plc控制的物料混合毕业设计.doc

0 XXXX 职业技术学院职业技术学院 毕业论文 设计 基于 PLC 的物料混合控制系统的研究究 系系 部部 自动控制工程系自动控制工程系 专专 业业 名名 称称 电气自动化电气自动化 班班 级级 电气电气 10811081 班班 姓姓 名名 XXXX 学学 号号 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 指指 导导 教教 师师 张张 强强 2010 年 9 月 6 日 I 基于 PLC 的物料混合控制系统的研究 指导老师 张 强 2008 级电气自动化专业 学号 XXX 姓名 XX 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 WINCC 组态 可直接对现场监控 更方便工作和管理 关键词 可编程序控制器 PLC 液位传感器 定时器 II Based on PLC control system of mixing effcieng Tutor zhang qiang 2008 electric automation level No 200812633 Name Li xin Abstract Computer technology as the core of PLC in the general automatic control equipment it is a kind of program to change control function of the computer As microprocessors computer and communication technology the rapid development of PLC programmable controller has widely applied in industrial control and the proportion of the rapid rise in PLC mainly consists of CPU module input and output module and programming module device It is applied in industry mixing equipment mixing process realized automation control and improved the stability agitate equipment work for the mixing machine smoothly orderly accurate working creates powerful guarantee This paper introduces various liquid mixture of PLC control procedures can be a single cycle or continuous working memory function can continue running after wired back In addition PLC and communications networking WINCC configuration but through direct to site monitoring and management and more convenient Key words PLC programmable controller Level sensor The timer 1 目录目录 第一章 引言 1 第二章 总体方案设计 3 第三章第三章 硬件设计硬件设计 5 3 1 硬件选型 根据 PLC 的输入 出点数 控制功能选择适用型号的 PLC 5 3 1 1 PLC 机型选择 5 3 1 2 PLC 容量选择 7 3 1 3 I O 模块的选择 7 3 1 4 电源模块的选择 9 3 1 5 设备型号选择 10 3 2 外部接线图 10 3 3 系统安全设计 可靠性 实用性强 11 第四章 程序设计 13 4 1 设计程序的流程图 13 4 2 I O 分配表 14 4 3 控制程序设计 最大限度的满足被控对象的控制要求 15 4 3 2 程序设计 17 第五章 人机界面设计 20 5 1 设计思想 使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性 20 5 2 画面组态 包括对变量 画面 动画 报警 用户管理 数据记录 趋势 图 配方 报表 运行脚本和以太网通信的组态 21 第六章 系统调试 22 6 1 系统模拟调试 在编程软件和仿真软件对控制程序调试 22 6 2 系统联机调试 WINCC 画面中对整个系统进行运行和调试 24 第七章 总结 24 7 1 本设计的整体内容和要求 24 2 7 2 本设计的功能和优点 24 7 3 本次设计的心得体会 25 结论 26 致 谢 27 参考文献 28 1 第一章第一章 引言引言 1 11 1 传统的物料混合设备的控制存在的问题传统的物料混合设备的控制存在的问题 鉴于搅拌设备的广泛应用 随着近年来工业技术的发展 流体混合技术在 上世纪 60 到 80 年代期间得到了迅猛发展 其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘 和高粘非牛顿均相体系 固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗 混 合时间等宏观量进行实验研究 长期以来 虽然有大量设计经验和关联式可用于 分析 和预测混合体系 但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模 仍是 十分危险的 至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质 传热和 混合 这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力 而且设计周期很长 据 统计 在工业高度发达的美国 化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的 损失每年约为 10 100 亿美元 因此 从更微观更本质的角度 例如采用先进的测试手段和建立合理的数学 模型 获取搅拌槽中的速度场 温度场和浓度场 不仅对开发新型搅拌设备 而 且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义 对放大和混合的基础研究具 有现实的理论意义 而对于搅拌设备的研究 除功率问题外 有关搅拌的流体力学研究具有重 要意义 这方面已做了许多工作 但尚需扩大和深入 在液体中进行搅拌时 搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动 而且要在液体中产生湍动 湍动程度 与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系 这些旋涡因经常地互相撞 击和破裂 使液体受到剧烈的搅拌 由此可见在搅拌操作中 对于流体力学理 论的研究是极其重要的 1 21 2 物料设备的发展趋势用物料设备的发展趋势用 PLCPLC 来代替传统物料混合设备控制来代替传统物料混合设备控制 近代化学工业中 流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体 许多高 粘度流体也常常遇到 尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆 状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛 它们与通常的牛顿型流体具有不同的 流动特性 所以对于非牛顿型液体的研究是当今的一个重要课题 对高粘度流 2 体 特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究 也是近年来的一个方向 聚合釜 的传热特性与其中所用的搅拌器的型式关系甚大 随着科学技术的发展 设备有大型化发展的趋势 也需求搅拌设备大型化 如国外聚合釜的容积已由最初的 8 40m3扩大到 60 100m3 最火的已达到 140m3 采用大型聚台釜可大大减少操作和检修人员 有利于自动化 减少投资 提高生产率 稳定产品质量 随着容积的大型化 釜型逐渐由细长型向矮胖型 发展 而且采用底部搅拌的方式越采越多 多用三叶后掠式搅拌器 三叶后掠 式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好搅拌器 因它排出量大 釜内液相 循环充分 每分钟可达 5 10 次 能促使釜内反应均匀一致 搅拌也可以在管路中进行 采用在管路中安装装置的办法对气 液系和液 液系进行混合 侧如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合 在石油精制中 也 采用使液体流过设置在管路中的锐孔板或挡板 以便使两种液体进行接触 还 有在管道中放入搅拌器的 即所谓管道搅拌 可见 科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大 搅拌技术的发展又使得 搅拌设备大型化 为了提高搅拌的全自动化和稳定性能 就需要一个功能更强 性能更好的系统做支持 在本设计中我将引入 PLC 来实现其搅拌控制功能 1 31 3 引入引入 PLCPLC 来实现其物料混合设备的控制功能来实现其物料混合设备的控制功能 本设计基于采用可编程序控制器 PLC 的设计方案 实现对液体混合搅拌 的控制 以 PLC S7 200 为主要控制器 根据搅拌设备的功能特性 运作顺序等 设计中可选用电磁阀 时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时 从而满 足其控制要求 根据控制要求 可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题 这样就可 以先按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图 然后在根据顺序功 能图画梯形图 最后再用仿真软件对其进行调试仿真 这样就可以实现 PLC 对 混合搅拌控制程序的设计 第二章第二章 总体方案设计总体方案设计 3 2 12 1 总体方案论证 系统是将计算机技术 总体方案论证 系统是将计算机技术 PLCPLC 网络技术和工业自动化技术 网络技术和工业自动化技术 紧密结合起来 采用分布式的数据采集 集中式的数据处理 紧密结合起来 采用分布式的数据采集 集中式的数据处理 就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求 继电器控制系统 单 片机控制 工业控制计算机控制 可编程序控制器控制 1 继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的 继电器串接在控制电路中根据主电路中 的电压 电流 转速 时间及温度等参量变化而动作 以实现电力拖动装置的 自动控制及保护 系统复杂 在控制过程中 如果某个继电器损坏 都会影响 整个系统的正常运行 查找和排除故障往往非常困难 虽然继电器本身价格不 太贵 但是控制柜的安装接线工作量大 因此整个控制柜价格非常高 灵活性 差 响应速度慢 2 单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路 机构上包括 CPU 存储器 定时器 和多种输入 输出接口电路 其低功耗 低电压和很强的控制功能 成为功控领 域 尖端武器 日常生活中最广泛的计算机之一 但是 单片机是一片集成电 路 不能直接将它与外部 I O 信号相连 要将它用于工业控制还要附加一些配 套的集成电路和 I O 接口电路 硬件设计 制作和程序设计的工作量相当大 3 工业控制计算机控制 工控机采用总线结构 各厂家产品兼容性强 有实时操作系统的支持 在 要求快速 实用性强 功能复杂的领域中占优势 但工控机价格较高 将它用 于开关量控制有些大材小用 且其外部 I O 接线一般都用于多芯扁平电缆和插 头 插座 直接从印刷电路板上引出 不如接线端子可靠 4 可编程序控制器控制 可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择 用户不用自己设计和制作 硬件装置 只须确定可编程序控制器的硬茧配制和设计外部接线图 同时采用 梯形图语言编程 用软件取代继电器电器系统中的触点和接线 通过修改程序 适应工艺条件的变化 可编程控制器 PLC 从上个世纪 70 年代发展起来的一种新型工业控制系统 起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置 可以取代中间继电器 时 4 间继电器等构成开关量控制系统 随着 30 多年来微电子技术的不断发展 PLC 也通过不断的升级换代大大增强了其功能 现在 PLC 已经发展成为不但具有逻 辑控制功能 还具有过程控制功能 运动控制功能和数据处理功能 连网通讯 功能等多种性能 是名符其实的多功能控制器 由 PLC 为主构成的控制系统具 有可靠性高 控制功能强大 性价比高等优点 是目前工业自动化的首选控制 装置 故选择 PLC 来实施本次设计 1 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器电路 实现逻 辑控制 顺序控制 既可用于单台设备的控制 也可用于多机群控及自动化流 水线 如注塑机 印刷机 订书机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流 水线等 2 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制 世界上各主要 PLC 厂家的产品 几乎都有运动控制功能 广泛用于各种机械 机床 机器人 电梯等场合 3 闭环过程控制 过程控制是指对温度 压力 流量等模拟量的闭环控制 作为工业控制计 算机 PLC 能编制各种各样的控制算法程序 完成闭环控制 PID 调节是一般闭 环控制系统中用得较多的调节方法 过程控制在冶金 化工 热处理 锅炉控 制等场合有非常广泛的应用 4 数据处理 现代 PLC 具有数学运算 含矩阵运算 函数运算 逻辑运算 数据传送 数据转换 排序 查表 位操作等功能 可以完成数据的采集 分析及处理 数据处理一般用于大型控制系统 如无人控制的柔性制造系统 也可用于过程 控制系统 如造纸 冶金 食品工业中的一些大型控制系统 5 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信 随着计算机控制的 发展 工厂自动化网络发展得很快 各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能 纷纷推出各自的网络系统 新近生产的 PLC 都具有通信接口 通信非常方便 2 22 2 系统方案的设计思想 控制系统简单 经济 使用和维护方便 物料混合系统方案的设计思想 控制系统简单 经济 使用和维护方便 物料混合 设备要节能 安全 高效和满足生产及应用要求 设备要节能 安全 高效和满足生产及应用要求 5 1 可靠性高 抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能 PLC 由于采用现代大规模集成电路 技术 采用严格的生产工艺制造 内部电路采取了先进的抗干扰技术 具有很 高的可靠性 2 配套齐全 功能完善 适用性强 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 可以用 于各种规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善 的数据运算能力 可用于各种数字控制领域 3 易学易用 深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机 是面向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语言易于为工程技术人员接受 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电 器电路图相当接近 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继 电器电路的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计 算机从事工业控制打开了方便之门 4 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制 系统设计及建造的周期大为缩短 同时维护也变得容易起来 更重要的是使同 一设备经过改变程序改变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的生产 场合 5 体积小 重量轻 能耗低 6 硬件配套齐全 拥护使用方便 适应性强 第三章第三章 硬件设计硬件设计 3 13 1 硬件选型 根据硬件选型 根据 PLCPLC 的输入 出点数 控制功能选择适用型号的的输入 出点数 控制功能选择适用型号的 PLCPLC 3 1 13 1 1 PLCPLC 机型选择机型选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下 保证系统工作可靠 维护使用方便及最佳的性能价格比 具体应考虑的因素如下所述 1 结构合理 6 对于工艺过程比较固定 环境条件较好 维修量较小的场合 选用整体式 结构的 PLC 否则 选用模块式结构的 PLC 物料混合控制系统的设计选用整体 式结构的 PLC 能够达到要求 2 功能强 弱适当 对于开关量控制的工程项目 若控制速度要求不高 一般选用低档的 PLC 西门子公司的 S7 200 系列机或欧姆龙公司的 COM1 3 机型统一 PLC 的结构分为整体式和模块式两种 整体式结构把 PLC 的 I O 和 CPU 放 在一块印刷电路板上 并封装在一个壳体内 省去了插接环节 因此体积小 价格便宜 但由于整体式结构的 PLC 功能有限 只适用于控制要求比较简单的 系统 一般大型的控制系统都使用模块式结构 这样功能易扩展 比整体式灵 活 一个大型企业选用 PLC 时 尽量要做到机型统一 由于同一机型的 PLC 其模块可互为备用 以便备件的采购和管理 另外 功能及编程方法统一 有 利于技术人员的培训 其外部设备通用也有利于资源共享 若配备了上位计算 机 可把各独立系统的多台 PLC 联成一个多级分布式控制相互通信 集中协调 管理 物料混合控制系统控制要求比较简单选择整体式结构的 PLC 4 是否在线编程 PLC 的特点之一是使用灵活 当被控设备的工艺过程改变时 只需用编程器重 新修改程序 就能满足新的控制要求 给生产带来很大方便 PLC 的编程分为 离线编程和在线编程两种 离线编程的 PLC 其主机和编程器共用物料混合控 制系统采用离线编程 5 PLC 的环境适应性 由于 PLC 是直接用于工业控制的工业控制器 生产厂家都把它设计成能在恶劣 的环境条件下可靠地工作 尽管如此 每种 PLC 都有自己的环境技术条件 用 户在选用时 特别是在设计控制系统时 对环境条件要进行充分的考虑 一般 PLC 及其外部电路 I O 模块 辅助电源等 都能在下列环境条件下可靠工作 温度 工作温度 0 55 最高为 60 储存温度 40 85 湿度 相对湿度 5 95 无凝结霜 7 振动和冲击 满足国际电工委员会标准 电源 交流 200V 允许变化范围为 15 15 频率为 47 53Hz 瞬间停电保持 l0ms 环境 周围空气不能混有可燃性 爆炸性和腐蚀性气体 对于需要应用在特殊环境下的 PLC 要根据具体的情况进行合理的选择 3 1 23 1 2 PLCPLC 容量选择容量选择 PLC 容量包括两个方面 一是 I O 的点数 二是用户存储器的容量 字数 PLC 容量的选择除满足控制要求外 还应留有适当的裕量 以做备用 根据经 验 在选择存储容量时 一般按实际需要的 10 25 考虑裕量 对于开关量控 制系统 存储器字数为开关量 I O 乘以 8 对于有模拟量控制功能的 PLC 所需 存储器字数为模拟内存单元数乘以 100 通常 一条逻辑指令占用存储器一个 字 计时 计数 移位及算术运算 数据传输等指令占用存储器两个字 各种 指令占存储器的字数可查阅 PLC 产品使用手册 I O 点数也应留有适当裕量 由于目前 I O 点数较多的 PLC 价格也较高 若备 用的 I O 点的数量太多 将使成本增加 根据被控对象的输入信号和输出信号 的总点数 并考虑到今后的调整和扩充 通常 I O 点数按实际需要的 10 15 考虑备用量 3 1 33 1 3 I OI O 模块的选择模块的选择 PLC 是一种工业控制系统 它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程 它 的工作环境是工业生产现场 它与工业生产过程的联系是通过 I O 接口模块来 实现的 通过 I O 接口模块可以检测被控生产过程的各种参数 并以这些现场数据作为 控制器对被控制对象进行控制的依据 同时控制器又通过 I O 接口模块将控制 器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备 驱动各种执行机构来实现控制 外部设备或生产过程中的信号电平各种各样 各种机构所需的信息电平也是各 种各样的 而 PLC 的 CPU 所处理的信息只能是标准电平 所以 I O 接口模块还 需实现这种转换 PLC 从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经 过一定距离 为了确保这些信息的正确无误 PLC 的 I O 接口模块都具有较好 的抗干扰能力 根据实际需要 PLC 相应有许多种 I O 接口模块 包括开关量 8 输入模块 开关量输出模块 模拟量输入模块及模拟量输出模块 可以根据实 际需要进行选择使用 1 确定 I O 点数 I O 点数的确定要充分的考虑到裕量 能方便地对功能进行扩展 对一个控制 对象 由于采用不同的控制方法或编程水平不一样 I O 点数就可能有所不同 2 开关量 I O 标准的 I O 接口用于同传感器和开关 如按钮 限位开关等 及控制 开 关 设备 如指示灯 报警器 电动机起动器等 进行数据传输 典型的交流 I O 信号为 24 240V AC 直流 I O 信号为 5 24V DC 3 选择开关量输入模块主要从下面两方面考虑 一是根据现场输入信号与 PLC 输入模块距离的远近来选择电平的高低 一般 24V 以下属于低电平 其传 输距离不宜太远 如 12V 电压模块一般不超过 10m 距离较远的设备选用较高 电压模块比较可靠 二是高密度的输入模块 如 32 点输入模块 能允许同时接 通的点数取决于输入电压和环境温度 一般同时接通的点数不得超过总输入点 数的 60 4 选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑 一是输出方式选择 输 出模块有三种输出方式 继电器输出 晶闸管输出 晶体管输出 其中 继电 器输出价格便宜 使用电压范围广 导通压降小 承受瞬时过电压和过电流的 能力强 且有隔离作用 但继电器有触点 寿命较短 且响应速度较慢 适用 于动作不频繁的交 直流负载 当驱动电感性负载时 最大开闭频率不得超过 1Hz 晶闸管输出 交流 和晶体管输出 直流 都属于无触点开关输出 适用 于通断频繁的感性负载 感性负载在断开瞬间会产生较高反电压 必须采取抑 制措施 二是输出电流的选择 模块的输出电流必须大于负载电流的额定值 如果负载电流较大 输出模块不能直接驱动时 应增加中间放大环节 对于电 容性负载 热敏电阻负载 考虑到接通时有冲击电流 要留有足够的余量 三 是允许同时接通的输出点数 在选用输出点数时 不但要核算一个输出点的驱 动能力 还要核算整个输出模块的满负荷负载能力 即输出模块同时接通点数 的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值 9 3 1 43 1 4 电源模块的选择电源模块的选择 电源模块的选择一般只需考虑输出电流 电源模块的额定输出电流必须大于处 理器模 块 I O 模块 专用模块等消耗电流的总和 以下步骤为选择电源的一般规则 1 确定电源的输入电压 2 将框架中每块 I O 模块所需的总背板电流相加 计算出 I O 模块所需的总 背板电 流值 3 I O 模块所需的总背板电流值再加上以下各电流 框架中带有处理器时 则加上处理器的最大电流值 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地 I O 适配器模块时 应加上其最 大电流值 4 如果框架中留有空槽用于将来扩展时 可做以下处理 列出将来要扩展的 I O 模块所需的背板电流 将所有扩展的 I O 模块的总背板电流值与步骤 5 在框架中是否有用于电源的空槽 否则将电源装到框架的外面 6 根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值 从用户手册中选择合 适的电源模块 需要 还要力争最佳的性价比 具体应考随着 PLC 技术的发展 PLC 产品的种 类越来越多 而且功能也日益完善 PLC 的种类繁多 其结构 性能 容量 指令系统 编程方式 价格等各有不同 当然使用场合也有所不同 因此选择 合理的 PLC 对提高 PLC 控制系统技术经济指标意义重大 因此在选择机型时不仅要满足其功能要求及维护等方面的虑 1 合理的结构形式 2 安装方式的选择 3 相当的功能要求 10 4 系统可靠性的要求 3 1 53 1 5 设备型号选择设备型号选择 1 西门子 S7 200 PLC 2 PS307 电源 2A 6ES7 307 1BA00 0AA0 1 块 3 CPU 315 2DP 6ES7 315 2AG10 0AB0 1 块 4 数字量输入模块 SM321 DI16 24VDC 6ES7 321 1BH02 0AA0 2 块 5 数字量输出模块 SM322 DO8 REL AC230V 6ES7 322 1HF01 0AA0 2 块 6 仿真模块 1 块 7 机架 1 块 8 计算机 1 台 9 SX 805 7 多种液体自动混合控制模板 1 块 3 23 2 外部接线图外部接线图 图 1 1 3 33 3 系统安全设计 可靠性 实用性强系统安全设计 可靠性 实用性强 11 本设计设计为两种液体混合搅拌控制 其元件 要求如下 该系统有三个液面传感器 L1 为高液面传感器 L2 为中液面传感器 L3 为低液面传感器 当液面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 该系统有三个电磁阀 Y1 为液体 A 输入电磁阀 Y2 为液体 B 输入电磁阀 X3 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 时阀门 就关闭 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 M ON 时 搅拌电动机运行 当 M OFF 时 搅拌电动机停止 初始状态 起动搅拌器之前 容器是空的 各阀门关闭 传感器 L1 L2 L3 OFF 搅拌电动机 M OFF 操作工艺 搅拌器开始工作时 先按下起动按钮 阀门 Y1 打开 开始向仓 里放液体 A 当液面到达传感器 L3 时 L3 ON A 液体继续注入 直到液面到达 L2 时 L2 ON 使 Y1 OFF Y2 ON 即关闭阀门 Y1 停止送 A 液体 打开阀门 Y2 开始输入液体 B 当液面到达液体 L1 时 关闭 Y2 同时启动搅拌电动机 M 电机开始搅拌 60S 后 液体均匀 停止搅拌 即 M OFF 打开阀门 Y4 放混 合液体 当液面低于传感器 L3 时 再过 15S 容器中的混合液体全部放空 关 闭阀门 Y4 自动开始下一个操作循环 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 12 图 1 2 第四章第四章 程序设计程序设计 4 14 1 设计程序的流程图设计程序的流程图 13 图 1 3 14 4 24 2 I OI O 分配表分配表 表表 1 11 1 I OI O 分配分配 SymbolAddresData typeSymbolAddresDyta type 启动 I 0 3BOOL 放混合液体 M 0 4BOOL L1I 0 1BOOL 放液体延时 M 0 5BOOL L2I 0 0BOOL 循环控制 M 1 0BOOL L3I 0 2BOOLY1Q 0 0BOOL 停止 I 0 4BOOLY2Q 0 1BOOL 初始状态 M 0 0BOOLMQ 0 2BOOL 放 A 液体 M 0 1BOOLY4Q 0 3BOOL 放 B 液体 M 0 2BOOL 搅拌延时 T 37TIMER 混合搅拌 M 0 3BOOL 放液体延时 T 38TIMER 4 34 3 控制程序设计 最大限度的满足被控对象的控制要求控制程序设计 最大限度的满足被控对象的控制要求 15 4 3 14 3 1 程序梯形图程序梯形图 16 17 4 3 24 3 2 程序设计程序设计 语句表 PROGRAM COMMENTS Press F1 for help and example program NETWORK 1 NETWORK TITLE single line NETWORK COMMENTS LD I0 3 启动 O M1 0 循环控制 AN I0 4 停止 M1 0 循环控制 18 NETWORK 2 LD M0 5 A T38 放液体延时 AN M1 0 O M0 0 O SM0 1 AN M0 1 M0 0 NETWORK 3 LD M0 0 A I0 3 LD M0 5 A M1 0 A T38 OLD O M0 1 AN M0 2 M0 1 Q0 0 放 A 液体 NETWORK 4 LD M0 1 A I0 0 O M0 2 AN M0 3 M0 2 Q0 1 放 B 液体 NETWORK 5 LD M0 2 A I0 1 19 O M0 3 AN M0 4 M0 3 Q0 2 开始搅拌 TON T37 600 搅拌延时时间 NETWORK 6 LD M0 3 A T37 O M0 4 AN M0 5 M0 4 NETWORK 7 LD M0 4 AN I0 2 O M0 5 AN M0 0 AN M0 1 M0 5 TON T38 100 放液体延时时间 NETWORK 8 LD M0 4 O M0 5 Q0 3 放混合液体 20 第五章第五章 人机界面设计人机界面设计 5 15 1 设计思想 使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性设计思想 使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性 图 1 4 5 25 2 画面组态 包括对变量 画面 动画 报警 用户管理 数据记录 趋势画面组态 包括对变量 画面 动画 报警 用户管理 数据记录 趋势 图 配方 报表 运行脚本和以太网通信的组态图 配方 报表 运行脚本和以太网通信的组态 21 图 1 5 该系统工作方式设有周周期 单步 手动 连续和回原点五种工作方式 1 在单周期工作方式下 按下启动按钮后 搅拌设备从初始步 M0 0 开始 按规定步骤完成一个周期工作后返回并停留在初始状态 2 在连续工作方式下 在初始状态下按下启动按钮 设备从初始步开始运 行 工作一个周期后又开始新一轮搅拌 反复连续的工作 但按下启动按钮系 统并不会马上停止运行 只有在完成当前周期的工作后系统才会返回并停留在 初始状态 3 在单周期工作运行方式下 从初始步开始 按下启动按钮 系统将会转 换到下一步的工作状态 完成该步的任务后系统就会自动停止在该步 再按一 下启动按钮 又往前走一步 第六章第六章 系统调试系统调试 6 16 1 系统模拟调试 在编程软件和仿真软件对控制程序调试系统模拟调试 在编程软件和仿真软件对控制程序调试 22 根据所设计的关于搅拌控制的梯形图 选用 PLC 的 S7 200 的仿真软件进行 仿真 具体步骤如下 1 首先把仿真软件的 CPU 更改为 CPU226 点 CONFIGURACION TIPO DE CPU 然后点 Accepter 2 导入梯形图 3 点击运行 4 进行调试 观察仿真软件上的灯是否按照程序要求依次点亮 延时是否准确 是就说 明程序正确 不是就说明程序还存在问题 本设计仿真结果如下 分别按下 I0 3 I0 0 I0 1 显示 图 1 6 按下 I0 3 启动 搅拌系统开始按步骤运行 Q0 0 得电 A 液体流入容器 23 图 1 7 按下 I0 0 后 QO 1 接通 B 液体开始想容器流入 图 1 8 按下 I0 1 Q0 2 得电使搅拌设备开始运行 24 6 26 2 系统联机调试 系统联机调试 WINCCWINCC 画面中对整个系统进行运行和调试画面中对整个系统进行运行和调试 1 编好梯形图后必须先编译 看是否有误 2 打开仿真软件后必须得将 CPU 更改为 CPU226 形式 3 将梯形图导出后访可下载 4 下载后利用 WINCC 画面对系统进行运行和调试 第七章第七章 总结总结 7 17 1 本设计的整体内容和要求本设计的整体内容和要求 根据硬件结构的不同 可以将 PLC 分为整体式 模块式和混合式 1 整体式 PLC 整体式 PLC 又叫做单元式或箱体式 它的体积小 价格 低 小型 PLC 一般采用整体式结构 它的 CPU 模块和扩展模块用扁平电缆连接 可以选用全输入型或全输出型的数字量 I O 扩展单元来改变输入 输出点的比例 整体式 PLC 还配备许多准用的特殊功能模块 例如模拟量输入 输出模块 热点阻模块和通信模块等 使 PLC 的工能得到扩展 2 模块式 PLC 大 中型 PLC 及复杂和要求较高的系统一般采用模块式结 构 目前 PLC 在国内外已广泛应用于钢铁 石油 化工 电力 建材 机械 制造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 7 27 2 本设计的功能和优点本设计的功能和优点 可编程控制器 PLC 是以中央处理器为核心 综合了计算机和自动控制等先 进技术 具有可靠性高 功能完善 组合灵活 编程简单 功耗低等优点 已 成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式 使用 PLC 的自动控制系统 具有体积小 可靠高 故障率低 动作精度高等优点 PLC 对物料混合的控制 并借助必要的精密传感器 使其能够对不同液体的物 料按预先设定的程序进行混合 动作灵活多样 适用于可变换生产品种的中小 批量自动化生产 广泛应用于柔性生产线 采用 PLC 控制 是一种预先设定的 程序进行物料混合的自动化装置 可部分代替人工在高温和危险的作业区进行 单调持久的作业 并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时 25 可以允许方便的改动或重新设计其新部件 而对于位置改变时 只要重新编程 并能很快地投产 降低安装和转换工作的费用 本设计主要完成机械手的硬件 部分与软件部分设计 主要包括执行系统 驱动系统和控制系统的设计 7 37 3 本次设计的心得体会本次设计的心得体会 随着毕业日子的到来 毕业设计也接近了尾声 经过几周的奋战我的毕业 设计终于完成了 在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知 识的单纯总结 但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面 毕业设 计不仅是对前面所学知识的一种检验 而且也是对自己能力的一种提高 通过 这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺 自己要学习的东西还太多 以前老是觉得自己什么东西都会 什么东西都懂 有点眼高手低 通过这次毕 业设计 我才明白学习是一个长期积累的过程 在以后的工作 生活中都应该 不断的学习 努力提高自己知识和综合素质 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了 同学之间互相帮助 有什么不懂的大家在一起商量 听听不同的看法对我们更好的理解知识 所以 在这里非常感谢帮助我的同学 我的心得也就这么多了 总之 不管学会的还是学不会的的确觉得困难比 较多 真是万事开头难 不知道如何入手 最后终于做完了有种如释重负的感 觉 此外 还得出一个结论 知识必须通过应用才能实现其价值 有些东西以 为学会了 但真正到用的时候才发现是两回事 所以我认为只有到真正会用的 时候才是真的学会了 在此要感谢我的指导老师张强老师对我悉心的指导 感谢老师给我的帮助 在设计过程中 我通过查阅大量有关资料 与同学交流经验和自学 并向老师 请教等方式 使自己学到了不少知识 也经历了不少艰辛