基于PLC混合液课程设计

1、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。本文所介绍的多种物料混合的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：P

2、LC；料位传感器；定时器；梯形图目录目录2现代电气控制技术与PLC11物料搅拌控制系统设计11.1：控制要求11.2 基本设计思路21.3 编程软件地址分配表21.4 PLC外部电路接线图31.5 主电路连接图31.6 控制程序32 物料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 物料混合控制系统示意63 物料自动混合系统的软件设计73.1 PLC控制的相关流程图73.2 可编程控制器梯形图84 系统调试104.1 系统模拟调试104.2 系统联机调试105 总结12参考文献13现代电气控制技术与PLC课程设计任务书1物料搅拌控制系统设计设计一个物料搅拌控制系统，物

3、料搅拌系统工艺如图1所示，实现对A、B两种物料原料按比例混合。图1物料搅拌系统工艺框图1.1：控制要求（1）搅拌器料位的高低由一个模拟量料位传感器-变送器来检测。料位检测范围03m。（2）按起动按钮后系统自动运行，首先打开进料阀1，开始加入料料A。（3）当料位达到设定值50%后，则关闭进料阀1，打开进料阀2，开始加入料料B。（4）当料位达到设定值100%后，则关闭进料阀2，起动搅拌器，搅拌10S时间到，关闭搅拌器，开启放料阀。（4）当料位放空后，延时5s后关闭放料阀。（5）按停止按钮，系统应立即停止运行。（6）料位值（工程量）存储在MD存储单元中，实时显示。进料阀1、进料阀2、排料阀、搅拌器均

4、设有运行状态指示灯，相应的设备动作时，指示灯点亮。1.2 基本设计思路H、I、L是物料箱里的传感器，分别位于物料搅拌箱额定值100%，50%和低端0处。SL1=H,SL2=L,SL3=I,该传感器被进料料位淹没时接通。两种物料的流入由阀门A和阀门B控制，混合料的流出由放料阀C控制。搅拌电动机用于驱动桨叶将物料混合均匀。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使物料A流入。当料位到达传感器I的位置时，关闭阀门A，同时打开阀门B使物料B流入。当料位到达传感器H位置时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌10s。搅拌完毕后

5、，打开放料阀门C。当物料料位到达传感器L的位置时，再继续放料5s后关闭放料阀门C。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。1.3 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。表1-2-1 I/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料位传感器1I0.1YV2阀门B电磁阀Q4.1SL2料位传感器2I0.2M搅拌机Q4.2SL3料位传感器3I0.3YV3阀门C电磁阀Q4.3SB2停止按钮I0.4FR过载保

6、护I0.51.4 PLC外部电路接线图物料自动混合搅拌系统的PLC外部接线图如图1-3-1所示。图1-3-1 PLC外部接线图1.5 主电路连接图物料自动混合搅拌系统的主电路连接图如图1-4-1所示。 图1-4-1 主电路连接图1.6 控制程序网络1:按下启动按钮,阀门A电磁阀打开，物料A流入容器。网络2：当料位达到I时，即SL3=SL2=ON时，关闭阀门A，同时阀门B电磁阀打开，物料B流入容器。网络3：当料位达到H时，即SL1=SL3=SL2=ON时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌10s。网络4：。搅拌完毕后，打开放料阀门C。当料位到达传感器L的位置时，再继续放料5s后关闭放料阀门C。网

7、络5：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 物料自动混合系统的硬件设计 2.1 硬件选型由设计要求知则需要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。SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)为3个料位传感器，物料淹没时接通。进料阀QO.1、QO.2分别控制A物料和B物料进料，出料阀Q0.3控制混合物料出料。该系统所使用的输入输出设备的I/O分配如下。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物料A电磁阀Y1I1.1停止按钮SB2Q0.2物料B电磁阀Y2

8、I1.2低料位传感器SL1Q0.3混合料电磁阀Y4I1.3中料位传感器SL2Q0.0搅动电动机接触器I1.4高料位传感器SL3根据表2-1-1输入和输出设备及I/O点分配表画出图2-1-1 I/O主要接线图如下: 启动按钮SB1、停止按钮SB2分别由I1.0和I1.1控制。图2-1-1 I/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物料搅拌由电动机M启动。带有短路保护、过载保护等，短路保护由FU熔断

9、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。图2-2-1主电路2.3 物料混合控制系统示意本设计为两种物料混合搅拌控制，其元件、要求如下：1.初始状态 开始排放混合物料阀Y4打开延时5S后自动关闭2. 启动操作 按下启动按钮SB1，物料装置开始按以下顺序工作：（1）进料阀Y1打开，A物料流入容器，料位上升。（2）当料位上升到SL2（I）处时，进料阀Y1关闭，A物料停止流入，同时打开进料阀Y2，B物料开始流入容器。（3）当料位上升到SL3（H）处，进料阀Y2关闭，B物料停止流入，同时搅拌电动机开始工作。（4）当搅拌电机定时搅拌10S后制动停止搅拌，同时Y4打开，开始放料，料位开始下

10、降。（5）当料位下降到SL1（L）处时，开始计时5s后关闭放料阀Y4。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个料位传感器，物料淹没时接通。进料阀Y1、Y2分别控制物料A和物料B进料，出料阀Y4控制混合物料出料。图2-4-1 搅拌系统示意图3 物料自动混合系统的软件设计3.1 PLC控制的相关流程图物料混合动作的循环过程为：开阀门Y1-一关阀门Y1-开阀门Y2-关阀门Y2-搅拌一定时一放物料一定时一关阀门Y4-停止一个循环。同时在程序设计过程中应遵循定时原则。软件流程图如下。图3

11、-1-1程序流程图3.2 可编程控制器梯形图标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点1. 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。2. 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。3. 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。4. 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。5. PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出

12、点的值在用户程序中可以当做条件使用。功能左边画输入、右边画输出。根据流程图，分析画出梯形图如3-2-1所示。图3-2-1梯形图梯形图分析：1.初始状态 当装置投入运行时，进料阀QO.1、QO.2关闭，出料阀QO.3 打开5s将容器中的残存物料放空后关闭。2.启动操作 按下启动按钮SB1，物料装置开始按以下顺序工作：进料阀QO.1打开，A物料流入容器，料位上升。当料位上升到SL2（I）处时，进料阀QO.1关闭，A物料停止流入，同时打开进料阀QO.2，B物料开始流入容器。当料位上升到SL3（H）处，进料阀QO.2关闭，B物料停止流入，同时搅拌电动机开始工作。当搅拌电机定时搅拌10s后制动停止搅拌，

13、同时QO.3打开，开始放料，料位开始下降。当料位不能下降到SL1（L）处时，开始计时5s后关闭放料阀QO.3。3.停止操作 工作中，若按下停止按钮SB2，待整个循环进行到结束，即待灌内物料排完，切断Y4，不再接通Y1，停止Y1，停止工作。4 系统调试4.1 系统模拟调试 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CONFIGURACIONTIPO 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

14、明程序还存在问题。4.2 系统联机调试PLC与上位计算机的通讯可以利用高级语言编程来实现，但是用户必须熟悉互连的PLC及PLC网络采用的通信协议，严格的按照通信协议规定为计算机编写通信程序，其对用户要求较高，而采用工控组态软件实现PLC与上位计算机之间的通讯，则相对简单，因为工控组态软件中一般都提供了相关设备的通讯驱动程序，西门子公司的S7系列PLC与工控组态软件、组态王之间可进行连接实现PLC与上位计算机之间的通讯。下面介绍组态王6.5与S7-200 PLC 之间通讯的实现步骤。PPI协议是S7-200 CPU默认的通信方式，它通过S7-200 CPU自身的端口（Port 0或Port 1）

15、即可完成。1设备连接利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（COM口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，I/O设备通过PC/PPI通讯电缆连接到“组态王计算机”的串口。2通讯设备参数设置在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击“设备”大纲项下PLC与上位计算机所连串口（COM口），进行参数设置。S7-200系列PLC编程口的通讯口参数设置：在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设口对应的“新建”图标，会弹出“设备配置向导”对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。利用设备配置向导就可以完成串行通讯方式的I/O设备安装，安装过

16、程简单、方便。在配置过程中，用户需选择I/O设备的生产厂家、设备型号、连接方式，为设备指定一个逻辑设备名，设定设备地址。3构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，在工程管理器中，选择“数据库数据词典”，双击“新建图标”，弹出“变量属性”对话框，创建仿真电梯各个变量数据，这些变量与PLC内部变量一一对应，PLC的输入输出完全由组态王内部变量代替。这样，PLC的实际输入输出状态都反映在组态监控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系统的运行就可以实现真正的仿真。4设计图形界面并建立动画连接在组态王“画面”上创建物料自动混合的控制示意图，建立各个按钮及位图，并将各个控制按钮、指示灯及位图与所建立相

17、应变量关联，对相关单元进行动画连接。 5系统运行启动组态王运行系统TOUCHVIEW，运行物料自动混合的控制系统。将PLC开关指向“RUN”状态，按照控制的要求，观察运行状态，记录运行结果。实验结果表明，系统运行正常，动画效果良好。本次设计的梯形图运行状态监控调试图如图4-2-1和图4-2-2所示。图4-2-1 梯形图的运行监控调试图图4-2-2 梯形图的运行监控调试图5 总结经过这次课程设计的学习使我巩固了上课没有学好的知识点，对于编程软件有了更加深刻的认识。两种物料混合搅拌的自动控制，实现物料混料全过程：即进料、混料、出料的自动控制。其系统结构简单，运行稳定可靠。使用了西门子S7-200型号PLC，设计了控制程序。经