工业混合搅拌系统的PLC控制

1、课程设计报告书题 目： 工业混合搅拌控制与上位计算机监控设计系 名：信息工程系专业班级：姓 名：学 号：指导教师：乔志刚2016 年月 14 日课程设计任务书一.初始条件学生： 黄泽兵专业班级： 自动化1131指导教师：乔志刚工作单位：信息工程系题 目：工业混合搅拌控制与上位计算机监控设计1,给定工业混合搅拌系统的工艺过程和工作模式；2.给出用于系统调试用的 S7-300PLC、计算机及混合搅拌器模型；3,给出PLC系统的编程软件。4,给出上位机监控组态软件组态王V6.53。二.要求完成的主要任务任务一：工业?1合搅拌的PLC控制系统设计1 .控制要求：按下启动按钮，自动进 A料一A料料位达到

2、（由中液位传感器S2（常开触点）检测）一自动停止 A料，同时自动进 B料一总料位达到（由高液位传感器S3（常开触点）检测）一停止进B料一定时搅拌5s一排料一排料到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1（常闭触点）检测），延时 3s将剩余混合液料排空一停止排料一自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。按下停止按钮，混合工序自动停止。2 .程序设计要求：用线性化编程的方法来实现上述控制要求。用结构化编程方法，用最简约、高效的程序结构实现上述控制要求。上述两种程序设计方法都要求使用符号地址。任务二：工业混合搅拌的上位计算机监控系统设计在计算机监控界面上设计如下的动态界面，要求达到：

3、设计起动和停止按钮或热键，并能实际操作使用； 设计液体储罐的液位动态变化的监控界面； 设计管道液体流动的动态界面；（4）设计搅拌器搅拌动画界面；对液体储罐的液位能以实时数据的形式显示在计算机屏幕上。目录引言 3一、课程设计项目名称 4二、课程设计技术术要求42.1 项目设计要求 4三、项目设计方案论证（电路设计、PLC硬件组态、PL5程元件的地 址分配、编写控制程序、上位计算机机监控设计等）43.1 硬件设计 53.1.1 电路设计53.1.2 PLC 硬件组态 53.2 软件设计（编写控制程序）63.2.1 PLC 编程元件的地址分配 63.2.2 线性化程序 83.2.3 结构化编程 10

4、3 .3上位计算机监控设计一一组态王 143.3.1 新建工程文件 143.3.2 对工业搅拌系统进行画面设计153.3.3 定义数据词典 163.3.4 创建动画连接 163.3.5 组态王与外部硬件通讯连接 173.3.6 组态王上位监控 18四、项目设计结果分析及体会 184.1 程序调试说明184.2 总结体会19五、参考文摘 19引言可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。可编程控制器为“自动化和电气工程及其自动化”专业的一门重要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、 分析和设计自动生产过程中的控制电路，掌握其使用方法。课程设计以培养工程应用能

5、力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行诸方面能力的培养和提高， 为毕业设计打下良好的基础。这些能力包括：独立工作能力；综合运用所学过的基础知识和专业知识，提高解决工程应用问题的能力； 运用各种现代化手段，获取相关资料的能力；调试程序的能力； 工程绘图的能力； 编写技术资料的能力； 创新能力。PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些 简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行 PLC控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要 求。本课程设计提供了设计的备选

6、课题。通过课程设计，使学生进一步熟悉 PLC控制系统的应用，并培养学生解决实际问题的能力，掌握系统设计的思路及方法。此次设计的工业混合搅拌系统用两种方法实现，一种线性化方法，另一种是结构化的方法，设计的主要过程及容如下：按下启动按钮，自动进 A料-A料料位达到-自动停止 A料，同时自动进 B料f总 料位达到-停止进 B料-定日搅拌5S-排料-排料到搅拌容器最低液位时，延时3s将剩余混合液料排空-停止排料-自动进 A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。若按下停止按钮，混合工序自动停止。并且对以上设计还有扩展，即希望能达到可以随时停止工序，再按下启动按钮会接着停止前未完成的任务继续进

7、行下去。课程设计项目名称工业混合搅拌控制与上位计算机监控设计:、项目设计目的及技术要求2.1项目设计要求控制要求：按下启动按钮，自动进 A料一 A料料位达到（由中液位传感器 S2（常开触点）检测）一自动停止A料, 同时自动进B料一总料位达到（由高液位传感器 S3（常开触点）检测）一停止进B料一定日搅拌5A排料一排料到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1（常闭触点）检测），延时 3s将剩余混合液料排空一停止排料一自动进 A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。按下停止按钮，混合工序自动停止。程序设计要求: 用线性化编程的方法来实现上述控制要求。用结构化编程方法，用最简约、高效的程序

8、结构实现上述控制要求。上述两种程序设计方法都要求使用符号地址。三、项目设计方案论证（电路设计、PLC硬件组态、PLM程 元件的地址分配、编写控制程序、程序调试说明等）项目设计为工业混合搅拌系统，要将两种流质物料（简称A、B）按一定比例混合，搅拌均匀后送出，混合的比例及搅拌时间完全由操作者控制（即：手动控制），系统的示意图如下图所示。图1.1工业混合搅拌系统示意图由系统的示意图可看出系统的控制由四部分组成：成分A的进料控制、成分B的进料控制、混合料的搅拌控制及对搅拌后混合料的排料控制。项目设计主要包括硬件设计和软件设计，硬件设计主要包括PLC外部接线、PLC硬件组态，硬件组态是将实验台上的 PL

9、C各模块安装顺序将其在 STEP做件中在机架上安装达到在软件中实现PLC的硬件组态。3.1 硬件设计3.1.1 电路设计此处的电路设计主要是关于PLC的输入/输出接线图。根据设计要求接线图如下:3.1.2 PLC硬件组态两种编程方法的硬件组态是相同的，因而如下图所示为PLC的硬件组态图:1?£ 307 北BEST 3Q7-1EAJOO-OAAO2IF| CJU 3L5-MP6ES7 31E-2AG10-0JLB0V2 t)2JM34DI13iIC24V6ES7 3?l-lBHD2-0kA0a. i,56第7 322-1BHD1-OkAO456r76i预设地址分配表:I/O 量编号地址

10、说明功能数字输入量1I0.0按钮启动2I0.1按钮停止3I0.2低液位传感器液位检测4I0.3中液位传感器液位检测5I0.4高液位传感器液位检测数字输出量6Q4.1电磁阀进A料7Q4.2电磁阀进B料8Q4.3搅拌机混合料搅拌9Q4.4电磁阀卸料3.2 软件设计（编写控制程序）软件设计是用运用两种方法设计的，一种是线性化程序设计，另一种是结构化程序设计。线性化程序设计主要是根据程序设计要求一步步完成，一次循环结束接着自动开始下一次循环，当按下停止按钮工序停止，再一次按下启动按钮的时候工序接着停止前未完成的部分继续进行。而结构化编程主要是将程序分块，并且在主程序OB1中调用这些模块完成程序设计要求

11、，结构化程序主要包括以下部分：主程序OB1 FC1为配料A和配料B的控制程序、FC2为搅拌控制程序、FC3为出料控制程序。3.2.1 PLC编程元件的地址分配在进行编程之前需要对输入 /输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存 储器M,定时器T,计数器C等。编程中要使用符号地址，所以在 OB1中要编辑符号表（包括输入继 电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。下面表3.13是对线性化程序和结构化程序进行的地址分配及符号表的编辑，在结构化编程中还需要在FC1、FC2 FC3中编辑变量声明表如下图所示：表 3.13状态.数据将L1越曲I

12、0. 2BOOL2甲液位I0.3BOOL3高液位T0.4BO 014搅拌Q4. 330 OL5起始标志位M。.口BOOL6结束标志位M0. 1BOOL7启动I0.。BOOL停止ICL 130 OLS进渊qa, 1SOOL10进B料Q4. 2BOOL11排料1Q虫4BgL 表3.13-3 FC1 变量声明表内容；'环境T覆口品接口7陷蜂栽菇奥型1注释-0INLa |IN10 IN2B IN3 目IIW0工陋 0IN60 TNTUJ IN3 口Dool Bud DqcX Eocl Boel EqcI Enn DuelFBI IM1Q III 2 1=1 IN3 日IN4 t3 IND 0

13、IM 6 0 IN 7 f=J TNB > O OUTO- 7TJ_0UT 0 HEMP内容;环境，接口 oirrM境 '接 口 IM*内容；环境接口工表3.13-4 FC2 变量声明表内容：牢境I接口例JT'表3.13-5 FC3 变量声明表BoolBaolTidkLS5TimeTvm5rSoTimefiool二 接 口4 I> IN但 OUT1二唾接口+ 见-：>!J日 OUT1回 OUT2 o in_oit皆 TEKF用 EHHIRn二0住二逛1 IN13IN 2 目IN 3 日IN4自IN 5日IN 6 日IN7+ Q OUTQ IN.OIT 4>

14、; TEMP + O EETURN数据美垩BoqIBoolTimerSET iuueEoolQ IN_OUT 府 TElipiTEMFr+ 4>0UTQ IN 甘EMPta ojti教据学学Boal费据类型注球u OUT1Eool。OUT2Boolta IN2内容：环境、接口谊trr-接口, 口工N|名称数据美塞诙行ta |ounBoul-BOSw our2橙 0UT3口BoolBool回 OUT1OUT20 OUT 3Q IMJOITT2 / Bool例 TEMF L+ Q- RETURN3.2.2 线性化程序线性化编程实现设计容的程序以及其注释如下所示：OB1程序段？1 ：启动标志位

15、通过“启动"，.停止"按钮来控制.起始标志M10.0位“T I(s)-I“启动*程序段?2 :标题:“起始标志MIO. 1位科H IfE)-I“停止k实现通过“启动” “停止”按钮来控制项目的运行。通过位寄存器 M,存储启动开关上跳沿脉冲状态，来置位A料阀门，下跳沿脉冲，关闭 A料阀门。当A料进去罐中液位时，停止 A料进入，并开始进 B料。程序段？5 ：达到高液位，停止进B料，进行损拌起始标志位，”曲科""高液位/Mi. 2"国科.T I1 I1 I(R)I当达到高液位传感器检测到高液位，停止进B料同时搅拌。程序段?6 ：搅拌5s延时"

16、;起始标志位"搅拌"T1I I1 I（SD）|S5T#5s程序段？io ： 3s到，卸料结束进行下一次循环"起始标志 位.T2I卜町料” （R） ”结束标志 位.（R） 进渊.（S）-I P对进A料置1,卸料复位，以便开始下一个循环。3.2.3结构化编程结构化编程实现设计容的程序以及其注释如下所示：结构化总程序OB1,在OB1里面调用FC1, FC2, FC&程序段¥2 :标题:PCIXilMILdtU”起始标志位。INI 0UT1,底潘位一JJi2*中海位*IN3.高液位* 一IN41结束标忐位。INGIN0中液位”IN?高液位IN8程序录？3

17、 ：进B科注释:起始标志.结束标志位""低液位中液位.“高液位"位."进B料"I I1/11 I1/11/1（ ）I程序段?4 :标题:注路FC2RMFWODINClNv”起始标志位"-INI 0UT1-"搅拌."低液位"-IN2”结束标志OUT2一位中液位IN3"高液位"-IN4T1-IN5S5T#5S-IN6T2-IN7S5TS5S-IN8理房建?由搅拌“搅拌TR)-接料"T1"起始标志"结束标志位”位.-I I1-程序段？6 :标题:FC3FNFNf

18、iE LMCLiU#排科”INI 01TT1低液位”TH2 OTJT2.中液位“-IN30UT3“高海位, -工N4T3-TN5S5T#3S-IN6T3-IN7-谗舜r-“排料*”结束标志位”FC1程序：标屈注释:#IH1I |_SIN2I |_#IN3_l/|_理工Nd#IN5I/|_1 11 1l/ll/ll/l#ine#IN7#IN3l/ll/ll/l(OLT1T1FC2程序道岚翻二标魅虹M5FC3程序3.3上位计算机监控设计一一组态王3.3.1新建工程书口 X匐力，*1 通的*»/E诲IIFR*SB ft4nr 才身“»lt* 仃eojskB4vmi I WFXVn

19、iHt il Ut正工.lOCWM3.3.2对工业搅拌系统进行画面设计3.3.3定义数据词典11 才, 1 -J- 1 1.1ttJBw-uu-amliiEllBIC有自离翻hvn有可学也*肉/i.向寿不丑内哀之事#T科耳早EZRrrwwT比EBHWEr啡hB'MtrEVhn»M-AMfllAmp|由寺至生由.，flg*=rsfi"事事£3mtix部$1WW：z市二.rrsxrixg.anwunndiCTidlifliuflxp«irSMfiKfuoMnsracetri事.fmnxL'l'.Xt堂fncmr汽r申tt就:l.HN1

20、'M*QBi-IN-i 曜廿- IHNIal翟富超flw*mR柑 q _需要写些简单的函数。3.3.4创建动画连接在创建动画连接的时候,热键定义3.3.5组态王与外部PLC硬件通讯连接组态王的寄存器地址与 PLC硬件地址需对应 A-Q寄存器，E-I寄存器，M-M寄存器。3.3.6 组态王上位监控，动态反应硬件变化在硬件线路连接好后，讲组态王切换到VIEW模式，实现动态变化。四、项目设计结果分析及体会4.1 程序调试说明1、程序应实现的功能：启动后，进 A料A处指示灯亮，直至 A料进至中液位处，中液位彳感器处指示灯亮，A指示灯灭，进B料B处指示灯亮，直至 B料进至高液位处，高液位传感器处

21、指示灯亮，停止进 B料。定日搅拌5S 再排料排料到搅拌容器最低液位时，延时 3s将剩余混合液料排空，再停止排料然后自动进 A料，完成 一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。2、出现的问题与解决方法：问题一：进入 A料，当低限位指示灯熄灭后，便停止了进料解决办法：检查了程序逻辑，没有任何问题，也更换过了工业搅拌实验模块，也解决不了问题。检查了 PLC外部连线，发现，PLC模块和工业搅拌实验模块没有共地，在共地之后解决了此问题。A料可以正常进入。问题二：在搅拌5秒进入排料过程时，刚排至高限位指示灯熄灭，便会跳转至进B料程序段。解决办法：在搅拌 5秒定时处并联一 5秒后对M0.0置位程序后，搅拌 5秒后可正常跳转至排液过程。 问题三：在排液过程中按下停止按钮，程序不会暂停运作。解决办法：程序段5排液程序中，设计为排液阀置 1从而达到排液目的，所以会出现该状况，将其改为正常开关状态即可解决该问题。问题四：在进行上位机监控设计一一组态王，出现很多问题，搅拌叶片不能动。解决办法：与同学们在实验室探讨，在网上查资料询问网友，询问老师，最后编写叶片旋转函数，实现 了旋转。4.2 总结体会结束语从刚确定设计课题以来， 我首先是查找一些相关的书籍及资料，然后分析设计，并根据实际情况拟定设计方案，从