PLC液體混合裝置控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

-.z.---.可修編.成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生周曉陽班級(jí)**1203010215專業(yè)自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)題目液體混合裝置控制的模擬評(píng)語組長簽字：成績(jī)?nèi)掌?0年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生班級(jí)**課程設(shè)計(jì)題目液體混合裝置控制的模擬實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)；2、液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3、液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；4、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析；5、編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第19周：查閱相關(guān)資料、了解設(shè)計(jì)容，完成硬件設(shè)計(jì)。第1-2天：1深入了解課程設(shè)計(jì)容及任務(wù)。2查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。第3-5天:1通過相關(guān)資料，明確完善設(shè)計(jì)方案。2完成硬件設(shè)計(jì)，選擇PLC型號(hào)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖、列出I/O分配表，設(shè)計(jì)I/O接線圖。第20周：完成軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行調(diào)試第1-2天：完成軟件設(shè)計(jì)，利用STEP7-Micro/WIN進(jìn)行梯形圖或指令表設(shè)計(jì)。第3天：對(duì)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行調(diào)試。第4天：課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第5天：針對(duì)所完成課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長：201年月日-.z.摘要PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計(jì)算機(jī)。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備，使得攪拌過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機(jī)械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過組態(tài)，可直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：PLC，液位傳感器，定時(shí)器目錄一引言2二系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理22.2系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求22.3系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)2三液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)23.1硬件的選型23.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取2液位傳感器的選擇2攪拌電機(jī)的選擇23.2PLC的I/O分配表23.3PLC的I/O接線圖I四液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)24.1編程軟件的介紹24.2程序設(shè)計(jì)2五系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析2六總結(jié)錯(cuò)誤！未定義書簽。七參考文獻(xiàn)2-.z.一引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各種工業(yè)自動(dòng)化的不斷升級(jí)，對(duì)于工人的素質(zhì)要求也逐漸提高。在生產(chǎn)的第一線有著各種的自動(dòng)加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合在加工，是其中最為常見的一種。在工藝加工最初，把多種原料再合適的時(shí)間和條件下進(jìn)行需要的加工以得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進(jìn)行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對(duì)順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動(dòng)化操作，但這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。實(shí)際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。在生產(chǎn)過程、科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，可編程序自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣泛的,因此,了解和學(xué)習(xí)這些重要技術(shù)對(duì)高校自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生來說,已是必不可少。摻混PLC控制系統(tǒng)這個(gè)課題具有其重要的意義。本課題摻混PLC控制系統(tǒng)，其目的就是以PLC為核心，配合智能儀表，完成系統(tǒng)功能控制，狀態(tài)顯示，信息檢測(cè)和報(bào)警硬件組建所需要的PLC和傳感器等元件的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)摻混的自動(dòng)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)功能和顯示功能。用PLC對(duì)摻混進(jìn)行控制，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、服務(wù)功能增強(qiáng)、系統(tǒng)的可靠性大大提高，且節(jié)省了成本，使摻混系統(tǒng)的性能價(jià)格比提高。二系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理液體混合裝置控制的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖：圖2.1模擬實(shí)驗(yàn)面板圖此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開關(guān)來模擬，啟動(dòng)、停止用動(dòng)合按鈕來實(shí)現(xiàn)，液體A閥門、液體B閥門、混合液閥門的打開與關(guān)閉以及攪勻電機(jī)的運(yùn)行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點(diǎn)亮與熄滅來模擬。2.2系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進(jìn)料、混合、卸料的功能，控制要求如下：本裝置為兩種液體混合模擬裝置，SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，液體A、B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機(jī)，控制要求如下：初始狀態(tài):裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體A、B閥門關(guān)閉，混合液閥門打開20秒將容器放空后關(guān)閉。啟動(dòng)操作:按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規(guī)律操作：液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，攪勻電機(jī)開始攪勻。攪勻電機(jī)工作6秒后停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。停止操作:按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。2.3系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)通過PLC接收液位傳感器的信號(hào)，然后控制電磁閥的開關(guān)，以及電動(dòng)機(jī)對(duì)兩種溶液的混合攪拌，并一直重復(fù)這個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)液體混合裝置控制的模擬過程。測(cè)量液位傳感器信號(hào)測(cè)量液位傳感器信號(hào)控制控制液體混合液體混合裝置PLC液體進(jìn)出電機(jī)電磁閥液體進(jìn)出電機(jī)電磁閥攪拌攪拌液體圖2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖三液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1硬件的選型3.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取模擬實(shí)驗(yàn)中，最主要選取的是可編程邏輯控制器PLC，本課題選取西門子S7-200PLC。SIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。1.CPU單元設(shè)計(jì)：集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU226分別輸出280，400mA?？捎米髫?fù)載電源。2.不同的設(shè)備類型：CPU221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。3.本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)：CPU221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)。CPU226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。4.中斷輸入：允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。5.高速計(jì)數(shù)器（1）CPU221/222：4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器。（2）CPU224/226：6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。（3）CPU222/224/226：可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。（4）模擬電位器：CPU221/2221個(gè)。CPU224/2262個(gè)。（5）脈沖輸出：2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。（6）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^程進(jìn)行時(shí)間控制。（7）EEPROM存儲(chǔ)器模塊（選件）：可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。（8）電池模塊：用于長時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。液位傳感器的選擇本課題選用LSF-2.5型液位傳感器。其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液面時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1.工作壓力可達(dá)2.5Mpa；2.工作溫度上限為125；3.觸點(diǎn)壽命為100萬次℃；4.觸點(diǎn)容量為70W；5.開關(guān)電壓為24VDC；6.切換電流為0.5A。攪拌電機(jī)的選擇選用EJ15-3型電動(dòng)機(jī)。其中“E”表示電動(dòng)機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計(jì)序號(hào)，3為最大工作電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。1.額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；2.電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m。工作溫度-15~40℃/濕度≤90%；3.EJ15系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。3.2PLC的I/O分配表輸入/輸出接線列表：面板SB1SB2SL1SL2SL3YV1YV2YV3YKMPLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3表3.2I/O分配表SB13.3PLC的I/O接線圖SB1YV1Q0.0I0.0YV1Q0.0I0.0SB2SB2YV2Q0.1I0.1YV2Q0.1I0.1SL1Q0.2I0.2S7-200SL1Q0.2I0.2YV3Q0.3I0.3CPU226YV3Q0.3I0.3SL2SL2攪拌機(jī)M攪拌機(jī)MI0.4SL3SL3AC220VAC220VDC24VDC24VDC24VDC24V圖3.3PLC外部接線圖四液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件的介紹STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATICS7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)控等容。基本功能：STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能。1.在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。2.在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。3.在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。4.對(duì)用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。5.設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。4.2程序設(shè)計(jì)本課題采用可編程控制器梯形圖作為編程語言，標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點(diǎn)：1.它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。2.梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。3.部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU部使用。4.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。5.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。本課題程序如下：SQ0.31RQ0.01SQ0.11SQ0.0M10.2M10.3M10.3M10.0T38M20.01SM20.0M10.0M11.3I0.4M11.2M11.3I0.4I0.3M10.3PM10.2PI0.2M10.1M10.0PI0.1I0.0網(wǎng)絡(luò)1SQ0.31RQ0.01SQ0.11SQ0.0M10.2M10.3M10.3M10.0T38M20.01SM20.0M10.0M11.3I0.4M11.2M11.3I0.4I0.3M10.3PM10.2PI0.2M10.1M10.0PI0.1I0.0網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)6網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)7網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)8網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)9網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)10網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1111網(wǎng)絡(luò)12網(wǎng)絡(luò)13網(wǎng)絡(luò)14網(wǎng)絡(luò)15網(wǎng)絡(luò)16網(wǎng)絡(luò)17網(wǎng)絡(luò)18網(wǎng)絡(luò)19網(wǎng)絡(luò)20網(wǎng)絡(luò)21網(wǎng)絡(luò)22TON100msPT+60+60INT37M11.21RM20.1T381SM20.1M11.21RQ0.2T381SQ0.2M11.4M11.5M12.4Q0.3M11.4M11.5M12.4Q0.3M12.4Q0.3100msTONPTINT37Q0.31RQ0.3RT371Q0.1M10.2網(wǎng)絡(luò)12網(wǎng)絡(luò)13網(wǎng)絡(luò)14網(wǎng)絡(luò)15網(wǎng)絡(luò)16網(wǎng)絡(luò)17網(wǎng)絡(luò)18網(wǎng)絡(luò)19網(wǎng)絡(luò)20網(wǎng)絡(luò)21網(wǎng)絡(luò)22TON100msPT+60+60INT37M11.21RM20.1T381SM20.1M11.21RQ0.2T381SQ0.2M11.4M11.5M12.4Q0.3M11.4M11.5M12.4Q0.3M12.4Q0.3100msTONPTINT37Q0.31RQ0.3RT371Q0.1M10.2五系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析1.調(diào)試（1）調(diào)試過程：運(yùn)用調(diào)試程序進(jìn)行系統(tǒng)靜調(diào)。模擬兩種液體混合裝置的操作過程，對(duì)控制程序作一些改動(dòng)，使之變成可連續(xù)運(yùn)行的調(diào)試程序。具體作法如下：運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32編程軟件，使PLC進(jìn)入運(yùn)行方式后：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，攪勻電機(jī)開始攪勻。攪勻電機(jī)工作6秒后停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。當(dāng)按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。（2）調(diào)試結(jié)果模擬示意圖圖5.1啟動(dòng)示意圖圖5.2液面到達(dá)SL2時(shí)示意圖圖5.2液面到達(dá)SL1時(shí)示意圖圖5.2放出混合液體時(shí)示意圖2.結(jié)果分析基于以上設(shè)計(jì)與調(diào)試，兩種液體混合裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本結(jié)束。測(cè)試結(jié)果滿足課題給定要求。結(jié)束語此次機(jī)plc課程設(shè)計(jì)是非常難得的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次對(duì)“多種液體自動(dòng)混合裝置的PLC控制”的設(shè)計(jì)使我擺脫了單純理論學(xué)習(xí)的狀態(tài)和眼高手低的毛病，使我了解到PLC的重要性。在此次計(jì)中，我們遇到了許多困難，通過對(duì)自身的查找，