大專畢業(yè)論文-基于PLC平臺(tái)的液態(tài)混合裝置設(shè)計(jì)

1、 PAGE 【摘要】工業(yè)生產(chǎn)中需要良好的人機(jī)界面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)與控制，傳統(tǒng)的方法是采用控制面板上的文字來表示操作按鈕的功能，數(shù)字表或者模擬表來顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，存在可讀性差的問題。目前，在現(xiàn)代化的企業(yè)中，可編程控制器與組態(tài)軟件結(jié)合提供了設(shè)計(jì)良好人機(jī)接口的方法。設(shè)備得到更好的監(jiān)控本課題主要設(shè)計(jì)多種液體混合裝置組態(tài)設(shè)計(jì)的組態(tài)控制系統(tǒng)，通過PLC和組態(tài)軟件技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)控制液體的流量、混合比例、以及對(duì)混合裝置工作過程的監(jiān)控。旨在培養(yǎng)我們解決實(shí)際工程問題的能力，實(shí)踐動(dòng)手能力及現(xiàn)場(chǎng)分析問題和解決問題的能力；設(shè)計(jì)使用的可編程控制器(PLC)，功能強(qiáng)大，系統(tǒng)配置靈活，根據(jù)控制要求靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)

2、配置，組成不同I/O點(diǎn)數(shù)和不同功能的控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞: 可編程控制器、可讀性、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) ABSTRACTIndustrial production in the man-machine interface needs a good on-site equipment for testing and control, the traditional approach is the text on the control panel to indicate the function button operation, the digital or analog form table to disp

3、lay equipment at the data, there can be Reading bad problem. At present, the modernization of enterprises, the programmable controller and configuration software provides a well-designed combination of man-machine interface methods. Better monitoring equipment .The main design a variety of topics li

4、quid mixing device configuration design configuration control system, PLC and configuration through the application of software technology to achieve control of the flow of liquid, mixing ratio, as well as the mixing process monitoring devices. Aims to help us solve practical engineering problems th

5、e capacity and ability to practice hands-site analysis and problem-solving abilities; Design of programmable controller (PLC), a powerful, flexible system configuration, in accordance with requirements of flexibility and control for system configuration, composed of different I / O points and the di

6、fferent functions of the control system. 【KEY WORD】：PLC、Readability、Field data 目 錄一、引言 1（一）選題依據(jù) 1（二）PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 1（三）組態(tài)王軟件特點(diǎn)及作用4二、基于PLC的液態(tài)混合裝置硬件部分設(shè)計(jì)5（一）設(shè)計(jì)要求5（二）工藝分析6（三）PLC選型 6（四） PLC的輸入輸出端子分配表及接線圖7三、PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 8（一）PLC常用指令介紹 8（二）PLC控制梯形圖設(shè)計(jì) 9（三）PLC系統(tǒng)指令表 9四、組態(tài)軟件監(jiān)控及測(cè)試 10五、結(jié)論 13六、致謝詞 13七、參考文獻(xiàn) 13第 PAGE 24 頁 共

7、 13 頁引言（一）選題依據(jù)隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，許多領(lǐng)域中都引入了計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)，而且隨著各領(lǐng)域中研究內(nèi)容的不斷深入與發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的要求也越來越高， PLC作為計(jì)算機(jī)的一員，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，而本文研究的液態(tài)混合裝置也在冶煉，石油，化工，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，食品生產(chǎn)等各個(gè)方面得以應(yīng)用。通常傳統(tǒng)液態(tài)混合采用落后的繼電接觸器或開關(guān)控制方式，人為因素多，且體積大，功能少，壽命短，線路復(fù)雜，接點(diǎn)多，造成故障多可靠性差，維修困難；而采用微電子技術(shù)由于集成電路（IC）的系統(tǒng)

8、芯片種類繁多，體積大，設(shè)計(jì)周期長，費(fèi)用低，工藝復(fù)雜，抗干擾性差，可靠性差；而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。將PLC可編程控制器和組態(tài)軟件結(jié)合，輕松實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)與控制。（二）PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故稱之可編程邏輯控

9、制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了

10、一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。1PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，（1）中央處理單元中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入

11、I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 （2）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 （3）電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良

12、好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去?；窘Y(jié)構(gòu)如圖1-1所示：編程器 輸出單元，電路輸入單元中央處理單元（CPU）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器電源用戶程序存儲(chǔ)器圖1-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖2. PLC的主要特點(diǎn)（1）可靠性高，PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在1020萬h，且均有完善的自診斷功能。 （2）結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機(jī)床，組合式適于集控制系統(tǒng)。 （3）功能強(qiáng)大。 （4）編程方便，控制具有極大靈活性。

13、（5）適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，適應(yīng)高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。 （6）安裝、維修簡單。 （7）與DCS相比，價(jià)格低。 （8）當(dāng)前PLC產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展潮流。 3. PLC的功能 （1）數(shù)據(jù)采集與輸出。 （2）控制功能，包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。 （3）數(shù)據(jù)處理功能，包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對(duì)字節(jié)的運(yùn)算、PID運(yùn)算、濾波等。 （4）輸入/輸出接口調(diào)理功能，具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動(dòng)等測(cè)量接口。 （5）通信、聯(lián)網(wǎng)功能，現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)

14、 PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。 （6）支持人機(jī)界面功能，提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。 （7）編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。 4. PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式 用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控

15、制稱掃描方式。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一種方式。此外，計(jì)算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。哪個(gè)控制需要處理，哪個(gè)就去申請(qǐng)中斷。哪個(gè)不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。 在中斷方式下，計(jì)算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時(shí)處理。但是，如果同時(shí)來了幾個(gè)都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？優(yōu)先級(jí)高的還好辦，低的呢？可能會(huì)出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場(chǎng)的日常使用。 但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控

16、制都用掃描方式，個(gè)別急需的處理，允許中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個(gè)別應(yīng)急的也能進(jìn)行處理。 PLC的實(shí)際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實(shí)現(xiàn)-信息處理、I/O電路-空間、時(shí)間關(guān)系-掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實(shí)現(xiàn)控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點(diǎn)了。（三）組態(tài)王軟件特點(diǎn)及作用組態(tài)王軟件可運(yùn)行在Windows98/NT/ME/2000上，組態(tài)王軟件作為一種工業(yè)控制組態(tài)軟件在國內(nèi)已得到了非常廣泛的應(yīng)用。其具有強(qiáng)大的硬件支持能

17、力，對(duì)國內(nèi)外絕大多數(shù)PLC、變頻器、板卡、模塊、儀器儀表都編寫了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，使用起來相當(dāng)方便快捷用戶可快速構(gòu)造生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工程文件，在任何需要的時(shí)候把現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)地傳送到控制室，保證信息在人與現(xiàn)場(chǎng)之間的暢通。使現(xiàn)場(chǎng)操作人員和工廠管理人員可看到各種數(shù)據(jù)。管理人員不需深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，就可獲得實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。組態(tài)王軟件為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等組態(tài)工作的操作平臺(tái)。具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用VC+編程，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件及豐富的圖庫組件，用戶可隨時(shí)根據(jù)自己的需求擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。 1.組態(tài)的特

18、點(diǎn)：隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)

19、工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。 組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)； （2）封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； （3）通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（P

20、LC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。2. 組態(tài)的作用：與硬件生產(chǎn)相對(duì)照，組態(tài)與組裝類似。如要組裝一臺(tái)電腦，事先提供了各種型號(hào)的主板、機(jī)箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因?yàn)樗话阋扔布械摹安考备?，而且每個(gè) “部件” 都很靈活，因?yàn)檐洸考加袃?nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。 在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要

21、實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問題。對(duì)于過去需要幾個(gè)月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。 組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。如DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實(shí)在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以

22、數(shù)據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識(shí)別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實(shí)時(shí)運(yùn)行。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。 雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的甚至支持VB。二、基于PLC的液態(tài)混合裝置硬件部分設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)要求：1裝置結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)為兩種液體混合裝置的結(jié)構(gòu)，SL1、SL2、SL3為三個(gè)液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時(shí)觸點(diǎn)接通，兩種液體的注入和混合液體流出閥

23、門分別由電磁閥Y1、Y2、Y3控制，M為攪拌電動(dòng)機(jī)2控制要求 （1）初始控制：裝置投入運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體A、B閥門關(guān)閉，混合液體閥門打開2s,將容器放空后關(guān)閉。 （2）啟動(dòng)控制：按下啟動(dòng)按鈕SB1，開始下屬要求動(dòng)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，流入液體B。當(dāng)液面到達(dá)SL1是，關(guān)閉液體B閥門，啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)，攪拌2s后停止攪拌，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斷開，再經(jīng)過3s后，容器放空，混合液體閥門關(guān)閉，開始下一周期操作。（3）按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合操作處理完畢后才停止操作，即停在初始狀態(tài)

24、上。（二）工藝分析 物料的混合操作是一些工廠關(guān)鍵的或不可缺的一環(huán)，對(duì)物料混合裝置的要求是設(shè)備對(duì)物料的混合質(zhì)量高、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度高、適應(yīng)范圍廣、抗惡劣工作環(huán)境等。采用PLC對(duì)物料混合裝置進(jìn)行控制恰恰能滿足這些要求，因此多種物料混合的PLC控制具有廣泛的應(yīng)用。多種液體按一定比例的混合是物料混合的一種典型形式。本設(shè)計(jì)以兩種液體的混合裝置為例，說明PLC在其中的應(yīng)用，混合裝置的工作過程如下：按啟動(dòng)按鈕SB1后，電磁閥YV1通電打開，液體A流入容器；當(dāng)液位高度到達(dá)I(SL2)時(shí)，液位傳感器I(SL2)接通，此時(shí)電磁閥YV1斷電關(guān)閉，而電磁閥YV2通電打開，液體B流入容器；當(dāng)液位高度到達(dá)H(SL1)

25、時(shí)，液位傳感器H(SL1)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；一分鐘后，電動(dòng)機(jī)M停止攪拌，這時(shí)電磁閥YV3通電打開，放出混合后的液體到下一道工序；當(dāng)液位高度下降到L(SL3)后，在延時(shí)2S，使電磁閥YV3斷電關(guān)閉，并自動(dòng)開始新的工作周期。此外，該液體混合裝置在按下停機(jī)按鈕SB2時(shí)，要求不要立即停止工作，而是將停機(jī)信號(hào)記憶下來，直到完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)才停止工作。PLC選型 對(duì)于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合，往往選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC機(jī)型較好。反之，應(yīng)考慮選用模塊單元式機(jī)型。機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性價(jià)比。

26、具體應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面的要求。1性能與任務(wù)相適應(yīng)對(duì)于開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制速度要求不高時(shí)，如對(duì)小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等時(shí)，可選用小型PLC如OMRON公司的CPM2A型PLCa或三菱FX2N型PLC就能滿足要求。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，還帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器（對(duì)溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的小型PLC（如OMRON公司的CQM型PLC）。特別應(yīng)提出的，西門子公司

27、的S7-200系列微型PLC在進(jìn)行小型數(shù)字模擬混合系統(tǒng)控制時(shí)具有較高的性能價(jià)格比，實(shí)施起來也較方便。對(duì)于比較復(fù)雜、控制系統(tǒng)功能要求較高的，如需要PLD調(diào)節(jié)、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可選用中、大型PLC，如OMRON公司的C200H、C10000H，西門子公司的S7-300、S7-400或三菱公司的Q、A系列PLC等。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)部分分布在不同的地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的要求來選擇PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)，可考慮選擇MODICON的QUANTUM系列PLC產(chǎn)品。2控制功能的選擇：該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。3PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)

28、時(shí)控制的要求： PLC采用掃描方式工作，從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。4機(jī)型選擇的其他考慮?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是

29、否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 PLC的輸入輸出端子分配表及接線圖1分配表液體混合設(shè)計(jì)元件是由啟動(dòng)按鈕、停止按鈕，和輸出的水位燈和攪拌機(jī)構(gòu)成，分配表見表2-1所示：表2-1 元件分配表輸入輸出名稱輸入點(diǎn)名稱輸出點(diǎn)啟動(dòng)開關(guān)ONX001液位傳感器SL1Y005停止開關(guān)OFFX002液位傳感器SL2Y003液位傳感器SL3Y002A液體開關(guān)燈Y001B液體開關(guān)燈Y004攪拌機(jī)M 2液體混合接線圖如圖2-1所示：圖2-1

30、 裝置的控制接線圖PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC常用指令介紹 1保持繼電器指令： 格式：KEEP B 功能：相當(dāng)于一個(gè)鎖存繼電器，S端位ON時(shí)，B被置位（ON），R端位ON時(shí)，B被復(fù)位（OFF），S、R端同位ON時(shí)，B位OFF。B位HR區(qū)繼電器時(shí)有斷電保護(hù)功能。 2微分指令DIFU/DIFD 格式：DIFU B/DIFD B（操作對(duì)象） 功能：前沿/后沿微分指令。當(dāng)執(zhí)行條件由OFF變?yōu)镺N時(shí)（前沿）或由ON變?yōu)镺FF時(shí)（后沿），B在一個(gè)掃描周期內(nèi)位ON。 3CPM1A的數(shù)據(jù)移位指令 格式：SFT D1（開始通道） D2（結(jié)束通道） 功能：當(dāng)復(fù)位端R為OFF時(shí)，在SP移位脈沖輸入端的每個(gè)移位脈沖的上升

31、時(shí)刻，D1到D2通道中的所有數(shù)據(jù)按位依次左移一位。D2通道中數(shù)據(jù)的最高位溢出丟失，IN端的數(shù)據(jù)則移進(jìn)D1通道的最低位；當(dāng)復(fù)位端R位ON時(shí)，D1到D2所有通道均復(fù)位為零，SP移位脈沖不起作用 。 4定時(shí)指令TIM 格式：TIM N（定時(shí)器編號(hào)）其范圍為000127。 SV（定時(shí)設(shè)定值）BCD碼,定時(shí)單位為0.1s。取值范圍為00009999,即定時(shí)范圍為0999.9s。 功能：減一定時(shí)器指令。當(dāng)定時(shí)器輸入條件變?yōu)镺N時(shí)，定時(shí)器開始記時(shí)，當(dāng)前值PV每隔0.1S減1，當(dāng)PV變?yōu)?時(shí)，定時(shí)器輸出為ON，并自保ON直至定時(shí)器輸入條件變?yōu)镺FF，當(dāng)定時(shí)器輸入條件變?yōu)镺FF或電源斷電時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值P

32、V恢復(fù)為設(shè)定值SV，定時(shí)器輸出為OFF。5MOV單字長送指令MOV（21）/MOV(21） 格式：MOV S（源數(shù)據(jù)） D（目的通道） 功能：據(jù)S送到目的通道D中 6單字節(jié)取反傳送指令MON/MVN 格式：MVN S（源數(shù)據(jù)） D（目的通道） 功能：將源數(shù)據(jù)S按位取反后傳送的目的通道D中。PLC控制梯形圖設(shè)計(jì) 液態(tài)混合設(shè)計(jì)的梯形圖見圖3-1：圖3-1 步進(jìn)指令設(shè)計(jì)的梯形圖PLC系統(tǒng)指令表LD X001 ANI X002MPSANI T2OUT Y001MPPOUT T1 K20 LD T1OUT Y002OUT T2 K20LD T2OUT Y003ANI T3OUT Y004OUT T3 K

33、20LD T3OUT Y005AND T4OUT MOUT T4 K30END PAGE 11 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 NUMPAGES 17 PAGE 11 PAGE 11 PAGE 11 畢業(yè)綜合實(shí)踐（論文）圖3-2 系統(tǒng)指令表四、組態(tài)軟件監(jiān)控及測(cè)試 在開發(fā)系統(tǒng)界面，利用系統(tǒng)繪圖工具畫出液體混合畫面，并設(shè)置各個(gè)變量屬性，設(shè)置每一器件啟停時(shí)的顏色，以便觀察，且使指示燈和開關(guān)與各個(gè)站點(diǎn)鏈接起來，編寫相應(yīng)簡單語言使其液體隨開關(guān)啟動(dòng)而流動(dòng)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程見圖

34、4-1圖4-5。Y2Y3Y5Y4Y1X2X1M圖4-1 液體混合裝置的實(shí)物圖 Y4Y1Y2Y3Y5X2X1M圖4-2 液體A、B混合過程圖 在PLC硬件平臺(tái)合上開關(guān)Y1，液體A閥門打開，閥門按鈕呈紅色，液體A流入容器，攪拌器內(nèi)液體上升。 Y2Y3Y5Y4Y1X2X1M圖4-3 液體A、B混合過程圖 當(dāng)攪拌器內(nèi)A液體達(dá)到L3和L2之間時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮仍然呈紅色，且到達(dá)L2后，液體A閥門關(guān)閉呈綠色，液體B閥門打開呈紅色, 液體B處于流動(dòng)狀態(tài)流入攪拌器。X2X1Y2Y3Y5Y4Y1M圖4-4 液體A、B混合過程圖 當(dāng)B液體流到L1之前，相應(yīng)的燈仍然為紅色，在液體達(dá)到L1后，B液體關(guān)閉，燈為綠色，這

35、時(shí)打開電動(dòng)攪拌機(jī)M開關(guān)，呈紅色，攪拌器開始工作，將A液體與B液體攪拌均勻。Y2Y3Y5X2X1Y4Y1M圖4-5 液體A、B混合過程圖 電動(dòng)機(jī)工作3S后，停止攪拌，呈綠色，然后排出混合液體。到此，已經(jīng)成功的將A液體與B液體混合，實(shí)現(xiàn)了PLC軟件與組態(tài)王軟件的結(jié)合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)計(jì)的檢測(cè)與控制，使控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，操作方便，也為學(xué)生進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作提供了捷徑。五、結(jié)論 采用PLC控制的液體混合裝置，硬件結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，易于控制液體的流量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用考驗(yàn)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。另外還可以根據(jù)實(shí)際需要很方便地進(jìn)行擴(kuò)展到多種液體混合。程序稍作修改，就可以滿足不同的控制要求。組態(tài)王軟件能夠

36、一目了然地監(jiān)測(cè)到硬件平臺(tái)運(yùn)行情況，使抽象的液體混合形象化。 此次課題的設(shè)計(jì)、實(shí)踐，以及論文的撰寫，歷時(shí)近四個(gè)月，且隨著論文的修改完善，時(shí)間跨度還會(huì)加大，在這段很長的時(shí)間里，通過學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)，總結(jié)，以及在實(shí)習(xí)過程中對(duì)PLC知識(shí)的簡單運(yùn)用，加深了對(duì)PLC控制系統(tǒng)的理解和組態(tài)王軟件的認(rèn)識(shí)。液體混合裝置的設(shè)計(jì)完成，初步了解了現(xiàn)代工業(yè)控制過程，在社會(huì)實(shí)踐中也起到了一定的作用。六、參考文獻(xiàn)1陳在平，趙相賓.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2002.72周美蘭.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).北京大學(xué)出版社,2003.123黃云龍.可編程控制器教程.北京大學(xué)出版社,2003.54楊長能.可編程控制

37、器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).重慶大學(xué)出版社,1999.35余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社,2002.66蔚俊蘭,丁振榮.組態(tài)王6.5與單片機(jī)的通信方法.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2002.97黃天戍.組態(tài)軟件在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的二次開發(fā).武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào)，1999.7附錄資料:不需要的可以自行刪除測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)角度（度分秒）到弧度AngleToRadian#define PI 3.14159265double AngleToRadian（double angle）int D，M；double S,radian,degree, angle,MS；D=int（angle+0.3）；MS=angl

38、e-D；M=int（MS）*100+0.3）；S=（MS*100-M）*100;degree=D+M/60.0+S/3600.0;radian=degree*PI/180.0;return radian;注意:防止數(shù)據(jù)溢出,要加個(gè)微小量,例如0.3.弧度換角度(度分秒) RadianToAngle#define PI 3.14159265double RadianToAngle(double radian)int D,M;double S,radian,degree,MS,angle;degree=radian*180/PI;D=int(degree);MS=degree-D;M=int(MS

39、*60);S=(MS*60-M)*60;angle=D+M/100.0+S/10000.0;return angle;已知兩點(diǎn)求坐標(biāo)方位角Azimuth#include double Azimuth(double xi,double yi,double xj,double yj)double Dx,Dy,S,T;Dx=xj-xi;Dy=yj-yi;S=sqrt(Dx*Dx+Dy*Dy);if(S1e-10) return 0;T=asin(Dy/S);if(Dx0&(Dy0)|T0) T=2*PI+T;return T;4.開辟二維數(shù)組的動(dòng)態(tài)空間的宏#include #define NewAr

40、ray2D(type,A,i,n,m)A=(type*)malloc(n*sizeof(type*); for(i=0;im;i+) Ai=(type*)malloc(m*sizeof(type); 5.釋放開辟的二維數(shù)組的空間#define FreeSpace(A,i,m)for(i=0;im;i+) free(Ai); free(A); 注意:釋放空間與開辟空間相反,釋放空間是先釋放列,后釋放行.6.矩陣求轉(zhuǎn)置transformmatrixvoid transformmatrix（double *A，double *B，int i,int j）int m,n;for(m=0;m=i;m+)

41、for(n=0;n=j;n+)Bnm=Amn:7.矩陣相乘(mulmatrix)void mulmatrix(double *A,double *B,double *C,int i,int j,int k)int m,n,p;for(m=0;mi;m+)for(n=0;nj;n+)Cmn=0;for(p=0;pk;p+)Cmn+=Amp*Bpn:8.矩陣求逆(countermatrix)#include void countermatrix(double *T, double *s, double *r, double *Q,double *N, double *rt,int n)for(i=

42、0;in;i+)s=Nii;for(k=0;ki;k+)s-=Tki*Tki;Tii=sqrt(s)for(j=i+1;jn;j+)s=Nij;for(k=0;ki;k+)s-=Tki*Tkj;Tij=s/Tii;for(i=0;in;i+)for(j=0;j=0;i+)rii=1/Tii;for(j=i+1;jn;j+)s=0;for(k=i;kj-1;k+)s-=rik*Tkj;rij=s/Tii;for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+)rij=0;transformmatrix(r,rt,n,n)mulmatrix(r,rt,Q,n,n)9.平差主程序之讀入數(shù)據(jù)typed

43、ef struct POINTchar name8;double x,y;int type;POINT;typedef struct READVALUEPOINT *begin;POINT *end;double value;READVALUE;POINT *GETPOINT(char *name,POINT *pPoint,int nPoint)int i;for(i=0;inPoint;i+)if (strcmp(pP,name)=0)return (pPoint+i) for(i=0;i0)pPoint=(POINT*)malloc(nDirect*sizeof(PO

44、INT);if(nDirect0)pDirect=(READVALUE*)malloc(nDirect*sizeof(READVALUE);if(nDistance0)pDistance=(READVALUE*)malloc(nDistance*sizeof(RAADVALUE);fscanf(fp,”%lf,%lf,%lfn”,&mo,&mf,&ms);for(i=0;inKnownPoint;i+)fscanf(fp,”%s,%lf,%lfn”,pP,&pPointi.x,&pPointi.y);type=1;for( ;inPoint;i+)pP=

45、NULL; pPointi.x=0;pPointi.y=0;pPointi.type=0; for(i=0;inDirect;i+)fscanf(fp,”%s,%s,%lfn”,begin,end,&pDirecti.value);pDirecti.begin=GetPoint(begin,pPoint,nPoint);pDirecti.end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);for(i=0;inDistance;i+)fscanf(fp,”%s,%s,%lfn”,begin,end,&pDistancei.value);pDistancei.begin=GetPoin

46、t(begin,pPoint,nPoint);pDistancei.end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);fclose(fp);10.角度檢驗(yàn)（checkangle）#include int checkangle(double angle)int M,S;double MS;if(angle=0&angle360)MS=angle-(int)(angle);if(M6)S=(int)(MS*1000);if(S%106)return 1;return 0;11.前方交會(huì)#define PI=3014159265/*此處調(diào)用程序角度換弧度AngleToRadian*/Q

47、ianfang(double XE, double YE, double XF, double YF, doubleDEG, double DEF, double DFG, double DFE, double *DFE, double *DFG)double C,A,B;C=DGE-DGF;A=DEF-DEG;B=DFG-DFE;if(C-2*PI)|(C0&C-PI&CPI&C2*PI)XG=(XE/tan(B)+XF/tan(A)+YE-YF)/(1/tan(A)+ 1/tan(B);YG=(YE/tan(B)+YF/tan(A)-XE+XF)/ (1/tan(A)+ 1/tan(B);

48、12.坐標(biāo)概算全方向法子函數(shù)取出觀測(cè)方向GetAllDirectint GetAllDirect(char *name,int nDirect,READVALUE *pDirect, READVALUE *pStation)int i,nCount=0;for(i=0;iname,name)=0)pStationnCount.begin=p(pDirectnCount.begin;pStationnCount.end=p(pDirectnCount.end;pStationnCount.value=p(pDirectnCount.value; nCount+;return nCount;坐標(biāo)概

49、算全方向法子程序?qū)崿F(xiàn)流程(coordinate)coordinate (入口參數(shù)設(shè)置)READVALUE pStation50,pObject50;int nCount,i,j,k,m,n,p,nobject;for(i=0;i1)|( nCount=1)for(j=0;jtype=1)for(k=0;ktype=0) nobject=GetAllDirect(pStationj.end-name,nDirect,pDirect,pobject)m=-1;n=-1;for(p=0;pname,pP)=0)m=p; if(strcmp(pobjectp.end-name,pS

50、tationk.end-name)=0)n=p;if(m=0&n=0)pPointi=pStationk.end-pStationj.end;pStationj.end=pObjectm.value-pObjectn.value; Xe=pPointi.x; Ye=pPointi.y; Xf=pStationj.end-x; Yf=pStationj.end-y; Lef=pStationj.value; Leg=pStationk.value; Lfe=pObjectm.value; Lfg=pObjectn.value; Qianfang(Xe,Xf,Ye,Yf,Lef,Leg,Lfe,L

51、fg,*Xg,*Yg;) pStationk.end-x=*xg; pStationk.end-y=*yg; pStationk.end.type=2; 13.坐標(biāo)增量法(calcoordinate)子函數(shù)由端點(diǎn)名稱得邊長值的函數(shù)GetDistancedouble GetDistance(char *begin,char *end,int nDistance,READVALUE *pDistance)int i;for(i=0;iname,begin)=0&strcmp(pDistancei.end-name,end=0)|(strcmp(pDistancei.begin-name,end)=

52、0&strcmp(pDistancei.end,begin)=0)return pDistancei.value;return -1;/*函數(shù)取出觀測(cè)方向GetAllDirect*/void calcoordinate(int nDirect,READVALUE *pDirect,int nDistace,READVALUE *pDistance,int nPoint,POINT *pPoint) int nPoint,nCount,nDirect,nDistance; int m=-1,i,j,k; double x1,y1,x2,y2,A0,A,S,dx,dy; READVALUE*pDi

53、rect=NULL; READVALUE pStation50; for(i=0;i0) nCount=GetAllDirect(pP,nDirect,pDirect,pStation50); for(j=0;jtype0)m=j; if(m!=-1) for(k=0;ktype=0) x1=pPointi.x; y1=pPointi.y; x2=pStationj.end-x; y2=pStationj.end-y; A0=Bearing(x1,y1,x2,y2); A=A0-(DMSToRAD(pStationm.value)-DMSToRAD(pStationk.value); if(A2*PI)A=A-2*