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1内容摘要液体混合装置在工业生产中扮演着重要的角色，保障液体混合装置安全、可靠的运转，并提高该系统的自动化水平是本次设计的首要目标。随着PLC技术的日趋完善以及PLC在实际工程自动化控制领域中所表现出来的高可靠性、高稳定性等优点逐渐显现，其在自动化控制领域的应用也越来越广泛。将PLC应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械可靠、安全、有序的工作提供了强有力的保障。本文所介绍的两种液体混合装置的PLC控制程序可进行连续自动循环工作，在设计的过程中充分进行了设备运行的可靠性分析，并辅助以高分辨率的光电液位传感器严格控制所注入的两种液体的比例，严格保证混合溶液的质量，为后续工序的进行奠定良好的基础。同时，PLC所具有的高稳定性和高可靠性可确保该装置长期连续运行，减少了线路检修和维护的时间，大大提高了生产效率。关键词：可编程序控制器PLC；液体混合装置；自动化控制2目录第1章前言-----------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1设计内容----------------------------------------------------------------------------------------------------------11.2控制要求---------------------------------------------------------------------------------------------------------1第2章总体方案设计------------------------------------------------------------------------------------------32.1总体方案论证--------------------------------------------------------------------------------------------------32.2系统硬件配置--------------------------------------------------------------------------------------------------42.3系统可靠性设计-----------------------------------------------------------------------------------------------6第3章PLC控制系统设计-------------------------------------------------------------------------------------73.1主电路的设计--------------------------------------------------------------------------------------------------73.2确定I/O数量，选择PLC类型-------------------------------------------------------------------------73.2.1I/O数量的确定····················································································73.2.2PLC类型的选择····················································································73.3I/O点的分配与编号-----------------------------------------------------------------------------------------83.4控制流程图------------------------------------------------------------------------------------------------------83.5元器件明细表-------------------------------------------------------------------------------------------------103.6I/O接线图----------------------------------------------------------------------------------------------------103.7控制程序梯形图---------------------------------------------------------------------------------------------113.8控制程序语句表--------------------------------------------------------------------------------------------133.9程序调试-------------------------------------------------------------------------------------------------------15结论---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------19设计总结-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------20谢辞---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------213参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------221第1章前言1.1设计内容利用西门子PLC的S7-200系列设计两种液体混合装置控制系统。在实验之前将容器中的液体放空，按动启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器。当液位高度达到I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电打开，液体B流入容器。当液位达到H时，液位传感器H接通，这时电磁阀YV2断电关闭，同时启动电动机M搅拌。1分钟后电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3通电打开，放出混合液去下道工序。当液位高度下降到L后，再延时2s电磁阀YV3断电关闭，并同时开始新的周期。需要完成的内容有：编写输入输出对照表,包括信号名称、外部元件号、内部继电器号；绘制PLC外部接线图；绘制功能流程图；编写、调试梯形图或语序表。1.2控制要求该溶液混合装置的结构简图如图3-1所示，该装置有三个液位传感器：L为低液位传感器，I为中液位传感器，H为高液位传感器。当液位到达某传感器的位置时，该传感器就会发出ON信号，若低于传感器位置时，传感器就变为OFF状态。图1-1溶液混合装置结构图2该系统有三个电磁阀：YV1为注入A液体电磁阀，YV2为注入B液体电磁阀，YV3为混合液体输出电磁阀，当电磁阀为ON状态时，阀门打开；为OFF状态时，阀门就关闭，通过阀门的开和闭来实现液体的流入和流出。M为搅拌电动机，当继电器线圈KM得电时，搅拌电动机运行；当继电器线圈KM失电时，搅拌电动机停止工作。该系统的初始状态为：起动搅拌器之前，容器是空的，各阀门关闭，液位传感器L、液位传感器I、液位传感器H均为OFF状态，搅拌电动机M也处于OFF状态。操作工艺：搅拌器开始工作时，先按下起动按钮，阀门YV1打开，开始向容器里注入液体A，当液面到达传感器L时，传感器L状态变为ON、A液体继续注入，直到液面到达I时，传感器I状态变为ON，使电磁阀YV1断电，同时电磁阀YV2通电打开，即关闭阀门YV1，停止注入A液体，同时打开阀门YV2，开始注入B液体，当液面到达液位H时，关闭电磁阀YV2，停止注入B液体,同时启动搅拌电动机M，电机开始搅拌1min后，液体均匀，电动机停止搅拌，打开电磁阀YV3，放出混合液体。当液面低于液位传感器L时，再过2S，待容器中的混合液体全部放空后，关闭电磁阀YV3，同时自动开始新的循环周期。若在工作中按下停止按钮。搅拌器不会立即停止工作，只有当混合搅拌操作结束后才能停止工作，即停在初始状态。3第2章总体方案设计2.1总体方案论证本设计要求完成两种溶液混合装置的自动控制，目前在自动化控制领域常用的控制方式主要有：继电器-接触器控制系统、可编程序控制器控制、总线式工业控制机控制、分布式计算机控制系统、单片机控制。对于两种溶液混合装置的自动控制系统初步选定采用继电器-接触器控制和可编程序控制器控制。可编程序控制器与继电器-接触器控制系统的区别：继电器-接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复杂，且触点时开时闭时容易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。可编程序控制器的梯形图与传统的电气原理图非常相似，主要原因是其大致上沿用了继电器控制的电路元件和符号和术语，仅个别之处有些不同，同时信号的输入/输出形式及控制功能基本上也相同。但是可编程序控制器与继电器-接触器控制系统又有根本的不同之处，主要表现在以下几个方面。1．控制逻辑继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，并利用继电器机械触点的串联或并联及时间继电器等组合成控制逻辑，接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点有限，每个继电器只有4-8对触点，因此其灵活性和可扩展性都很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要想改变控制逻辑，只需改变程序即可，因此PLC常称为“软接线”，其灵活性和扩展性都很好。2．工作方式电源接通时，继电器控制线路中的各继电器同时都处于受制状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因某种条件限制不能吸合，因此它属于并行工作方式。而在PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的先后顺序计算得出的，因此它属于串行工作方式。3．可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，且触点在开闭时会受到电弧的损害，并且有机械磨损，寿命短，因此其可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，其体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员；还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。4．控制速度4继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作时间一般在几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，属于无触点控制，速度极快，一般一条指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。5．定时控制继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一