基于plc的混合液攪拌系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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

2、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。本文所介紹的多種物料混合的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，再通過組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。</p><p>　　關鍵詞：PLC；料位傳感器；定時器；梯形圖</p><p><b>　　目錄</b><

3、;/p><p><b>　　目錄2</b></p><p>　　《現(xiàn)代電氣控制技術與PLC》1</p><p>　　1物料攪拌控制系統(tǒng)設計1</p><p>　　1.1：控制要求1</p><p>　　1.2 基本設計思路2</p><p>　　1.3 編程軟件地址分

4、配表2</p><p>　　1.4 PLC外部電路接線圖3</p><p>　　1.5 主電路連接圖3</p><p>　　1.6 控制程序3</p><p>　　2 物料自動混合系統(tǒng)的硬件設計4</p><p>　　2.1 硬件選型4</p><p>　　2.2 主電路的設計5&

5、lt;/p><p>　　2.3 物料混合控制系統(tǒng)示意6</p><p>　　3 物料自動混合系統(tǒng)的軟件設計7</p><p>　　3.1 PLC控制的相關流程圖7</p><p>　　3.2 可編程控制器梯形圖8</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調試10</b></p>&

6、lt;p>　　4.1 系統(tǒng)模擬調試10</p><p>　　4.2 系統(tǒng)聯(lián)機調試10</p><p><b>　　5 總結12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　《現(xiàn)代電氣控制技術與PLC》</p><p><b

7、>　　課程設計任務書</b></p><p>　　1物料攪拌控制系統(tǒng)設計</p><p>　　設計一個物料攪拌控制系統(tǒng)，物料攪拌系統(tǒng)工藝如圖1所示，實現(xiàn)對A、B兩種物料原料按比例混合。</p><p>　　圖1物料攪拌系統(tǒng)工藝框圖</p><p><b>　　1.1：控制要求</b></p>

8、<p>　?。?）攪拌器料位的高低由一個模擬量料位傳感器-變送器來檢測。料位檢測范圍0~3m。</p><p>　?。?）按起動按鈕后系統(tǒng)自動運行，首先打開進料閥1，開始加入料料A。</p><p>　?。?）當料位達到設定值50%后，則關閉進料閥1，打開進料閥2，開始加入料料B。</p><p>　　（4）當料位達到設定值100%后，則關閉進料閥2，

9、起動攪拌器，攪拌10S時間到，關閉攪拌器，開啟放料閥。</p><p>　　（4）當料位放空后，延時5s后關閉放料閥。</p><p>　?。?）按停止按鈕，系統(tǒng)應立即停止運行。</p><p>　?。?）料位值（工程量）存儲在MD存儲單元中，實時顯示。進料閥1、進料閥2、排料閥、攪拌器均設有運行狀態(tài)指示燈，相應的設備動作時，指示燈點亮。</p>&l

10、t;p>　　1.2 基本設計思路</p><p>　　H、I、L是物料箱里的傳感器，分別位于物料攪拌箱額定值100%，50%和低端0處。SL1=H,SL2=L,SL3=I,該傳感器被進料料位淹沒時接通。兩種物料的流入由閥門A和閥門B控制，混合料的流出由放料閥C控制。攪拌電動機用于驅動槳葉將物料混合均勻。啟動系統(tǒng)之前，容器是空的，各閥門關閉，傳感器H=I=L=OFF，攪拌電動機M=OFF。首先，按下啟動按鈕，

11、自動打開閥門A使物料A流入。當料位到達傳感器I的位置時，關閉閥門A，同時打開閥門B使物料B流入。當料位到達傳感器H位置時，關閉閥門B，同時啟動攪拌電動機攪拌10s。攪拌完畢后，打開放料閥門C。當物料料位到達傳感器L的位置時，再繼續(xù)放料5s后關閉放料閥門C。在工作中如果按下停止按鈕，攪拌機不立即停止工作，只有當前混合操作處理完畢，才停止工作，即停在初始狀態(tài)。</p><p>　　1.3 編程軟件地址分配表</

12、p><p>　　I/O地址分配表表1-2-1所示，根據(jù)設計要求，應該有6個輸入信號，4個輸出信號。</p><p>　　表1-2-1 I/O地址分配表</p><p>　　1.4 PLC外部電路接線圖</p><p>　　物料自動混合攪拌系統(tǒng)的PLC外部接線圖如圖1-3-1所示。</p><p>　　圖1-3-1 PLC外

13、部接線圖</p><p>　　1.5 主電路連接圖</p><p>　　物料自動混合攪拌系統(tǒng)的主電路連接圖如圖1-4-1所示。</p><p>　　圖1-4-1 主電路連接圖</p><p><b>　　1.6 控制程序</b></p><p>　　網(wǎng)絡1:按下啟動按鈕,閥門A電磁閥打開，物料A流

14、入容器。</p><p>　　網(wǎng)絡2：當料位達到I時，即SL3=SL2=ON時，關閉閥門A，同時閥門B電磁閥打開，物料B流入容器。</p><p>　　網(wǎng)絡3：當料位達到H時，即SL1=SL3=SL2=ON時，關閉閥門B，同時啟動攪拌電動機攪拌10s。</p><p>　　網(wǎng)絡4：。攪拌完畢后，打開放料閥門C。當料位到達傳感器L的位置時，再繼續(xù)放料5s后關閉放料閥門

15、C。</p><p>　　網(wǎng)絡5：在工作中如果按下停止按鈕，攪拌機不立即停止工作，只有當前混合操作處理完畢，才停止工作，即停在初始狀態(tài)。</p><p>　　2 物料自動混合系統(tǒng)的硬件設計</p><p><b>　　2.1 硬件選型</b></p><p>　　由設計要求知則需要5個數(shù)字量輸入和7個數(shù)字量輸出，CPU型

16、號可以選擇S7-200PLC的CPU224。</p><p>　　SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)為3個料位傳感器，物料淹沒時接通。進料閥QO.1、QO.2分別控制A物料和B物料進料，出料閥Q0.3控制混合物料出料。</p><p>　　該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設備的I/O分配如下。</p><p>　　表2-1-1 輸入和輸出設備I/O分配表</p&g

17、t;<p>　　根據(jù)表2-1-1輸入和輸出設備及I/O點分配表畫出圖2-1-1 I/O主要接線圖如下: </p><p>　　啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2分別由I1.0和I1.1控制。</p><p>　　圖2-1-1 I/O接線圖</p><p>　　2.2 主電路的設計</p><p>　　根據(jù)以上所選的CJX1-9，2

18、20V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。</p><p>　　其中本次設計中的混合物料攪拌由電動機M啟動。</p><p>　　帶有短路保護、過載保護等，短路保護由FU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。</p><p>

19、;<b>　　圖2-2-1主電路</b></p><p>　　2.3 物料混合控制系統(tǒng)示意</p><p>　　本設計為兩種物料混合攪拌控制，其元件、要求如下：</p><p>　　1.初始狀態(tài) 開始排放混合物料閥Y4打開延時5S后自動關閉</p><p>　　2. 啟動操作 按下啟動按鈕SB1，物料裝置開始按以下

20、順序工作：</p><p>　?。?）進料閥Y1打開，A物料流入容器，料位上升。</p><p>　?。?）當料位上升到SL2（I）處時，進料閥Y1關閉，A物料停止流入，同時打開進料閥Y2，B物料開始流入容器。</p><p>　?。?）當料位上升到SL3（H）處，進料閥Y2關閉，B物料停止流入，同時攪拌電動機開始工作。</p><p>　　

21、（4）當攪拌電機定時攪拌10S后制動停止攪拌，同時Y4打開，開始放料，料位開始下降。</p><p>　?。?）當料位下降到SL1（L）處時，開始計時5s后關閉放料閥Y4。</p><p>　　3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，裝置不會立即停止，而是完成當前工作循環(huán)后再停止。</p><p>　　如圖2-4-1所示，SL1（L）、SL2（I）、SL3

22、（H）為3個料位傳感器，物料淹沒時接通。進料閥Y1、Y2分別控制物料A和物料B進料，出料閥Y4控制混合物料出料。</p><p>　　圖2-4-1 攪拌系統(tǒng)示意圖</p><p>　　3 物料自動混合系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　3.1 PLC控制的相關流程圖</p><p>　　物料混合動作的循環(huán)過程為：開閥門Y1-一關閥門Y1-開閥

23、門Y2-關閥門Y2-攪拌一定時一放物料一定時一關閥門Y4-停止一個循環(huán)。同時在程序設計過程中應遵循定時原則。軟件流程圖如下。</p><p>　　圖3-1-1程序流程圖</p><p>　　3.2 可編程控制器梯形圖</p><p>　　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</p><p>　　1. 它是一種圖形語言，沿用

24、傳統(tǒng)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成，左右的豎線稱為左右母線。</p><p>　　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內部繼電器的接點或內部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。</p><p>　　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)。</p><p>　　4. 內部繼電器、計數(shù)

25、器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPU內部使用。</p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)流程圖，分析畫出梯形圖如3-2-1所示。</p><p><b>　　圖3-

26、2-1梯形圖</b></p><p><b>　　梯形圖分析：</b></p><p>　　1.初始狀態(tài) 當裝置投入運行時，進料閥QO.1、QO.2關閉，出料閥QO.3 打開5s將容器中的殘存物料放空后關閉。</p><p>　　2.啟動操作 按下啟動按鈕SB1，物料裝置開始按以下順序工作：</p><p&

27、gt;　　進料閥QO.1打開，A物料流入容器，料位上升。</p><p>　　當料位上升到SL2（I）處時，進料閥QO.1關閉，A物料停止流入，同時打開進料閥QO.2，B物料開始流入容器。</p><p>　　當料位上升到SL3（H）處，進料閥QO.2關閉，B物料停止流入，同時攪拌電動機開始工作。</p><p>　　當攪拌電機定時攪拌10s后制動停止攪拌，同時QO

28、.3打開，開始放料，料位開始下降。</p><p>　　當料位不能下降到SL1（L）處時，開始計時5s后關閉放料閥QO.3。</p><p>　　3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，待整個循環(huán)進行到結束，即待灌內物料排完，切斷Y4，不再接通Y1，停止Y1，停止工作。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調試</b></p>

29、;<p>　　4.1 系統(tǒng)模擬調試 </p><p>　　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。</p><p><b>　　具體步驟如下：</b></p><p>　　1．首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226（點CONFIGURACION—TIPO DE CPU，然后點Accepter

30、）</p><p><b>　　2．導入梯形圖</b></p><p><b>　　3．點擊運行</b></p><p><b>　　4．進行調試</b></p><p>　　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。

31、</p><p>　　4.2 系統(tǒng)聯(lián)機調試</p><p>　　PLC與上位計算機的通訊可以利用高級語言編程來實現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡采用的通信協(xié)議，嚴格的按照通信協(xié)議規(guī)定為計算機編寫通信程序，其對用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與上位計算機之間的通訊，則相對簡單，因為工控組態(tài)軟件中一般都提供了相關設備的通訊驅動程序，西門子公司的S7系列PLC與工控組態(tài)軟件

32、、組態(tài)王之間可進行連接實現(xiàn)PLC與上位計算機之間的通訊。</p><p>　　下面介紹組態(tài)王6.5與S7-200 PLC 之間通訊的實現(xiàn)步驟。PPI協(xié)議是S7-200 CPU默認的通信方式，它通過S7-200 CPU自身的端口（Port 0或Port 1）即可完成。</p><p><b>　　1．設備連接</b></p><p>　　利用PL

33、C與計算機專用的PC/PPI電纜，將PLC通過編程口與上位計算機串口（COM口）連接，進行串行通訊。串行通訊方式使用“組態(tài)王計算機”的串口，I/O設備通過PC/PPI通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機”的串口。</p><p>　　2．通訊設備參數(shù)設置</p><p>　　在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，點擊“設備”大綱項下PLC與上位計算機所連串口（COM口），進行參數(shù)設置。S7-200系

34、列PLC編程口的通訊ＣＯＭ口參數(shù)設置：在組態(tài)王瀏覽器目錄內容顯示區(qū)內雙擊所設ＣＯＭ口對應的“新建”圖標，會彈出“設備配置向導”對話框。在此對話框中完成與組態(tài)王通訊的設備的設置。利用設備配置向導就可以完成串行通訊方式的I/O設備安裝，安裝過程簡單、方便。在配置過程中，用戶需選擇I/O設備的生產廠家、設備型號、連接方式，為設備指定一個邏輯設備名，設定設備地址。</p><p><b>　　3．構造數(shù)據(jù)庫&l

35、t;/b></p><p>　　數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，在工程管理器中，選擇“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建圖標”，彈出“變量屬性”對話框，創(chuàng)建仿真電梯各個變量數(shù)據(jù)，這些變量與PLC內部變量一一對應，PLC的輸入輸出完全由組態(tài)王內部變量代替。這樣，PLC的實際輸入輸出狀態(tài)都反映在組態(tài)監(jiān)控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系統(tǒng)的運行就可以實現(xiàn)真正的仿真。</p><p>　

36、　4．設計圖形界面并建立動畫連接</p><p>　　在組態(tài)王“畫面”上創(chuàng)建物料自動混合的控制示意圖，建立各個按鈕及位圖，并將各個控制按鈕、指示燈及位圖與所建立相應變量關聯(lián)，對相關單元進行動畫連接。</p><p><b>　　5．系統(tǒng)運行</b></p><p>　　啟動組態(tài)王運行系統(tǒng)TOUCHVIEW，運行物料自動混合的控制系統(tǒng)。將PLC開

37、關指向“RUN”狀態(tài)，按照控制的要求，觀察運行狀態(tài)，記錄運行結果。實驗結果表明，系統(tǒng)運行正常，動畫效果良好。</p><p>　　本次設計的梯形圖運行狀態(tài)監(jiān)控調試圖如圖4-2-1和圖4-2-2所示。</p><p>　　圖4-2-1 梯形圖的運行監(jiān)控調試圖</p><p>　　圖4-2-2 梯形圖的運行監(jiān)控調試圖</p><p><b&

38、gt;　　5 總結</b></p><p>　　經(jīng)過這次課程設計的學習使我鞏固了上課沒有學好的知識點，對于編程軟件有了更加深刻的認識。兩種物料混合攪拌的自動控制，實現(xiàn)物料混料全過程：即進料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結構簡單，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。</p><p>　　經(jīng)過一周的不懈努力我們完成了這篇課程設計，雖然沒有預期的那么完美

39、無瑕，但這畢竟是自己的勞動成果，是我們組成員汗水結晶，不但讓我們對plc這門課有了深刻理解更讓我們對于這次考試有了更加深刻的認識。</p><p>　　最后我要感謝王老師和與我同一組的同學是大家的努力使得這篇課程設計圓滿完工。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 蘇波.《電器與可編程控制器》 中國電力出版社

40、</p><p>　　[2]梅麗鳳.《電氣控制與PLC應用技術》 .機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3]殷洪義.《可編程序控制器選擇設計與維護》 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]張進秋等.可編程控制器原理及應用實例 北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[5]《深入淺出西門子運動控制器——SIMOTION實用手冊》<