工业混合搅拌系统的PLC控制

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二、项目设计目的及技术要求2.1项目设计要求⑴控制要求：①按下启动按钮，自动进A料→A料料位达到（由中液位传感器S2(常开触点）检测）→自动停止A料，同时自动进B料→总料位达到（由高液位传感器S3(常开触点）检测）→停止进B料→定时搅拌5S→排料→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→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。②按下停止按钮，混合工序自动停止。⑵程序设计要求：①用线性化编程的方法来实现上述控制要求。②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。③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、PLC编程元件的地址分配、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PLC各模块安装顺序将其在STEP7软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：3.1.2PLC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：预设地址分配表：I/O量编号地址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，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。3.2.1PLC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表3.13-3FC1变量声明表表3.13-4FC2变量声明表表3.13-5FC3变量声明表3.2.2线性化程序线性化编程实现设计内容的程序以及其注释如下所示：OB1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料进去罐内中液位时，停止A料进入，并开始进B料。当达到高液位传感器检测到高液位，停止进B料同时搅拌。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内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，FC3。FC1程序FC2程序FC3程序3.3上位计算机监控设计——组态王3.3.1新建工程3.3.2对工业搅拌系统进行画面设计3.3.3定义数据词典3.3.4创建动画连接在创建动画连接的时候，需要写些简单的函数。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，中液位传感器处指示灯亮，A指示灯灭，进B料B处指示灯亮，直至B料进至高液位处，高液位传感器处指示灯亮，停止进B料。定时搅拌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——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，从而达到优化方案。最难的是调试了，在老师和同学的帮助下，完成的设计达到了预定的要求。同时，通过这次设计，我们在各个方面都有了很大的提高，特别是在理论和实践结合方面使我们受益匪浅，使大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高。在设计的过程中培养了我们的分析能力，动手能力，使得我们学会了有不懂的地方积极主动的去动手查找资料解决难题，我们学会了认真，专心更有恒心去做一件事情，因而在我们以后的生活和工作中才能经得起时间和实践的考验。同时也非常感谢老师和同学在我们设计过程中的帮助，因为你们我们才得以解决设计过程中出现的问题，使我受益良多,也为我即将面临的工作奠定了很好的基础。五、参考文摘[1]柳春生编著、电器控制与PLC（西门子S7-300机型）、——北京：机械工业出版社、2010.2[2]李晓宁编著、例说西门子PLCS7-200、——北京：人民邮电出版社、2008.6[3]孙承志、徐智、张家海、吉顺平编著西门子S7-200/300/400PLC基础与应用技术、——北京：机械工业出版社、2009.1[4]魏志清编著可编程控制器应用技术、——北京：电子工业出版社、2001.7[5]万太富、蔡春伟、孙明健、S7-200PLC原理及应用系统设计、——北京机械出版社、2007.6[6]边春元

宋崇辉

任双艳《S7-300\400PLC梯形图与语句表编程》

北京

机械工业出版社

2009.4[7]李红萍王银锁《工控组态技术及应用:组态王》西安西安电子科技大学出版社第1版2011.8课程设计评分表评分项目评分成绩1．选题合理、目的明确（10分）2．