基于PLC的多种液体混合控制系统设计

1、*2009-02-20收到, 2009-04-11改回* *, , 文章编号:1003-5850(2009 05-0043-02基于PLC 的多种液体混合控制系统设计Design of Multi -Liquid Mixing Control System based on PLC王宇炎(洛阳理工学院河南洛阳471023【摘要】提出了一种基于PLC 的多种液体混合控制系统设计思路, 提高了液体混合生产线的自动化程度和生产效率。整个程序采用结构化的设计方法, 具有调试方便, 维护简单, 移植性好的优点。【关键词】PLC , 传感器, 液体混合中图分类号:T P 39文献标示码:AABSTRACT

2、 T his paper intro duce a multi-liquid mix ing contr ol system desig n idea based o n PL C. T he menthod impr ov e the automa tio n atandar d of the liquid pr oduction line and pr o ductiv ity. U se the str uctur ed pr og ramm ing m ethod, t he w ho le pro gr am have a lot of advantag es , such as c

3、o nvenient debug , maint enance is simple and g ood por tability . KEYWORDS P L C , sensor , liquid mix ing在炼油、化工、制药等行业中, 多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。以往常采用传统的继电器接触器控制, 使用硬连接电器多, 可靠性差, 自动化程度不高。当前国内许多地方的此类控制系统主要是采用DCS, 这是由于液位控制系统的仪表信号较多, 采用此系统性价比相对较好, 但随着电子技术的不断发展, PLC 在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和

4、组态画面的功能不断完善, 而且PLC 的抗干扰的能力也非常强, 对电源的质量要求比较低。目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造, 大大提高了控制系统的可靠性和自控程度, 为企业提供了更可靠的生产保障, 所以PLC 在工业控制系统中得到了良好的应用。采用PLC 对容器中的液位进行监控控制, 其电路结构简单, 设备投资少, 监控系统不仅自动化程度高, 还具有在线修改功能, 灵活性强等优点, 适用于多段液位控制的监控场合。为此, 我们设计了以德国西门子公司生产的S 7-200CPU 226CN 型PLC 为主控制器, PPI 通信协议下的多种液体混合监控系统。1液位混合PLC 控制系统

5、的组成本系统由计算机、生产线现场控制柜、搅拌电机、位置检测装置以及报警装置组成。上位机计算机安装在控制室, 用以收发并显示液体混合生产线的信号, 记录、存储、显示和控制现场的运行状态。液体混合生产线现场控制柜安装在生产线现场, 在控制柜上可以手动操作也可以自动操作, 电机及位置传感器等安装在生产线上, 受现场控制柜控制。控制系统框图如图1所示。本文所提到的多种液体混合系统原理图如图2所示。电磁阀Y 1控制液体A 在容器内的注入量, 电磁阀Y 2控制液体B 在容器内的注入量, 电磁阀Y 3控制液体C 在容器内的注入量, 电磁阀Y 4的作用是在液体A 、B 、C 在容器内搅拌完毕后导出, 使之进入

6、下一环节操作。液面传感器分别为L 1、L 2和L 3, 用于测量加入的液体的量。3s 定时器和5s 定时器分别用于设定搅拌机的搅拌时间及何时打开电磁阀Y 4, 把混合好的液体放出。图2多种液体混合系统原理图整个控制系统的工作过程如下:初始状态时, 容器为空, 内部无液体。电磁阀Y 1、Y 2、Y 3、Y 4和搅拌机M 为OFF 关断状态, 液面传感器L 1、L 2、L 3均为OFF 状态。液面高度关系:L 1>L 2>L 3。当我们按下启动按钮后, 电磁阀Y 1、Y 2打开, 注入液体A 与B 。当液面高度到达L 2时(此时L 2和L 3均为ON 状态, 因为由液面高度关系知L 2

7、>L 3 , 停止注入(电磁阀Y 1、Y 2为43第22卷第5期电脑开发与应用(总383关断OFF 状态 。同时开启液体C 的电磁阀Y 3(电磁阀Y 3为开通ON , 注入液体C , 当液面升高至L 1时(液面传感器L 1为ON 状态 , 停止注入(电磁阀Y 3关断, 为OFF 状态 。随后开启搅拌机M , 使这三种液体充分混合, 搅拌时间定为3s 。之后电磁阀Y 4开启, 排出液体。当液面高度降低至L 3时(液面传感器L 3变为OFF , 因为液位高度在不断下降 , 另一个定时器再延时5s, 使混合液体全部排出, 随后电磁阀Y 4关闭。这个就是多种液体混合系统的工作过程。再次按下启动按

8、钮可以重新开始工作。2硬件设计基于本系统的工作原理, 选用西门子公司S 7-200CPU 226CN 型PLC 为主控制器。S7-200PLC 是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器, 可应用于各种自动化系统。它结构紧凑, 成本低廉, 工作可靠, 功能指令强大, 存储容量大, 编程方便, 抗干扰能力强, 成为各种小型控制任务理想的解决方案。本系统采用EM 235模拟量输入输出模块, 可接收检测机构输入的0V 5V 直流信号, 并可通过编程输出执行机构所需要的0V 5V 标准信号。利用西门子S7-200可编程序控制器编写一个控制程序即可满足本系统的要求。S7-200CPU226CN 型PLC

9、 支持多种通信协议, 包括PPI 点到点协议(Point-to -Point , M PI 多点协议(Multi -Point , Profibus 协议。PPI 协议是一个主/从协议, 通过令牌环网实现。网络使用RS 485标准双绞线, PPI 电缆用于连接PC 机的232接口和PLC 的485接口。当数据从RS 232传送到RS 485时, PC /PPI 电缆是发送模式; 当数据从RS 485传送到RS 232时, PC/PPI 电缆是接收模式。液位传感器的信号通过电缆传送到PLC 中。人机界面采用西门子公司提供的STEP 7M icroWin V 4. 0PLC 编程软件, 进行程序的

10、组态、编译、上传、调试和运行。表1PLC 控制单元I /O 分配表输入说明输出说明I 0. 0启动Q 0. 1电磁阀Y 1I 0. 1L 1Q 0. 2电磁阀Y 2 I 0. 2L 2Q 0. 3电磁阀Y 3I 0. 3L 3Q 0. 4电磁阀Y 4Q 0. 5搅拌机M其中PLC 控制单元的输入输出分配表如表1所示, PLC 和各个测量控制点的分配表和接线图如图3所示。3软件设计控制程序设计在西门子公司提供的STEP7M 图3P LC 控制单元I /O 接线图系列的PLC 的编程软件, 可以对S 7-200的所有功能进行编程。该软件在W INDOWS 平台上运行, 其基本功能是协助用户完成应用软件任务。例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能, 还可以直接用软件设置PLC 的工作方式、参数和运行监控。本程序采用了在PLC 编程中常用的梯形图进行编译、调试和修改, 并采用模块化、结构化的程序设计方法。具体控制程序梯形图如图4所示。图4PL C 控制程序梯形图4结论通过对多种液体混合控制系统的分析, 进而设计出整个控制系统各运行设备的运行程序。由于PLC 产品自身具有可靠性高、灵活性强、对工作环境无要求和抗干扰性能好等诸多优点, 使之完全可以将操作人员从恶劣的现场环境中解放出来, 因而深受用户欢迎。同时, 该控制系统可用较少的资金投入, 达到很高的控制精度