基于PLC的两种液体混合搅拌控制系统设计

物理与电子工程学院《PLC编程及应用》课程设计报告书设计题目：基于PLC的两种液体混合搅拌控制系统设计专业：自动化班级：XXX学生姓名:XX学号:XXXX指导教师：XXXX2013年12月18日物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级：XX学生姓名XX学号XX课程名称PLC原理与应用设计题目基于PLC的两种液体混合搅拌控制系统设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：1、掌握PLC功能指令的用法。2、掌握PLC控制系统的设计流程。设计主要内容及要求：1、设计一个两种液体混合搅拌的控制程序，具体要求如下:（1）有两种液体A和B，对应的液面检测传感器为I和H。有三个电磁阀，X液体A输入电磁阀，X2液体B输入电磁阀，X3输出电磁阀。M为搅拌电机。（2）按下起动按钮：①打开电磁阀X1，输入液体A到搅拌器。②当A液位达到I时，关闭电磁阀X1，打开X2，液体A停止，开始输入液体B。③当B液位达到H时，关闭电磁阀X2，液体B停止输入，起动搅拌电动机M，定时20S。④搅拌时间到，停止搅拌电动机M，打开电磁阀X3，输出混合液体。2、画出实现程序流程图。列出输入、输出端口。写出梯形图程序。3、调试程序，直至符合设计要求。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料第2-5天：学习课程设计中PLC相关知识，根据课程设计的要求画出程序流程图第6-8天：列出I/O分配表，写出梯形图程序，并对程序进行注释第9-10天：学习西门子S7-200的编程软件，并在该软件中编写梯形图程序第11-12天：学习仿真软件，进行程序仿真和调试。在试验箱上进行运行和调试。第13-14天：撰写课程设计报告。主要参考资料[1]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2013.8[2]梅丽凤.电气控制与PLC应用技术[M].机械工业出版社,2012,3[3]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M].机械工业出版社,2006.1指导教师签字教研室主任签字摘要PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它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，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。本文所介绍的多种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，再通过组态，可直接对现场监控、更方便工作和管理。关键词：PLC；液位传感器；定时器；梯形图目录1液体自动混合系统方案设计...................................................11.1控制要求...............................................................................11.2编程软件地址分配表...........................................................11.3PLC外部电路接线图............................................................21.4主电路连接图.......................................................................21.5控制程序...............................................................................32液体自动混合系统的硬件设计...............................................42.1硬件选型...............................................................................42.2主电路的设计.......................................................................52.3液体混合控制系统示意.......................................................63液体自动混合系统的软件设计...............................................73.1PLC控制的相关流程图........................................................73.2可编程控制器梯形图...........................................................74.1系统模拟调试.......................................................................94.2系统联机调试.......................................................................95心得体会................................................................................12参考文献....................................................................................1311液体自动混合系统方案设计1.1控制要求本课程设计是基于PLC的液体自动混合搅拌系统设计，H、I、L是液面传感器，SL1=H,SL2=L,SL3=I,该传感器被液面淹没时接通。两种液体的流入由阀门A和阀门B控制，混合液的流出由放液阀C控制。搅拌电动机用于驱动桨叶将液体混合均匀。本系统的工作原理如图1-1-1所示。该液体自动混合搅拌系统的动作为：启动系统之前，容器是空的，各阀门关闭，传感器H=I=L=OFF，搅拌电动机M=OFF。首先，按下启动按钮，自动打开阀门A使液体A流入。当液面到达传感器I的位置时，关闭阀门A，同时打开阀门B使液体B流入。当液面到达传感器H位置时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌1min。搅拌完毕后，打开放液阀门C。当液面到达传感器L的位置时，再继续放液10s后关闭放液阀门C。随后再将阀门A打开，如此循环下去。在工作中如果按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当前混合操作处理完毕，才停止工作，即停在初始状态。图1-1-1液体自动混合搅拌系统1.2编程软件地址分配表I/O地址分配表表1-2-1所示，根据设计要求，应该有6个输入信号，4个输出信号。2表1-2-1I/O地址分配表输入信号输出信号名称功能端口地址名称功能端口地址SB1启动按钮I0.0YV1阀门A电磁阀Q4.0SL1液位传感器1I0.1YV2阀门B电磁阀Q4.1SL2液位传感器2I0.2M搅拌机Q4.2SL3液位传感器3I0.3YV3阀门C电磁阀Q4.3SB2停止按钮I0.4FR过载保护I0.51.3PLC外部电路接线图液体自动混合搅拌系统的PLC外部接线图如图1-3-1所示。I0.2I0.5Q4.0Q4.1I0.4I0.1I0.3I0.0MNSB1SL1SL2SL3SB2FRYV1+24VQ4.2Q4.3YV2MYV4图1-3-1PLC外部接线图1.4主电路连接图液体自动混合搅拌系统的主电路连接图如图1-4-1所示。3图1-4-1主电路连接图1.5控制程序网络1:按下启动按钮,阀门A电磁阀打开，液体A流入容器。网络2：当液位达到I时，即SL3=SL2=ON时，关闭阀门A，同时阀门B电磁阀打开，液体B流入容器。网络3：当液位达到H时，即SL1=SL3=SL2=ON时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌1min。网络4：。搅拌完毕后，打开放液阀门C。当液面到达传感器L的位置时，再继续放液10s后关闭放液阀门C。网络5：当液面到达传感器L的位置时，再继续放液10s后关闭放液阀4门C。随后再将阀门A打开，如此循环下去。网络6：在工作中如果按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当前混合操作处理完毕，才停止工作，即停在初始状态。2液体自动混合系统的硬件设计2.1硬件选型通过分析控制任务，如不考虑产量显示，则共需要5个数字量输入和7个数字量输出，CPU型号可以选择S7-200PLC的CPU224（本机上有14个数字量输入和10个数字量输出）。由于系统需要显示灌装的灌数，产量上限为1600，可以使用4个带译码电路的BCD数码显示管显示灌装产量，这样就另外需要16点数字量输出。可以使用2个数字量输出扩展模块EM22（DC24V）或使用一个数字量输入/输出混合扩展模块EM233(DI16/DO16*DC24V)。SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)为3个液位传感器，液体淹没时接通。进液阀QO.1、QO.2分别控制A液体和B液体进液，出液阀Q0.3控制混合液体出液。该系统所使用的输入输出设备的I/O分配如表2-1-1所示。表2-1-1输入和输出设备I/O分配表输入输出I1.0启动按钮SB1Q0.1液体A电磁阀Y1I1.1停止按钮SB2Q0.2液体B电磁阀Y2I1.2低液面传感器SL1Q0.3混合液电磁阀Y4I1.3中液面传感器SL2Q0.0搅动电动机接触器I1.4高液面传感器SL3根据表2-1-1输入和输出设备及I/O点分配表画出图2-1-1I/O主要接线5图如下:启动按钮SB1、停止按钮SB2分别由I1.0和I1.1控制。SB1I1.3I1.2I1.11MI1.5I1.41LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5I1.0SB2SL1SL2SL3KMY1Y2Y4_+FU图2-1-1I/O接线图2.2主电路的设计根据以上所选的CJX1-9，220V型接触器、DZ47-63系列小型断路器、JR16B-60/3D型热继电器和型号为Y90S-6/0.75KW的电动机可画出其硬件电气原理图如图2-2-1所示。其中本次设计中的混合液体搅拌由电动机M启动。带有短路保护、过载保护等，短路保护由FU熔断器来实现保护功能，过载保护由FR热继电器来实现其保护功能。M3~L1L2L3FRKMFU1QS图2-2-1主电路62.3液体混合控制系统示意本设计为两种液体混合搅拌控制，其元件、要求如下：1.初始状态开始排放混合液体阀Y4打开延时10S后自动关闭2.启动操作按下启动按钮SB1，液体装置开始按以下顺序工作：（1）进液阀Y1打开，A液体流入容器，液位上升。（2）当液位上升到SL2（I）处时，进液阀Y1关闭，A液体停止流入，同时打开进液阀Y2，B液体开始流入容器。（3）当液位上升到SL3（H）处，进液阀Y2关闭，B液体停止流入，同时搅拌电动机开始工作。（4）当搅拌电机定时搅拌20S后制动停止搅拌，同时Y4打开，开始放液，液位开始下降。（5）当液位下降到SL1（L）处时，开始计时10秒后关闭放液阀Y4，自动开始下一个循环。3.停止操作工作中，若按下停止按钮SB2，装置不会立即停止，而是完成当前工作循环后再停止。如图2-4-1所示，SL1（L）、SL2（I）、SL3（H）为3个液位传感器，液体淹没时接通。进液阀Y1、Y2分别控制液体A和液体B进液，出液阀Y4控制混合液体出液。Y2Y1液体A液体BSL3(H)SL2(I)SL1(L)Y4混合液体M3~搅拌机电图2-4-1搅拌系统示意图73液体自动混合系统的软件设计3.1PLC控制的相关流程图液体自动混合的控制是比较复杂的