓，直流電流信號(hào)。 </p><p>　　模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱(chēng)為模擬值，模擬值用16位二進(jìn) 

27、制補(bǔ)碼來(lái)表示最高位為符號(hào)位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分?jǐn)?shù)表示的模擬量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：雙極性模擬量量程的上下限(100%和-100%)分別對(duì)應(yīng)模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(100%和0%)分別對(duì)應(yīng)于模擬值27648和0。</p><p>　　S7-300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入輸出模塊SM334和SM335。</p&g

28、t;<p>　　本次課程設(shè)計(jì)要求使用模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332。</p><p><b>　　壓力變送器</b></p><p>　　壓力變送器的被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在δ元（即敏感元件）的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)菲格瑞思隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。壓力變送器是由測(cè)量膜片與

29、兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過(guò)振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)要求輸出電壓為0-10V，因此選用HSL-3051型壓力變送器，傳感器是采用引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的高精度小型化智能傳感器，在轉(zhuǎn)換原理上利用數(shù)字化補(bǔ)償技術(shù)對(duì)溫度、靜壓進(jìn)行補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度，降低了溫度漂移。具有長(zhǎng)期

30、穩(wěn)定性好，可靠性高，自診斷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。壓力變送器如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 壓力變送器</p><p><b>　　攪拌器</b></p><p>　　機(jī)械攪拌器主要包括三部分：電動(dòng)機(jī)、大功率磁力攪拌器攪拌棒和攪拌密封裝置。電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力部分，大功率電動(dòng)攪拌器固定在支架上，由調(diào)速器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)快慢。大容量振蕩器攪拌棒與電動(dòng)機(jī)相

31、連，當(dāng)接通電源后，電動(dòng)機(jī)就帶動(dòng)攪拌棒轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行攪拌，攪拌密封裝置是攪拌棒與反應(yīng)器連接的裝置，它可以使反應(yīng)在密封體系中進(jìn)行。攪拌器的攪拌軸通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速一般都比較低,因而電動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)情況下都是與變速器組合在一起使用的,有時(shí)也采用變頻器直接調(diào)速。為此,選用電動(dòng)機(jī)時(shí),應(yīng)特別考慮與變速器匹配問(wèn)題。</p><p>　　攪拌機(jī)的攪拌軸通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速一般都比較低,因而電動(dòng)機(jī)絕大多

32、數(shù)情況下都是與變速器組合在一起使用的,有時(shí)也采用變頻器直接調(diào)速。為此,選用電動(dòng)機(jī)時(shí),應(yīng)特別考慮與變速器匹配問(wèn)題。在很多場(chǎng)合,電動(dòng)機(jī)與變速器一并配套供應(yīng),設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)選定的變速器選用配套的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)選用的攪拌電機(jī)為三相可調(diào)電動(dòng)機(jī)，這類(lèi)電機(jī)頻率較高，磁極對(duì)數(shù)多用一對(duì)（也就是二極電動(dòng)機(jī)），最高轉(zhuǎn)速可達(dá)10000多轉(zhuǎn)。型號(hào)為：TOSHIBA 200V，200HZ，2P，1.5KW，其轉(zhuǎn)速達(dá)

33、到11750PRM。本次課程設(shè)計(jì)攪拌電動(dòng)機(jī)實(shí)物如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 攪拌電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　電磁閥</b></p><p>　　電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線(xiàn)圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油

34、的孔，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　電磁閥在液路系統(tǒng)中用來(lái)實(shí)現(xiàn)液路的通斷或液流方向的改變，它一般具有一個(gè)可以在線(xiàn)圈電磁力驅(qū)動(dòng)下滑動(dòng)的閥芯，閥芯在不同的位置時(shí)，電磁閥的通路也就不同。閥芯的工作位置有幾個(gè)，該電磁閥就叫幾位電磁閥：閥體上的接口，也就是電磁閥的通路數(shù)，

35、有幾個(gè)通路口，該電磁閥就叫幾通電磁閥。 電磁閥安裝后，一般所有接口都應(yīng)該是連接好了的，所謂工作位置指的是閥芯的位置。閥芯在線(xiàn)圈不通電時(shí)處在甲位置，在線(xiàn)圈通電時(shí)處在乙位置，閥芯在不同位置時(shí)，對(duì)各接口起到或接通或封閉的作用。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)采用的電磁閥為液體電磁閥。</p><p><b>　　系統(tǒng)I/O分配表</b></p><p&

36、gt;　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求I/O分配圖如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 I/O分配表</p><p>　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)由6個(gè)輸入，5個(gè)輸出組成由于實(shí)驗(yàn)室無(wú)輸入輸出接線(xiàn)，所以由中間繼電器代替。</p><p><b>　　系統(tǒng)外部接線(xiàn)圖</b></p><p>　　I0.0為啟動(dòng)按鈕輸入地址，I0.1為停止按鈕輸入

37、地址，I1.0-I1.3為壓力傳感器輸入值輸入地址。SB1和SB2分別為系統(tǒng)啟動(dòng)停止按鈕，S1-S4分別為液位到0%、30%、60%、90%時(shí)壓力變送器輸出到PLC的信號(hào)，在此外部接線(xiàn)圖中用常開(kāi)開(kāi)關(guān)表示。</p><p>　　輸入模塊外部接線(xiàn)圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4輸入模塊外部接線(xiàn)圖</p><p>　　輸出模塊外部接線(xiàn)圖3.5示：</p&

38、gt;<p>　　圖3.5輸出外部接線(xiàn)圖</p><p>　　Q4.0-Q4.1為三種液體進(jìn)料閥輸出地址,Q1.5為攪拌電機(jī)輸出地址，Q1.4為混合液體出料閥的輸出地址。Y1為A液體電磁閥，Y2為B液體電磁閥，Y3為C液體電磁閥，Y4為攪拌電機(jī)線(xiàn)圈，Y5為3種液體混合后出料閥。</p><p>　　液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><

39、b>　　軟件介紹</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件為SETP7，STEP7編程軟件是一個(gè)用于SIMATIC可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如：SIMATIC管理器、符號(hào)編輯器、硬件診斷、編程語(yǔ)言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。STEP7編程軟件可以對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組態(tài)，具有簡(jiǎn)單、直觀(guān)、便于修改等特點(diǎn)。該軟件提供了在線(xiàn)和離線(xiàn)編程的功能，

40、可以對(duì)PLC在線(xiàn)上載或下載。利用STEP7可以方便地創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)化解決方案。</p><p>　　STEP 7是S7-300/400系列PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件包，所支持的PLC編程語(yǔ)言非常豐富。該軟件的標(biāo)準(zhǔn)版支持STL（語(yǔ)句表）、LAD（梯形圖）及FBD（功能塊圖）3種基本編程語(yǔ)言，并且在STEP 7中可以相互轉(zhuǎn)換。專(zhuān)業(yè)版附加對(duì)GRAPH（順序功能圖）、SCL（結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言）、HiGraph（圖

41、形編程語(yǔ)言）、CFC（連續(xù)功能圖）等編程語(yǔ)言的支持。不同的編程語(yǔ)言可供 不同知識(shí)背景的人員采用。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　按分布式編程方式設(shè)計(jì)控制程序。程序由5個(gè)邏輯塊組成，其中OB1為主循環(huán)組織塊，OB100為初始化輸出量程序，F(xiàn)B1為液體混合控制子程序，F(xiàn)C1為攪拌器控制子程序，F(xiàn)C2為混合液體出料閥控制子

42、程序。分布式控制程序結(jié)構(gòu)如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)流程圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　3種液體混合控制系統(tǒng)中，Y1、Y2、Y3、Y4分別

43、為A、B、C三種液體的進(jìn)料閥門(mén)和混合液體的出料閥門(mén)；當(dāng)液位為0%、30%、60%、90%時(shí)，分別加入3種液體和攪拌混合液體；攪拌5s后放出混合液體；當(dāng)液位重新達(dá)到0%時(shí)，延時(shí)3s關(guān)閉出料閥門(mén)。3種液體的進(jìn)料、出料、攪拌等由PLC控制。</p><p>　　S7-300 硬件組態(tài)</p><p>　　單機(jī)架硬件組態(tài)最多配置8個(gè)擴(kuò)展模塊。機(jī)架模塊如圖4.3所示</p><p

44、>　　圖4.3 機(jī)架模塊圖</p><p>　　按照設(shè)計(jì)的要求選擇合適的器件經(jīng)行硬件組態(tài)如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 硬件組態(tài)圖</p><p>　　硬件的組態(tài)中包括電源提供穩(wěn)定的電壓，CPU中央控制系統(tǒng)，以及串行接口模塊ET200-S提供可使用的I/O地址。</p><p>　　組態(tài)后形成ET200-S的I/O地址如

45、下圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 ET200 SI/O 地址圖</p><p>　　插槽1為電源模塊配置，電源模塊如果不選用西門(mén)子專(zhuān)用電源模塊，插槽1配置為空。 插槽2為CPU模塊配置。 插槽3為多機(jī)架擴(kuò)展接口模塊配置，在單機(jī)架配置時(shí)為空 2、擴(kuò)展模塊必須從插槽4開(kāi)始配置。</p><p>　　根據(jù)給出的I/O地址進(jìn)行軟件

46、的編寫(xiě)程序，輸入為5個(gè)，輸出也為5個(gè)，符合設(shè)計(jì)中的I/O數(shù)量的分配。</p><p><b>　　系統(tǒng)符號(hào)表</b></p><p>　　系統(tǒng)符號(hào)表如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 系統(tǒng)符號(hào)表</p><p><b>　　系統(tǒng)梯形圖程序</b></p><p>

47、　　將三個(gè)模擬變?yōu)閿?shù)字量的程序如圖4.7所示：</p><p>　　圖 4.7 參數(shù)變換程序</p><p>　　變量轉(zhuǎn)換的程序是在OB1中的，因?yàn)镺B1為主循環(huán)塊，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)首先掃描OB1中程序，所以隨著液位值的不斷改變，傳入到PLC中的數(shù)值也會(huì)不斷改變，將變量轉(zhuǎn)換放在OB1中可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　主程序循環(huán)組織塊OB1中程序如圖4.

48、8和圖4.9所示：</p><p>　　圖4.8 OB1程序</p><p>　　圖4.9 OB1程序</p><p>　　S7-300 CPU 的操作系統(tǒng)定期執(zhí)行 OB1。執(zhí)行 OB1 后，操作系統(tǒng)將再次啟動(dòng)它。完成啟動(dòng)后，將啟動(dòng) OB1 的循環(huán)執(zhí)行?？烧{(diào)用 OB1 中的其它功能塊(FB、SFB)或功能(FC、SFC)。</p><p>　

49、　本次課程設(shè)計(jì)中的主循環(huán)快OB1中的程序包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并調(diào)用了功能塊FB1，功能FC1、FC2。</p><p>　　功能塊FB1程序如圖4.10所示：</p><p>　　圖4.10 FB1程序</p><p>　　功能塊FB1中的程序?yàn)槿N液體進(jìn)料閥的控制即輸入模擬量為0%，30%，60%，90%時(shí)進(jìn)料閥輸出線(xiàn)圈閉合。</p><p>　

50、　功能FC1程序如圖4.11所示：</p><p>　　圖4.11 FC1程序</p><p>　　功能FC1控制的是當(dāng)?shù)谌N液體液體加入到90%時(shí)開(kāi)始攪拌，并利用定時(shí)器T1定時(shí)攪拌5S，即攪拌電機(jī)運(yùn)行5S。</p><p>　　功能FC2程序如圖4.12所示：</p><p>　　圖4.12 FC2程序圖</p><p&

51、gt;　　建立背景數(shù)據(jù)塊如圖4.13所示：</p><p>　　圖4.13 系統(tǒng)背景數(shù)據(jù)塊</p><p>　　系統(tǒng)背景數(shù)據(jù)塊在主程序循環(huán)OB1中被調(diào)用。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了有關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面的知識(shí)，更要扎實(shí)的掌握基于S7-300PLC的3種液體

52、自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，對(duì)西門(mén)子S7-300技術(shù)有了更深入的了解。本文對(duì)3種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，并通過(guò)STEP7編寫(xiě)了設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序，并對(duì)多種液體自動(dòng)混合裝置進(jìn)行了深入的分析探討，且對(duì)STEP7中定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算更深入的了解了此次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。本論文在深入探討分析液體自動(dòng)混合控制原理基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于S7-300PLC控制之下得3種液體混合控制系統(tǒng)，通過(guò)閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前3種液體自動(dòng)混合控制

53、控制技術(shù)有了比較深入的了解，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了硬件選型和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分析及驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。</p><p>　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300PLC為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)3種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際混料罐中的液位通過(guò)PLC控制使3種液體混合成都達(dá)到課程設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我得到了一次用所學(xué)知識(shí)

54、與技能分析和解決問(wèn)題的可貴鍛煉機(jī)會(huì)，使我深刻領(lǐng)會(huì)了S7-300PLC的基本原理和STEP7應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程。在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　郁漢琪.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社，2010.56-62.</p>

55、;<p>　　孫承志,徐志. 西門(mén)子S7-200/300/400基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009,07:87-90.</p><p>　　程龍泉. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：2009,02:208-210.</p><p>　　趙巖,周保國(guó). S7-300/400系列PLC入門(mén)及應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京：電子工業(yè)出版社,2012,04:125-128

56、.</p><p>　　王宇炎. 基于PLC的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2009,05:43-44.</p><p>　　歐淼. PLC控制多種液體混合裝置系統(tǒng) [J]. 電子技術(shù)與軟件,2014,07:88.</p><p>　　徐偉,熊紅斌. 多種液體混合裝置[J]. 黑龍江科技信息,2013,12:155.</p><

57、;p>　　李德俊,黃宇婷. 多種液體混合灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與制作[J]. 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,02:61-63.</p><p>　　趙清江.PLC控制多種液體混合控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)[J]. 內(nèi)江科技,2013,06:193.</p><p>　　郁祥. 淺談PLC用于三種液體混合加熱技術(shù)的集中控制設(shè)計(jì)[J]. 科技致富向?qū)?2012,05:166-167.</p&

58、gt;<p>　　俞志友. 用PLC實(shí)現(xiàn)多種液體自動(dòng)混合控制[J]. 新課程,2012,03:154-155.</p><p>　　趙曉初. PLC變頻控制的多液體混合系統(tǒng)[J]. 軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015,03:53-55+58.</p><p>　　郭西進(jìn). PLC綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,06:162-165+187.</p

59、><p>　　郭慧靜. PLC在多種液體自動(dòng)混合中的應(yīng)用[J]. 濮陽(yáng)學(xué)報(bào),2011,03:149-151.</p><p>　　辛峰杰. 液體混合裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J]. 網(wǎng)絡(luò)財(cái)富,2010,22:227-228.</p><p>　　滕敏君. 液體混合實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2013,08:12-13+17.</p>&l

60、t;p>　　徐敏. PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)液體混合控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 儀表技術(shù),2011,03:9-11+14.</p><p>　　辛春霞. MCGS組態(tài)軟件的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 河南科技,2011,20:52.</p><p>　　劉乘,劉穎君. 配料灌裝機(jī)中多液體混合自動(dòng)控制功能的設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程,2009,02:107-108.</p>