多種液體混合plc控制方案設(shè)計(jì)書(shū)-河南工業(yè)大學(xué)

1、內(nèi)容摘要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(shuō)它是一種用程序來(lái)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(guò)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(guò)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)

2、鍵詞：液體混合裝置； PLC；液位傳感器；定時(shí)器目錄第1章前言 11.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 11.2 控制要求 1第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 總體方案論證 32.2 系統(tǒng)硬件配置 42.3 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 6第 3 章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 主電路的設(shè)計(jì) 73.2 確定 I/O 數(shù)量，選擇 PLC類型 73.3I/O 點(diǎn)的分配與編號(hào) 83.4 控制流程圖 83.5 I/O接線圖 103.6 控制程序梯形圖 113.7 控制程序語(yǔ)句表 133.8 程序調(diào)試 15結(jié)論 19設(shè)計(jì)總結(jié) 20謝辭 21參考文獻(xiàn) 22第1章前言1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代

3、的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。但是由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以至現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必是擺在我們眼前的一大課題，借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC 的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式，而多種

4、液體混合裝置的控制更常見(jiàn)于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見(jiàn)于化學(xué)工業(yè)中，便于學(xué)以致用。利用西門子 PLC的 S7-200 系列設(shè)計(jì)兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)之前將容器中的液體放空，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB1后，電磁閥 YV1通電打開(kāi)，液體 A 流入容器。當(dāng)液位高度達(dá)到 I 時(shí)，液位傳感器 I 接通，此時(shí)電磁閥 YV1斷電關(guān)閉，而電磁閥 YV2通電打開(kāi)，液體 B 流入容器。當(dāng)液位達(dá)到 H 時(shí)，液位傳感器 H 接通，這時(shí)電磁閥 YV2斷電關(guān)閉，同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) M攪拌。 1 分鐘后電動(dòng)機(jī) M停止攪拌，這時(shí)電磁閥 YV3通電打開(kāi)，放出混合液去下道工序。當(dāng)液位高度下降到L 后，再延時(shí) 2s 電

5、磁閥 YV3斷電關(guān)閉，并同時(shí)開(kāi)始新的周期。需要完成的內(nèi)容有：編寫輸入輸出對(duì)照表, 包括信號(hào)名稱、外部元件號(hào)、內(nèi)部繼電器號(hào)；繪制 PLC外部接線圖；繪制功能流程圖；編寫、調(diào)試梯形圖或語(yǔ)序表。1.2 控制要求該溶液混合裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3-1 所示，該裝置有三個(gè)液位傳感器： L 為低液位傳感器， I 為中液位傳感器， H 為高液位傳感器。當(dāng)液位到達(dá)某傳感器的位置時(shí)，該傳感器就會(huì)發(fā)出 ON信號(hào)，若低于傳感器位置時(shí)，傳感器就變?yōu)?OFF狀態(tài)。圖 1-1液體混合裝置結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)有三個(gè)電磁：YV1為注入 A 液體電磁閥， YV2為注入 B 液體電磁閥， YV3為混合液體輸出電磁閥，當(dāng)電磁閥為ON狀態(tài)時(shí)，

6、閥門打開(kāi)；為OFF狀態(tài)時(shí)，閥門就關(guān)閉，通過(guò)閥門的開(kāi)和閉來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的流入和流出。M為攪拌電動(dòng)機(jī)，當(dāng)繼電器線圈KM得電時(shí)，攪拌電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；當(dāng)繼電器線圈KM失電時(shí)，攪拌電動(dòng)機(jī)停止工作。該系統(tǒng)的初始狀態(tài)為：起動(dòng)攪拌器之前，容器是空的，各閥門關(guān)閉，液位傳感器L、液位傳感器 I 、液位傳感器 H均為 OFF狀態(tài)，攪拌電動(dòng)機(jī)M也處于 OFF狀態(tài)。操作工藝：攪拌器開(kāi)始工作時(shí)，先按下起動(dòng)按鈕，閥門 YV1打開(kāi)，開(kāi)始向容器里注入液體 A，當(dāng)液面到達(dá)傳感器 L 時(shí)，傳感器 L 狀態(tài)變?yōu)?ON、 A液體繼續(xù)注入，直到液面到達(dá) I 時(shí)，傳感器 I 狀態(tài)變?yōu)?ON，使電磁閥 YV1斷電，同時(shí)電磁閥 YV2通電打開(kāi)，即關(guān)閉

7、閥門 YV1，停止注入 A 液體，同時(shí)打開(kāi)閥門 YV2，開(kāi)始注入 B 液體，當(dāng)液面到達(dá)液位 H 時(shí)，關(guān)閉電磁閥YV2，停止注入 B 液體 , 同時(shí)啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)M，電機(jī)開(kāi)始攪拌1min 后，液體均勻，電動(dòng)機(jī)停止攪拌，打開(kāi)電磁閥YV3，放出混合液體。當(dāng)液面低于液位傳感器 L 時(shí)，再過(guò) 2S，待容器中的混合液體全部放空后，關(guān)閉電磁閥YV3，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)始新的循環(huán)周期。若在工作中按下停止按鈕。攪拌器不會(huì)立即停止工作，只有當(dāng)混合攪拌操作結(jié)束后才能停止工作，即停在初始狀態(tài)。第 2 章總體方案設(shè)計(jì)2.1 總體方案論證本設(shè)計(jì)要求完成兩種溶液混合裝置的自動(dòng)控制，目前在自動(dòng)化控制領(lǐng)域常用的控制方式主要有：繼電器

8、- 接觸器控制系統(tǒng)、可編程序控制器控制、總線式工業(yè)控制機(jī)控制、分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制。對(duì)于兩種溶液混合裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)初步選定采用繼電器 - 接觸器控制和可編程序控制器控制?？删幊绦蚩刂破髋c繼電器- 接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別：繼電器 - 接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使得設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)時(shí)開(kāi)時(shí)閉時(shí)容易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。可編程序控制器的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，主要原因是其大致上沿用了繼電器控制的電路元件和符號(hào)和術(shù)語(yǔ)，僅個(gè)別之處有些不同，同時(shí)信號(hào)的輸入/ 輸出形式及控制功能基本上也相同。但是可編程序控制器與繼電器 - 接觸器控制

9、系統(tǒng)又有根本的不同之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1控制邏輯繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，并利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)有限，每個(gè)繼電器只有4-8 對(duì)觸點(diǎn)，因此其靈活性和可擴(kuò)展性都很差。而PLC采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要想改變控制邏輯，只需改變程序即可，因此PLC常稱為“軟接線”，其靈活性和擴(kuò)展性都很好。2工作方式電源接通時(shí)，繼電器控制線路中的各繼電器同時(shí)都處于受制狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都因某種條件限制不能吸合，因此它屬于并行工

10、作方式。而在PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過(guò)程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的先后順序計(jì)算得出的，因此它屬于串行工作方式。3可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，且觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)受到電弧的損害，并且有機(jī)械磨損，壽命短，因此其可靠性和可維護(hù)性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，其體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高。PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員；還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。4控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)開(kāi)閉動(dòng)

11、作時(shí)間一般在幾十毫秒數(shù)量級(jí)。另外，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。5定時(shí)控制繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，容易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問(wèn)題。而 PLC使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍最小可為 0.001S，最長(zhǎng)幾乎沒(méi)有限制，用戶可以根據(jù)需要在程序中設(shè)置定時(shí)值，然后由軟件來(lái)控制定時(shí)時(shí)間。6設(shè)計(jì)和施工使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)控制工程，其

12、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而且修改困難。工程越大，其弊端越突出。而 PLC完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。從以上幾個(gè)方面的比較可知， PLC在性能上比繼電器 - 接觸器控制系統(tǒng)優(yōu)異，特別是其可靠性、通用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便。并且近年來(lái)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展， PLC的成本在不斷下降。綜合考慮以上各種因素，對(duì)兩種溶液的混合裝置的自動(dòng)化控制選用PLC控制系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)硬件配置本溶液混合裝置控制系統(tǒng)主要硬件為S7 200 系列 PLC。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式

13、，對(duì)每個(gè)程序， CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符號(hào)后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。一個(gè)掃描周期分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。該系統(tǒng)的工作過(guò)程為：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，各控制信號(hào)的狀態(tài)在PLC的輸入采樣階段被存入 PLC內(nèi)部的 I 區(qū)，然后 PLC逐條執(zhí)行程序，在輸出刷新階段將I 區(qū)的狀態(tài)輸出到 Q區(qū)， Q區(qū)的狀態(tài)控制各繼電器線圈，進(jìn)而控制各電磁閥和攪拌電動(dòng)機(jī)的工作。如圖 2-1 為該硬件配置示意圖。本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)能將兩種液體自動(dòng)混合成的控制裝置

14、，兩種液體分別命名為液體 A 和液體 B?；镜挠布M成如表 2-1 。表 2-1設(shè)計(jì)硬件選擇名稱型號(hào)數(shù)量微型計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)1 臺(tái)PLC主機(jī)單元西門子 S7-200 系列1 臺(tái)兩種液體自動(dòng)混合單元配套1 臺(tái)通信電纜配套若干液體混合控制裝置控制的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖如圖2-1 所示，此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，啟動(dòng)、停止用動(dòng)合按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，液體A 閥門、液體B 閥門、混合液閥門的打開(kāi)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(lái)模擬。如圖 2-2 液體混合控制裝置。啟動(dòng)按鈕YV1 電磁閥停止按鈕輸PLC輸YV2 電磁閥入出控制器接接L 液位傳感器YV3電磁閥口口電動(dòng)機(jī) MI 液位傳

15、感器H 液位傳感器圖 2-1 系統(tǒng)組成框圖圖 2-2液體混合控制裝置2.3 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)PLC本身具有體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。此外，PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員；還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。在本設(shè)計(jì)中，除了充分利用PLC自身的高可靠性外，在控制程序編制方面也充分考慮提高系統(tǒng)的可靠性，并提出了以下可靠性要求：（1）在溶液混合裝置工作的過(guò)程中，按下停止按鈕后，必須完成一個(gè)完整的循環(huán)才能停車。（2）在溶液混合裝置工作的過(guò)程中，再次按下啟動(dòng)按鈕該裝置不會(huì)再次啟動(dòng)，必須按下停止按鈕后，才能再次啟動(dòng)。（3）若 PLC在工作

16、過(guò)程中突然斷電，各被控對(duì)象不會(huì)自行動(dòng)作。第 3 章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1攪拌電動(dòng)主電路的設(shè)計(jì)圖 3-1 為該液體混合裝置的攪拌電動(dòng)機(jī)的主電路，根據(jù)設(shè)計(jì)要求該液體混合裝置的主電路需要實(shí)現(xiàn)讓攪拌電動(dòng)機(jī)安全可靠的工作。在主電路中各元器件的功能為：選用組合開(kāi)關(guān)作為電源的引入開(kāi)關(guān)，采用熔斷器用作短路保護(hù)，用接觸器作為欠壓和零壓保護(hù)，用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)。圖 3-1攪拌電動(dòng)機(jī)主電路圖3.2 確定 I/O 數(shù)量，選擇 PLC類型數(shù)量的確定在該控制系統(tǒng)中，輸入信號(hào)有：?jiǎn)?dòng)按鈕輸入信號(hào)、停止按鈕輸入信號(hào)、液位傳感器 L 輸入信號(hào)、液位傳感器I 輸入信號(hào)、液位傳感器H 輸入信號(hào)；輸出信號(hào)有：注入 A 液體

17、信號(hào)、注入 B 液體信號(hào)、混合溶液釋放信號(hào)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所以，該控制系統(tǒng)共有 5 個(gè)輸入信號(hào)， 4 個(gè)輸出信號(hào)。類型的選擇由 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少可將 PLC分成小型 PLC、中型 PLC和大型 PLC。PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和模塊式兩種。整體式 PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。一般小型或超小型 PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。各模塊做成插件式并組裝在一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸并帶有若干插槽的機(jī)架內(nèi)。模塊式 PLC配置靈活，裝配和維修方便，易于擴(kuò)展。一般大中型 PLC都采用這種結(jié)構(gòu)。根據(jù)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)量以及對(duì)該溶液混合裝置控制系統(tǒng)的要求，并為以后擴(kuò)展改造方便，該系統(tǒng)適宜于選擇小型、整體式

18、 PLC，主機(jī)選擇西門子 S7200 系列 CPU222 8DI/6DO。3.3 I/O點(diǎn)地址的分配I/O 信號(hào)在 PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有分配I/O 點(diǎn)地址以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍來(lái)說(shuō)，只有I/O 點(diǎn)地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖，所以只有準(zhǔn)確、合理的進(jìn)行 I/O 地址的分配與編號(hào)，才方便進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)圖 ，表 3-1 所示為該控制系統(tǒng)的 I/O 分配表。表 3-1 I/O 分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼啟動(dòng)信號(hào)常開(kāi)按鈕SB1I0.0輸停止信號(hào)常開(kāi)按鈕SB2I0.1入信L 液位檢測(cè)信號(hào)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ1I0.2號(hào)I

19、液位檢測(cè)信號(hào)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ2I0.3H 液位檢測(cè)信號(hào)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ3I0.4電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線圈 KMKMQ0.0輸出注入 A 液體信號(hào)電磁閥 YV1YV1Q0.1信號(hào)注入 B 液體信號(hào)電磁閥 YV2YV2Q0.2釋放混合液信號(hào)電磁閥 YV3YV3Q0.33.4 控制流程圖控制流程圖可以讓設(shè)計(jì)人員清楚、明了的認(rèn)清該系統(tǒng)的工作過(guò)程。該溶液混合裝置的工作流程如圖 3-2 所示，此溶液混合裝置屬于典型的順序控制。啟動(dòng)電磁閥 YV1 通電打開(kāi)，注入A 液體否是否到達(dá)達(dá)液液位位I？I是電磁閥 YV1 關(guān)閉， 電磁閥 YV2 通電打開(kāi)，注入B 液體否是否到達(dá)液液位位 H？H是關(guān)閉電磁閥YV2 ，電動(dòng)機(jī)M

20、 開(kāi)始攪拌否1min 定時(shí)時(shí)間到？是電動(dòng)機(jī) M 停轉(zhuǎn)，打開(kāi)電磁閥YV3 釋放混合液體否液位降降到到 L?L是延時(shí) 2S，關(guān)閉電磁閥YV3圖 3-2 控制流程圖3.5 元器件明細(xì)表元器件明細(xì)表列出了電氣系統(tǒng)所用的電器元件的名稱、文字符號(hào)和數(shù)目，方便施工人員進(jìn)行元器件的采購(gòu)。表 3-2 為元器件明細(xì)表包含了元器的詳細(xì)信息。表 3-2 元器件明細(xì)表名稱文字符號(hào)數(shù)量常開(kāi)按鈕SB2光電液位傳感器SQ3電磁閥YV3交流接觸器KM1熱繼電器FR1熔斷器FU43.6 I/O接線圖I/O 接線圖是進(jìn)行施工接線的主要技術(shù)文件，圖 3-3 所示為該溶液混合裝置控制系統(tǒng)的 I/O 接線圖。v圖 3-3 I/O 接線圖

21、3.7 控制程序設(shè)計(jì)在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 , 它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。梯形圖語(yǔ)言和布爾助記符語(yǔ)言是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過(guò)擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和應(yīng)

22、用指令等組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，便轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)位指定的存儲(chǔ)器位訪問(wèn)（即 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀操作）。在用戶程序中常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以使用無(wú)數(shù)多次。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果和輸出標(biāo)志位，當(dāng)線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“ 1”時(shí)，“能流”可以到達(dá)線圈，使得線圈得電動(dòng)作，則 CPU將線圈的位地址指定的存儲(chǔ)器的位置為“ 1”，邏輯運(yùn)算結(jié)果為“ 0” 時(shí)，線圈斷電，存儲(chǔ)器的位置為“ 0”。STEP7-Micro/WIN32 軟件是西門子S7-200PLC的開(kāi)發(fā)工具，主要用于開(kāi)發(fā)程序，也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。以下為用STEP7-Micro/WIN32 軟件編制的

23、該控制系統(tǒng)的程序梯形圖。圖 3-4梯形圖梯形圖分析：1. 初始狀態(tài) 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥 QO.1、QO.2關(guān)閉，出液閥 QO.3 打開(kāi) 2 秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。2. 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作：進(jìn)液閥 QO.1打開(kāi)， A 液體流入容器，液位上升。當(dāng)液位上升到 I 處時(shí)，進(jìn)液閥 QO.1關(guān)閉， A 液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥QO.2，B 液體開(kāi)始流入容器。當(dāng)液位上升到 H 處，進(jìn)液閥 QO.2關(guān)閉， B 液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌 1min 后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí) QO.3打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。當(dāng)液位不能下降

24、到L 處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí) 2 秒后關(guān)閉放液閥QO.3，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。3. 停止操作 工作中，若按下停止按鈕 SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷 YV3，不再接通 YV1，停止 YV1，停止工作。3.8 控制程序語(yǔ)句表指令表編程語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符匯編語(yǔ)言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能，具體指令的說(shuō)明可查閱參考文獻(xiàn)1。語(yǔ)句表通常和梯形圖配合使用，互為補(bǔ)充。將該控制系統(tǒng)的梯形圖轉(zhuǎn)化為語(yǔ)句表如下所示：Network 1LDT38O I0.0 O Q0.1 A I0.1 AN I0.4 AN I

25、0.3 AN Q0.3 AN Q0.2 AN Q0.0 = Q0.1Network 2LDI0.3O Q0.2 AN I0.4 AN Q0.3 AN Q0.1 AN Q0.0 = Q0.2 Network 3 LD I0.4 O M0.0 AN Q0.3 = M0.0 TON T37, 600 Network 4LD I0.4 O Q0.0 AN Q0.1 AN T37 AN Q0.2 AN Q0.3 = Q0.0 Network 5 LD T37 O Q0.3 AN T38 AN Q0.1 AN Q0.2 = Q0.3 Network 6 LDN I0.2 AN T38 A I0.0TONT

26、38, 203.9 程序調(diào)試程序調(diào)試有模擬器調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等方法，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際情況使用了STEP 7-Micro/WIN模擬器進(jìn)行了本程序的調(diào)試。西門子S7 200的仿真軟件Simulation1.2版是從西班牙原版1.2 直接漢化過(guò)來(lái)的，支持TD200仿真界面和增減計(jì)數(shù)器等多種指令。調(diào)試方法如下 ：1. 將在Step7Microwin中編譯正確的程序在文件菜單中導(dǎo)出為AWL文件；2. 打開(kāi)仿真軟件，點(diǎn)“配置” - “CPU 型號(hào)”，然后選擇 CPU 222；3. 點(diǎn)“程序” - “載入程序”；4. 選擇 Step 7 MicroWin 的版本；5. 將先前導(dǎo)出的 AWL文件打開(kāi)

27、；6. 點(diǎn)“ PLC” - “運(yùn)行”，開(kāi)始調(diào)試程序；程序具體運(yùn)行情況如下：1按下啟動(dòng)按鈕 SB1，I0.0 為 1，輸出 Q0.1 線圈得電，電磁閥 YV1通電打開(kāi)，開(kāi)始注入 A 液體，如圖 3-5 程序調(diào)試圖 a 所示。2到達(dá)最低液位L 時(shí)， I0.1 為 1，繼續(xù)注入 A 液體。3到達(dá)中液位 I 時(shí)，如圖 3-6 程序調(diào)試圖 b 所示， I0.2 為 1，電磁閥 YV1斷電關(guān)閉，輸出 Q0.2 線圈得電，電磁閥 YV2通電打開(kāi)，開(kāi)始注入 B 液體。4到達(dá)高液位 H 時(shí)，如圖 3-7 程序調(diào)試圖 c 所示， I0.3 為 1，電磁閥 YV2斷電關(guān)閉，輸出 Q0.0 線圈得電，電動(dòng)機(jī) M開(kāi)始工

28、作，開(kāi)始攪拌液體。5 1 分鐘攪拌時(shí)間到，如圖3-8 程序調(diào)試圖d 所示，電動(dòng)機(jī)M 停止工作，同時(shí)Q0.3 線圈得電，電磁閥YV3通電打開(kāi)，開(kāi)始釋放混合液體。6如圖 3-9 程序調(diào)試圖e 所示 , 延時(shí) 2 秒后，待整個(gè)攪拌過(guò)程完成后，該溶液混合裝置才停止工作。7 2 秒后程序自動(dòng)循環(huán)，如圖3-10 程序調(diào)試圖 f 所示。圖 3-5 程序調(diào)試圖a圖 3-6 程序調(diào)試圖b圖 3-7 程序調(diào)試圖c圖 3-8 程序調(diào)試圖d圖 3-9 程序調(diào)試圖e圖 3-10 程序調(diào)試圖f結(jié)論本設(shè)計(jì)主要闡述液體混料罐的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過(guò)程：即進(jìn)料、混料、出料的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門

29、子S7-200 型號(hào) PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。盡管課程設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。與老師的交流溝通也使我從各種角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求由于客觀條件的限制，在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有將指令程序通過(guò)編程器送入PLC，并且還進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和安裝運(yùn)行都無(wú)法完成。若以后條件允許，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。設(shè)計(jì)總結(jié)每一次都非常珍惜大學(xué)期間為數(shù)不多的課程設(shè)計(jì)，這是將理論應(yīng)用于實(shí)踐的最好平臺(tái)。這次的機(jī)電傳動(dòng)與控制

30、課程設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)為即將到來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次練兵，積累了經(jīng)驗(yàn)，所以這次課程設(shè)計(jì)具有的意義更重大。通過(guò)這次實(shí)踐，我對(duì)機(jī)電傳動(dòng)與控制這門課程有了更深層次的理解。為了高質(zhì)量的完成這次課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)真的復(fù)習(xí)了課本中的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、類型與工作原理以及繼電器接觸器控制和PLC控制這些內(nèi)容。掌握了一些常用的繼電器接觸器控制電路，更深層次的了解了PLC的循環(huán)掃描工作方式：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。PLC在現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域中所占的比重越來(lái)越大，這次的設(shè)計(jì)過(guò)程與經(jīng)驗(yàn)為自己以后獨(dú)立進(jìn)行相似自動(dòng)化控制工程提供了依據(jù)，也將幫助自己在以后的設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路。我覺(jué)得沒(méi)有什么是唾

31、手可得的，只有經(jīng)歷辛勤的汗水，才能讓知識(shí)綻放出美麗的花朵。王老師的指導(dǎo)當(dāng)然也是一個(gè)不可忽視的方面，讓我明白了自己的不足，并馬上改正，也讓我能更好的獨(dú)自完成自己的設(shè)計(jì)。此次機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(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(guò)這次對(duì)“課題十七兩種液體自動(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。通過(guò)本次PLC的課程設(shè)計(jì)，使我了解到PLC的重要性。機(jī)電傳動(dòng)控制是一門極其重要的課程，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)。在當(dāng)今由機(jī)械化向自動(dòng)化，信息化飛速發(fā)展的社會(huì)，尤其是PLC技術(shù)越來(lái)越受人們廣泛應(yīng)用。因此學(xué)會(huì)和運(yùn)用 PLC，將對(duì)我們以后踏上工作崗位有極