PLC控制的混合搅拌机-设计说明

1、PLC控制的混合搅拌机_设计说明目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc14201 摘 要1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24401 第一章 混合搅拌机系统方案设计3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31162 1.1 方案设计原则3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14173 1.2 系统的整体设计要求3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20428 1.3 控制方式系统的要求的设计4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27302 1.4

2、 系统方案的设计思想6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9493 第二章 混合搅拌机的硬件设计6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28296 2.1 硬件选型7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc6878 2.1.1 PLC机型选择7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25341 2.1.2 PLC容量选择7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11697 2.1.3 简述PLC应用与使用中应注意的问题8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1299 2.1.3 I/O模块的

3、选择11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc13919 2.1.4 电源模块的选择12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8785 2.2 PLC I/O点分配13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11372 2.2.1分析原理13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31734 2.2.2 PLC的I/O接线图14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31930 2.3 主电路的设计14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16756 2.4 混合搅拌机控制系统示意15 HYP

4、ERLINK l _RefHeading_Toc7847 第三章 混合搅拌机的软件设计16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17310 3.1 程序设计的一般方法16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8952 3.1.1 经验设计法16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20060 3.1.2 逻辑设计法17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4938 3.1.3 顺序设计法17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17634 3.2 PLC控制的相关流程图17 HYPERLINK l _Re

5、fHeading_Toc28129 3.2.1 控制流程图18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15549 3.3 可编程控制器梯形图18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10505 第四章 系统常见故障分析与维护22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30264 4.1 系统常见故障分析与维护22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16997 4.2系统故障分析与处理22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17630 4.2.1 PLC主机系统故障分析与处理22 HYPERLINK l _

6、RefHeading_Toc16870 4.2.2 PLC的I/O端口系统故障分析与处理23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20777 4.2.3 现场控制设备故障分析与处理23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5435 4.3 系统抗干扰性的分析和维护23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9381 结 论25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4087 致26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15362 附录28摘要PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种改变计

7、算机控制功能的程序。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程控制器PLC在工业控制中得到了广泛的应用，而且在比例上也在迅速上升。PLC由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。本文介绍两种液体混合的PLC控制程序可以在单个循环中进行或连续进行，可以实现两种液体混合、搅拌功能，具有断电和记忆功能，复杂时可以继续运行。其操作过程是:启动后，在A液由低液位加到液位，关闭A液，B液高液位，关闭B液，启动M60S搅拌电机，搅拌停止，打开阀门排出混合液，低液位延时10S放空关闭阀门，并重复上述过程，工作过程中按下停止按钮后搅拌器不立即停止工作，对当前的混合操作处理后停止。关键词:PLC液位传

8、感器；计时器第一章是混音器系统的方案设计1.1方案设计的原则整个设计过程是按照工艺流程设计的，为设备的安装、操作、保护和维护服务。本设计依据电气自动化工程设计中电气设备的基本图形符号(GB4728)及其他相关标准和规定进行编制。设计原则主要包括:工况:工程对电气控制回路提供的具体信息，在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，系统应尽可能经济、合理、适用，以降低设备成本。在方案和部件的选择上，应更多地考虑新技术和新产品。从手动控制到自动控制，从模拟控制到微机控制，功能的实现从一个到多个并趋于完善。对于本课题来说，液体混合器是一个大型工业控制系统的适配和升级，控制装置需要根据企业设备和技术现状来构建

9、，尽量使用旧系统中的元件。对于人机交互方式，改造后系统的运行方式应与改造前相似，以便操作人员快速掌握。从企业的改造要求可以看出，在新的控制系统中，既要处理模拟量，又要处理大量的开关量。系统的可靠性应该很高。人机界面友好，应具有数据存储、分析和汇总能力。实现整个液体混合器的设计，需要考虑如何实现多个电磁阀的切换和电机启动的控制。现在，如何认识这个问题，如何选择确定系统方案的方法。1.2系统的总体设计要求在该搅拌装置中，需要完成两种液体的进料、搅拌和出料功能，控制要求如下:1.混合过程:延时10S后，开始排出混合液的阀门自动关闭，A液阀门Y1打开，A液注入。当液面上升到SL2时，A液体阀Y1关闭，

10、而B液体注射阀Y2打开以注射B液体。当液位上升到SL3时，关闭液体阀B，开始定时搅拌，60S后停止搅拌。2.停止过程:停止搅拌后，自动排出混合液。当混合液的液位下降到SL1时，开始计时10S，然后关闭排水阀Y4。一个循环结束。3.当系统出现故障时，保护动作自动关闭相应的阀门，打开相应的阀门。执行不会立即结束，只会在这个过程之后。4.本设计采用三个液位传感器H、I、L来控制A液和B液的进入以及三个电磁阀和混合器的启停。1.3控制模式系统要求的设计根据现状，满足系统要求的控制方式有以下几种:继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制和可编程控制器控制。1.继电器控制系统控制功能由硬件继电器实现

11、。继电器串联在控制电路中，根据主电路中的电压、电流、转速、时间和温度的变化而动作，实现电动驱动装置的自动控制和保护。这个系统很复杂。在控制过程中，如果一个继电器损坏，就会影响整个系统的正常运行。查找和排除故障通常非常困难。虽然继电器本身不算太贵，但是控制柜的安装和接线比较重，所以整个控制柜非常贵，灵活性差，响应速度慢。2.单片机控制作为超大规模集成电路，单片机包括CPU、存储器、定时器和各种输入输出接口电路。其低功耗、低电压和强大的控制功能使其成为电力控制领域、尖端武器和日常生活中应用最广泛的计算机之一。但单片机是集成电路，不能直接与外部I/O信号连接。如果要用于工业控制，需要附加一些配套的集

12、成电路和I/O接口电路。硬件设计、制造、程序设计工作量相当大。13.工业控制计算机控制工控机采用总线结构，各厂商产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求速度高、实用性强、功能复杂的领域具有优势。但是工控机价格高，对于开关控制来说大材小用。并且其外部I/O接线一般用于多芯扁平电缆、插头、插座，直接从印刷电路板引出，不如接线端子可靠。4.PLC控制可编程控制器配有各种硬件设备供用户选择。用户不需要自己设计制作硬件设备，只需要确定可编程控制器的硬件配置，设计外部接线图。同时，他们用梯形图语言编程，用软件代替继电器电气系统中的触点和接线，通过修改程序来适应工艺条件的变化。2可编程控制器(PLC)是2

13、0世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统。起初主要是对开关量进行逻辑控制的装置，可以代替中间继电器和时间继电器组成开关量控制系统。随着微电子技术30多年的不断发展，PLC通过不断升级，功能大大增强。现在，PLC已经发展成为一种多功能控制器，不仅具有逻辑控制功能，还具有过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能和网络通信功能。基于PLC的控制系统具有可靠性高、控制功能强、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制设备。3因此，选择PLC来实现本设计。(1)开关量的逻辑控制这是PLC最基本也是最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器电路，实现了逻辑控制和顺序控制。它既可用于单台设备的控制，也可用于

14、多机群控和自动化生产线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)运动控制PLC可用于控制圆周运动或直线运动。世界各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能，广泛应用于各种机器、机床、机器人、电梯等场合。(3)闭环过程控制过程控制是指温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机，可以编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中广泛使用的调节方法。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。4(4)数据处理现代PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算和逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位操作等功能。，并能

15、完成数据收集、分析和处理。5数据处理一般用于大型控制系统，如无人驾驶柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品等行业的一些大型控制系统。(5)通信和联网PLC的通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速。各PLC厂商都非常重视PLC的通信功能，纷纷推出自己的网络系统。新生产的PLC都有通讯接口，通讯非常方便。1.4系统方案的设计思路该控制系统简单、经济、使用和维护方便。液体混合设备应节能、安全、高效，满足生产和应用要求；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。由于PLC采用现代大规模集成电路技术，严格的

16、生产工艺，先进的抗干扰技术，因此具有很高的可靠性。2.设施齐全，功能完善，适用性强。到目前为止，PLC已经形成了大、中、小规模的系列产品。可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能，大多数现代PLC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，是工矿企业的工业控制设备。其界面简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号和表达方式与继电器电路图相当接近，只需少量PLC的开关逻辑控制指令就能方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、计算机原理、汇编语言的人使用计算机进行工业控制打开了方便之门。4.系统设计建设

17、工作量小，维护方便，改造容易。用PLC存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，缩短了控制系统的设计和建设周期，维护更容易。更重要的是，可以通过改变程序来改变同一设备的生产工艺。这非常适合多品种小批量生产的场合。5.体积小、重量轻、能耗低6.硬件齐全，使用方便，适应性强。第二章混频器的硬件设计2.1硬件选择PLC型号选择选型的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统运行可靠，维护使用方便，性能价格比最佳。需要考虑的具体因素如下。1.合理的结构对于工艺固定，环境条件较好，维护较少的场合，PLC选用整体式结构。另外，模块化结构的PLC和整体式结构的PLC可以满足配料控制系统设计的要

18、求。62.功能有强有弱。对于开关控制的工程项目，如果控制速度不高，一般选择低档的PLC、西门子的S7-200系列机或欧姆龙的COM1。3.统一模型PLC的结构分为整体式和模块化。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，封装在一个外壳里，省去了插件环节，所以体积小，价格便宜。但由于整体结构的PLC功能有限，只适用于控制要求简单的系统。大型控制系统一般采用模块化结构，这样功能容易扩展，比整个控制系统更加灵活。大型企业在选择PLC时，要尽量做到型号统一。由于是同一型号的PLC，其模块可以互相使用，方便备件的购买和管理；另外，功能和编程方法统一，有利于技术人员的培训；一般使用外接设备也

19、有利于资源共享。如果配备上位机，可以将各个独立系统的多个PLC连接成一个多级分布式控制，相互通信，集中管理。物料控制系统的控制要求相对简单，选用整体结构的PLC。4.是在线编程吗？PLC的特点之一就是灵活性。当被控设备的工艺过程发生变化时，只需用编程器修改程序就能满足新的控制要求，给生产带来了极大的方便。PLC编程可分为离线编程和在线编程。离线编程PLC，其主机和编程器共享离线编程的配料控制系统。2.1.2 PLC容量选择PLC的容量包括两个方面:一是I/O点数；第二，用户记忆的容量(字数)。除满足控制要求外，PLC的容量选择应留有适当的备用余量。根据经验，在选择存储容量时，余量一般为实际需要

20、的10% 25%。对于开关控制系统，存储器中的字数是开关I/O乘以8；对于具有模拟控制功能的PLC，所需的存储字数为模拟存储单元数乘以100。通常，一条逻辑指令占用一个字的内存。定时、计数、移位、算术运算和数据传输等指令占用两个字的内存。各种指令存储器的字数请参考PLC产品使用说明书。I/O点也应该有适当的余量。目前由于I/O点多的PLC价格也较高，如果备用I/O点太多，成本会增加。根据被控对象输入信号和输出信号的总点数，并考虑到将来的调整和扩展，I/O点数通常为实际需要的10% 15%。2.1.3简述PLC在应用和使用中应注意的问题。一.简介多年来，可编程控制器(以下简称PLC)从出现到现在

21、，实现了从接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能由弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用范围从小到大，实现了从单一设备的简单控制到胜任运动控制、过程控制、分布式控制的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机界面、网络等方面的能力都有了很大的提高，已经成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越重要的作用。2二、PLC的应用领域目前，PLC在国外已广泛应用于各个行业，如钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等。其用法主要分为以下几类:1.开关量的逻辑控制代替传统的继电器电路，可以实现逻辑控制和顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控

22、和自动化生产线。6如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.工业过程控制在工业生产过程中，有一些温度、压力、流量、液位、速度等连续变化的量(即模拟量)。PLC利用相应的A/D、D/A转换模块和各种控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一种广泛应用于一般闭环控制系统的调节方法。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。3.运动控制PLC可用于控制圆周运动或直线运动。一般采用专用的运动控制模块，如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛应用于各种机器、机床、机器人、电梯等场合。4.数据处理PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数

23、运算和逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位操作等功能。，并能完成数据收集、分析和处理。数据处理一般用于一些大型控制系统，如造纸、冶金、食品工业等。5.通信和网络PLC的通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在所有的PLC都有通讯接口，所以通讯非常方便。三、PLC的应用特点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。由于PLC采用现代大规模集成电路技术，严格的生产工艺，先进的抗干扰技术，因此具有很高的可靠性。与同规模的继电器接触器系统相比，由PLC组成的控制系统将电气接线和开关触点减少了几百倍甚至几千倍，从而大大减少了故障

24、。此外，PLC具有硬件故障自检功能，当故障发生时，可发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编写外围设备的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也能受到故障自诊断的保护。这样，整个系统将高度可靠。72.设施齐全，功能完善，适用性强。到目前为止，PLC已经形成了各种规模的系列产品，可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能，大多数PLC还具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。各种功能单元大量涌现，使得PLC渗透到位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。随着PLC通讯能力的增强和人机界面技术的发展，用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎。

25、PLC是工矿企业的工业控制设备。其界面简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。4.该系统的设计具有工作量小、维护方便、易于改造等优点。用PLC存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，缩短了控制系统的设计和建设周期，日常维护更容易。更重要的是，它使得同样的设备通过改变程序来改变生产工艺成为可能。这特别适用于多品种、小批量生产的场合。四、PLC的应用优势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。由于PLC采用现代大规模集成电路技术，严格的生产工艺，先

26、进的抗干扰技术，因此具有很高的可靠性。2.设施齐全，功能完善，适用性强。到目前为止，PLC已经形成了大、中、小规模的系列产品。可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能，大多数现代PLC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，是工矿企业的工业控制设备。其界面简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号和表达方式与继电器电路图相当接近，只需少量PLC的开关逻辑控制指令就能方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、计算机原理、汇编语言的人使用计算机进行工业控制打开了方便之门。4.系统设计建设工作量小，维

27、护方便，改造容易。用PLC存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，缩短了控制系统的设计和建设周期，维护更容易。更重要的是，可以通过改变程序来改变同一设备的生产工艺。这非常适合多品种小批量生产的场合。5.体积小、重量轻、能耗低6.硬件齐全，使用方便，适应性强。2 . 1 . 3 I/o模块的选择PLC是一种工业控制系统，其控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系在于，通过I/O接口模块可以检测到被控生产过程的各种参数，这些现场数据可以作为控制器控制被控对象的依据。同时，控制器通过I/O接口模块将控制器的处理结果发送给工业生产过程中的被控设备

28、，驱动各种执行机构实现控制。外部设备或生产过程中有各种信号等级，各种机构要求的信息等级也是如此。PLC的CPU处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块需要实现这种转换。PLC从现场采集的信息和输出到外部设备的控制信号需要经过一定的距离。为了保证这些信息的正确性，PLC的I/O接口模块具有良好的抗干扰能力。根据实际需要，PLC有多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择和使用。1.确定I/O点的数量I/O点的确定应充分考虑余量，以便于功能的扩展。对于一个被控对象，由于控制方式不同或编程级别不同，I/O点的数量可能不同。2.

29、开关输入输出标准I/O接口用于与传感器和开关(如按钮、限位开关等)进行数据传输。)和控制(开/关)装置(如指示灯、报警器、电机启动器等。)典型的AC I I/O信号为24 240 V(交流)，DC I/O信号为5 24 V (DC)。3.选择开关输入模块主要从以下两个方面考虑:一是根据现场输入信号与PLC输入模块的距离选择电平。一般24V以下的电压属于低电平，其传输距离不宜太远。比如12V电压模块一般小于10m，距离较远的设备选择电压较高的模块更可靠。二是高密度输入模块，如32点输入模块，可同时开启的点数取决于输入电压和环境温度。一般情况下，同时连接的点数不得超过总输入点数的60%。4.在选择

30、开关输出模块时，要考虑以下三个方面:一是输出方式的选择。输出模块有三种输出模式:继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。其中，继电器具有输出价格低、应用电压宽、导通压降小、承受瞬时过压过流能力强、隔离等优点。但继电器有触点，寿命短，响应速度慢，适用于动作不频繁的交流/DC负荷。驱动感性负载时，最大开关频率不得超过1Hz。晶闸管输出(AC)和晶体管输出(DC)都是无触点开关输出，适用于频繁通断的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生很高的背压，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，不能直接驱动输出模块，则应增加中间放大环节。对于容性负载和热敏电阻

31、负载，考虑到接通时的冲击电流，应留有足够的余量。第三是允许同时连接的输出点数量。在选择输出点数时，不仅要计算一个输出点的驱动能力，还要计算整个输出模块的满载能力，即输出模块同时连接的点的总电流值不应超过模块规定的最大允许电流值。电源模块的选择一般来说，选择电源时只需考虑输出电流。电源的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、特殊模块等的消耗电流之和。以下步骤是选择电源的一般规则:1.确定电源的输入电压；2.将帧中每个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加上以下电流:(1)如果帧中有处理器，则添加处理器的最大电流值；(2)当框架中

32、有远程适配器模块或扩展的本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。4.如果框架中有一个空槽用于将来扩展，您可以执行以下操作；(1)列出未来需要扩展的I/O模块所需的背板电流；(2)将所有扩展I/O模块的总背板电流值与步骤进行比较。5.框架内是否有空槽供电源使用，否则，将电源安装在框架外。6.根据确定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。随着PLC技术的发展，PLC产品的种类越来越多，功能也越来越完善。PLC的种类很多，结构、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等等都不一样。当然，它们的应用场合也有所不同。因此，选择合理的PLC对提高PLC控制系统的技术经济指标具

33、有重要意义。因此，在选择型号时，我们不仅要满足其功能要求和维护考虑:(1)合理的结构形式(2)安装方法的选择(3)等效功能要求。(4)系统可靠性要求2.2 PLC I/o点的分布2.2.1分析原则通过分析控制任务，如果不考虑输出显示，总共需要5个数字输入和7个数字输出。CPU型号可以是S7-200PLC的CPU224(本机有14路数字输入和10路数字输出)。由于系统需要显示灌装量，输出上限为1600，可以用4个带解码电路的BCD数码管显示灌装量，这样就需要另外一个16点数字输出。可以使用两个数字输出扩展模块EM22(DC24V)或一个数字输入/输出混合扩展模块EM233(DI16/DO16*D

34、C24V)。SL1(L)、SL2(I)和SL3(H)是三个液位传感器，在液体被淹没时连接。入口阀q 0.1和q 0.2分别控制A液和B液的入口，出口阀Q0.3控制混合液的出口。本系统使用的输入输出设备的I/O分配如表2-1所示。表2-1输入输出设备的输入输出分配表投入输出I1.0开始按钮SB1问题0.1液体电磁阀Y1I1.1停止按钮SB2问题0.2b液体电磁阀Y2I1.2低液位传感器SL1问题0.3液体混合电磁阀Y4I1.3中液位传感器SL2Q0.0搅拌电机接触器I1.4高液位传感器SL32 . 2 . 2 PLC的I/O接线图根据表2-1中的输入输出设备和I/O点分配表，画出图2-1中的主I

35、/O接线图如下:启动按钮SB1和停止按钮SB2分别由I1.0和I1.1控制。图2-1输入/输出接线图2.3主电路设计根据以上选用的CJX1-220V接触器、DZ47-63系列小型断路器、JR16B-60/3D热继电器、Y90S-6/0.75KW电机，可绘制出如图2-2所示的硬件电气原理图。在该设计中，混合液体的混合由马达M启动.具有短路保护、过载保护等功能。，短路保护由FU熔断器实现，过载保护由FR热继电器实现。图2-2主电路2.4搅拌机控制系统示意图本设计用于两种液体的混合和搅拌控制，其组成和要求如下:1.初态开始排放混合液体的阀门Y4将在延迟10S后自动关闭。开始操作按下启动按钮SB1，液

36、体装置按以下顺序开始工作:(1)当液体入口阀Y1打开时，液体A流入容器，液面上升。(2)当液面上升到SL2(I)时，进液阀Y1关闭，液体A停止流入。同时，液体入口阀Y2打开，液体B开始流入容器。(3)当液位上升到SL3(H)时，进液阀Y2关闭，B液停止流入，同时搅拌电机开始工作。(4)搅拌电机定时搅拌60S时，制动停止搅拌，同时开启Y4，液面开始下降。(5)当液位下降到SL1(L)时，开始计时10秒，然后关闭排水阀Y4，自动开始下一个循环。3.停止操作在操作中，如果按下停止按钮SB2，设备不会立即停止，而是在当前工作循环完成后停止。如图2-3所示，SL1(L)、SL2(I)和SL3(H)是三个

37、液位传感器，在液体被淹没时连接。进液阀Y1和Y2分别控制A液和B液的进液，出液阀Y4控制混合液的出液。图2-3搅拌系统示意图第三章混音器软件设计3.1编程的一般方法经验设计方法经验设计法也叫试错法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择和组合。这种方法对于一些简单控制系统的设计更为有效，可以得到快速而简单的结果。经验设计法的具体步骤如下:1.确定输入/输出电器；2.确定输入输出点数，选择PLC型号，分配I/O；3.制作系统动作工程流程图；4.选择PLC指令，编写程序；5.编写其他控制要求；把每个环节写的程序连接起来，也就是得到一个符合控制要求

38、的程序。逻辑设计方法许多工业控制电路是由继电器等电气元件实现的。而继电器和交流接触器的触点只有两种状态，即开和关。因此，用“0”和“1”的逻辑代数来设计电气控制电路是完全可能的。这种方法是按照数字电子技术中的逻辑设计方法来设计PLC程序，用逻辑表达式来描述问题。得到逻辑表达式后，根据逻辑表达式画一个梯形图。顺序设计方法对于那些按动作顺序控制的系统，非常适合用顺序控制设计方法编程。顺序控制方法具有很强的规律性。虽然编程相当长，但程序结构清晰，可读性强。用顺序控制设计方法编程时，功能图是一个非常重要的工具。功能图可以清楚地显示系统各工作步骤的功能、步骤之间的转换顺序及其转换条件。功能图由流程步骤、

39、有向线段、转换和动作组成。在使用它时，它有一些规则，如下:1.一步一步必须通过转移来分离；2.转移和转学必须分步骤进行；3.Transfer和step由有向线段连接，画顺序功能图的法线方向是从上到下或从左到右。按正常顺序画时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。4.在顺序功能图中至少有一个初始步骤。3.2 PLC控制相关流程图控制流程图混合器的控制是复杂的。为了满足控制要求，电梯在接收用户信号的同时，要不断地处理各种定时信号。液体搅拌的循环过程如下:开阀Y1-关阀Y1-开阀Y2-关阀Y2-搅拌出液时关阀Y4-停止一个循环。同时，在编程过程中应遵循时序原则。系统的软件流程图如图3-1所示:图3

40、-1程序流程图3.3可编程控制器的梯形图标准梯形图语言也是我们最常用的语言，它具有以下特点1.它是一种图形语言，由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组成。左右竖线称为左右母线。2.梯形图中的触点(接点)只有常开和常闭。触点可以是PLC输入点的开关或PLC继电器的触点或寄存器和计数器的状态等。3.梯形图中的触点可以任意串联或并联，但线圈只能并联不能串联。4.一些继电器、计数器、寄存器等。不能直接控制外部负载，只能为CPU做出中间结果。5.PLC根据周期扫描事件，并沿着梯形图顺序执行它们。同一扫描周期的结果保留在输出状态寄存器中，因此输出点的值可以用作用户程序中的一个条件。功

41、能左绘图输入和右绘图输出。根据图3-1的流程图，分析并绘制出如图3-2所示的梯形图。图3-2梯形图梯形图分析:1.初态当装置投入运行时，关闭进液阀QO.1和QO.2，打开出液阀q 0.3 10秒，将容器内的残液排出，然后关闭。2.开始行动按下启动按钮SB1，液体装置按以下顺序开始工作:(1)当进液阀QO.1打开时，液体A流入容器，液面上升。(2)当液位上升到SL2(I)时，进液阀QO.1关闭，液体A停止流入。同时，进液阀QO.2打开，液体B开始流入容器。(3)当液位上升到SL3(H)时，进液阀QO.2关闭，B液停止流入，同时搅拌电机开始工作。(4)搅拌电机定时搅拌60S时，制动停止搅拌，同时开

42、启QO.3，液面开始下降。(5)当液位不能下降到SL1(L)时，开始计时10秒，然后关闭排水阀QO.3，自动开始下一个循环。3.停止操作在操作中，如果按下停止按钮SB2，当整个循环结束时，即当要填充的液体排出时，切断Y4，停止连接Y1，停止Y1，并停止工作。第四章系统常见故障的分析与维护为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产中需要准确地估计设备消耗和元器件设备的故障点，也就是说需要知道整个系统的哪些部分最容易出现故障，以便采取措施。4.1常见系统故障的分析与维护3系统故障一般指整个生产控制系统的总故障，分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括CPU、主机箱、扩展机箱、

43、I/O模块以及相关网络和外部设备。现场控制设备包括I/O端口和现场控制和检测设备，如继电器、接触器、阀门、电机等。4.2系统故障分析和处理4 . 2 . 1 PLC主机系统故障分析及处理PLC系统最容易出现故障的地方一般在供电系统。当电源连续工作并散热时，电压和电流的波动和冲击是不可避免的。系统的总线损坏主要是因为现在大部分PLC都是插件结构。长期使用插件模块会造成局部印制板或底板，连接器接口等地方非常不好。在空气温度变化和湿度变化的影响下，母线的塑料老化和接触点的氧化是系统母线损耗的原因。因此，在设计和处理系统故障时，应考虑空气、灰尘、紫外线等因素对设备的损害。目前PLC的主存多采用可擦写R

44、OM，其使用寿命主要与制造工艺有关，还有背板的电源和CPU模块的工艺水平。目前PLC的CPU只使用高性能处理芯片，故障率已经大大降低。对于PLC主机系统故障的预防和处理，主要措施是提高集控室的管理水平，增加散热措施，定期除尘，使PLC的外部环境满足其安装运行要求；同时系统维护就是严格按照操作进行操作，谨防损坏主机系统。4 . 2 . 2 PLC I/O口系统故障分析及处理PLC最大的弱点就是I/O口。PLC的技术优势在于它的I/O口。在主机系统技术水平差不多的情况下，I/O模块是PLC性能的关键部件，因此也是PLC损坏的突出环节。要减少I/O模块的故障，就必须减少外部干扰的影响。第一，一定要根

45、据它的要求来使用。不要随意减少其外部保护设备。其次，分析主要干扰因素，隔离或处理主要干扰源。4.2.3现场控制设备的故障分析和处理在整个过程控制系统中，现场最容易出现故障，主要有以下几个方面:1.第一类故障点在继电器和接触器。在PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗最大的是各种继电器或空气开关。主要原因，除了产品本身，就是现场环境比较恶劣，接触器触点容易着火或氧化，进而发热变形，直至无法使用。因此，要减少此类故障，应尽量选用高性能继电器，改善元器件的使用环境，减少更换频率，以降低其对系统运行的影响。2.第二类故障大多发生在阀门和其他设备上。由于这类设备的关键执行部件采用电动执行机构来推拉阀门

46、或闸门的位置，机械、电气、液压等环节不到位就会产生误差或故障。长期使用和缺乏维护，机械和电气故障是故障的主要原因。因此，需要在系统运行时加强对此类设备的巡视检查，发现问题及时处理。3.第三类故障点是传感器和仪表，一般反映在控制系统中的异常信号上。安装这类设备时，信号线的屏蔽层应一端可靠接地，并尽可能与电源电缆分开敷设，尤其是干扰较大的变频器输出电缆，应在PLC部门进行软件滤波。这类故障的发现和处理也与日常检查有关，发现问题要及时处理。4.3系统抗干扰的分析与维护由于PLC是专门为工业生产环境设计的设备，所以可以直接在工业环境中使用，无需采取特殊措施。但是，如果工作环境过于恶劣，如强干扰，PLC

47、可能会造成错误的输入信号；操作错误的结果；产生错误的输出信号；如果造成误动作，就不能保证控制系统的正常安全运行。因此，为了提高控制系统的可靠性，有必要在设计中采取有效的抗干扰措施。外部干扰的主要来源是:1.电源干扰电源的波动会干扰电源电压中的高次谐波。2.感应电压的干扰PLC附近大容量设备启停时电磁感应产生的干扰；其他设备或空气中的强电场通过分布电容接入PLC造成的干扰。3.输入和输出信号的干扰输入设备的输入信号线之间的寄生电容引起的差模干扰和输入信号线之间的共模干扰；在负载感应的情况下，输出信号受到分合闸时产生的突变电流和分合闸时产生的反向感应电势的干扰，从而与电磁接触器的触点产生电弧。4.

48、外部布线干扰电缆选择不合理，信号绝缘降低，安装布线不合理造成的干扰。提高PLC控制系统抗干扰性能的措施：(1)科学选材；(2)选择高性能电源，抑制电网干扰；(3)正确选择触点，改进接地系统；(4)机柜合理选线布线，减少干扰。结论本设计主要阐述了搅拌机的自动控制，实现了液体混合搅拌的全过程:即进料、搅拌、出料的自动控制。该系统结构简单，运行稳定可靠。采用西门子S7-200 PLC，设计了控制程序。毕业设计虽然繁杂，但我的收获更丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选型标准，各种继电器的安装方法，都是随着设计的深入而熟悉并学会应用的。和老师的交流也让我从各个角度对设计有了新的认识，对自己提出了新的要求。由于客观条件的限制，在本次设计中，没有通过编程器向PLC发送指令程序，而是对系