PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設計

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PLC 課程設計報告 液體混合的模擬控制 2016 年 5 月 25 日 摘 要 PLC 以其獨特的優(yōu)點得到迅速地發(fā)展和普及 并在冶金 機 械 紡織 輕工等諸多領域取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制 掌握 可編程控制器的工作原理 具備設計 調(diào)試可編程控制器系統(tǒng)的 能力 已成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術人員的基本要求 將 PLC 應用 于液體混合裝置的控制 對于學習和工業(yè)上的應用顯得尤為重要 本設計以兩種液體的混合控制為例 要求是將兩種液體按一定比 例混合 在攪勻電機攪勻后將混合液體輸出容器 并自動開始下 一周期 形成一個循環(huán)狀態(tài) 在按下停止按鈕后所有工序停止操 作 同時 該設計采用西門子公司的 S7 200 系列機型進行控制 系統(tǒng)的 PLC 程序設計 利用模擬裝置對兩種液體混合的工業(yè)流程 進行模擬 關鍵詞 兩種液體 混合裝置 自動控制 目錄 1 液體自動混合系統(tǒng)方案設計 1 1 1 控制要求 1 1 2 編程軟件地址分配表 1 1 3 PLC 外部電路接線圖 2 1 4 主電路連接圖 2 1 5 控制程序 3 1 6 順序功能圖 3 2 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計 4 2 1 硬件選型 4 2 2 主電路的設計 5 2 3 液體混合控制系統(tǒng)示意 6 3 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計 7 3 1 PLC 控制的相關流程圖 7 3 2 可編程控制器梯形圖 7 4 心得體會 12 參考文獻 13 0 1 液體自動混合系統(tǒng)方案設計 1 1 控制要求 本課程設計是基于 PLC 的液體自動混合攪拌系統(tǒng)設計 L1 L2 L3 是液面 傳感器 兩種液體的流入由電磁閥 Y1 和 Y2 控制 混合液的流出由電磁閥 Y3 控 制 攪拌電動機用于驅(qū)動槳葉將液體混合均勻 本系統(tǒng)的工作原理如圖 1 1 1 所 示 按下起動按鈕 電磁閥 Y1 閉合 開始注入液體 A 按 L2 表示液體到了 L2 的 高度 停止注入液體 A 同時電磁閥 Y2 閉合 注入液體 B 按 L1 表示液體到了 L1 的高度 停止注入液體 B 開啟攪拌機 M 攪拌 4s 停止攪拌 同時 Y3 為 ON 開始放出液體至液體高度為 L3 再經(jīng) 2s 停止放出液體 同時液體 A 注入 開始循環(huán) 按停止按扭 所有操作都停止 須重新啟動 圖 1 1 1 液體自動混合攪拌系統(tǒng) 1 2 編程軟件地址分配表 I O 地址分配 根據(jù)設計要求 應該有 5 個輸入信號 4 個輸出信號 MY3Y2LB1 1 輸入 輸出 起動按鈕 I0 0 Y1 Q0 1 停止按鈕 I0 4 Y2 Q0 2 L1 按鈕 I0 1 Y3 Q0 3 L2 按鈕 I0 2 M Q0 4 L3 按鈕 I0 3 1 3 PLC 外部電路接線圖 液體混合模擬控制系統(tǒng)的 PLC 外部接線圖如圖 1 3 1 所示 圖 1 3 1 PLC 外部接線圖 1 4 主電路連接圖 液體混合模擬控制系統(tǒng)的主電路連接圖如圖 1 4 1 所示 2 圖 1 4 1 主電路連接圖 1 5 控制程序 1 按下啟動按鈕 電磁閥 Y1 打開 液體 A 流入容器 2 當液位達到 L2 時 電磁閥 Y1 關閉 同時電磁閥 Y2 打開 液體 B 流入 容器 3 當液位達到 L1 時 電磁閥 Y2 關閉 同時啟動攪拌電動機攪拌 4S 4 攪拌完畢后 打開電磁閥 Y3 放出混合液體 當液面到達傳感器 L3 的位 置時 再繼續(xù)放液 2s 后關閉放液電磁閥 Y3 同時打開電磁閥 Y1 放入液體 A 開始循環(huán) 5 在工作中如果按下停止按鈕 所有操作立即停止工作 需重新啟動 1 6 順序功能圖 3 2 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計 2 1 硬件選型 通過分析控制任務 如不考慮產(chǎn)量顯示 則共需要 5 個數(shù)字量輸入和 4 個數(shù) 字量輸出 CPU 型號可以選擇 S7 200PLC 的 CPU224 本機上有 14 個數(shù)字量輸 入和 10 個數(shù)字量輸出 L1 L2 L3 為 3 個液位傳感器 液體淹沒時接通 進液閥 Y1 Y2 分別控 制 A 液體和 B 液體進液 出液閥 Y 3 控制混合液體出液 該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設備的 I O 分配如表 2 1 1 所示 表 2 1 1 輸入和輸出設備 I O 分配表 輸入 輸出 I0 0 啟動按鈕 SB1 Q0 0 液體 A 電磁閥 Y1 I0 4 停止按鈕 SB2 Q0 1 液體 B 電磁閥 Y2 I0 1 低液面?zhèn)鞲衅?L1 Q0 2 放液電磁閥 Y3 I0 2 中液面?zhèn)鞲衅?L2 Q0 3 攪動電動機接觸器 I0 3 高液面?zhèn)鞲衅?L3 4 2 2 主電路的設計 根據(jù)以上所選的 CJX1 9 220V 型接觸器 DZ47 63 系列小型斷路器 JR16B 60 3D 型熱繼電器和型號為 Y90S 6 0 75KW 的電動機可畫出其硬件電氣原 理圖如圖 2 2 1 所示 其中本次設計中的混合液體攪拌由電動機 M 啟動 帶有短路保護 過載保護等 短路保護由 FU 熔斷器來實現(xiàn)保護功能 過載 保護由 FR 熱繼電器來實現(xiàn)其保護功能 圖 2 2 1 主電路 2 3 液體混合控制系統(tǒng)示意 本設計為兩種液體混合攪拌控制 其元件 要求如下 1 啟動操作 按下啟動按鈕 SB1 液體裝置開始按以下順序工作 1 進液電磁閥 Y1 打開 A 液體流入容器 液位上升 2 當液位上升到 L2 處時 進液電磁閥 Y1 關閉 A 液體停止流入 同時打開 進液電磁閥 Y2 B 液體開始流入容器 3 當液位上升到 L1 處 進液電磁閥 Y2 關閉 B 液體停止流入 同時攪拌電 5 動機 M 開始工作 4 當攪拌電機定時攪拌 4S 后制動停止攪拌 同時 Y3 打開 開始放出混合液 體 液位開始下降 5 當液位下降到 L3 處時 開始計時 2 秒后關閉放液閥 Y3 自動開始下一個 循環(huán) 2 停止操作 工作中 若按下停止按鈕 SB2 裝置立即停止 3 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計 3 1 PLC 控制的相關流程圖 液體自動混合的控制是比較復雜的 要滿足控制的要求 要不斷處理各種定 時信號 液體混合動作的循環(huán)過程為 開電磁閥 Y1 關電磁閥 Y1 開電磁 閥 Y2 關電磁閥 Y2 攪拌 4S 放液體一定時 關閥門 Y3 開電磁 閥 Y1 循環(huán) 停止 軟件流程圖 如圖 3 1 1 所示 圖3 1 1 程序流程圖 3 2 可編程控制器梯形圖 標準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 1 它是一種圖形語言 沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點 線圈 串聯(lián)等術語 和一些圖形符號構(gòu)成 左右的豎線稱為左右母線 2 梯形圖中接點 觸點 只有常開和常閉 接點可以是 PLC 輸入點接的開 關也可以是 PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器 計數(shù)器等的狀態(tài) 6 3 梯形圖中的接點可以任意串 并聯(lián) 但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián) 4 內(nèi)部繼電器 計數(shù)器 寄存器等均不能直接控制外部負載 只能做中間結(jié) 果供 CPU 內(nèi)部使用 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的值在用戶程序中可以當做條件使用 功能 左邊畫輸入 右邊畫輸出 根據(jù)流程圖 分析畫出梯形圖如 3 2 1 所示 7 8 9 圖 3 2 1 梯形圖 梯形圖分析 1 初始狀態(tài) 當裝置投入運行時 進液閥 QO 1 QO 2 關閉 出液閥 QO 3 打開 10 秒將容器中的殘存液體放空后關閉 2 啟動操作 按下啟動按鈕 SB1 液體裝置開始按以下順序工作 進液閥 QO 1 打開 A 液體流入容器 液位上升 當液位上升到 SL2 I 處時 進液閥 QO 1 關閉 A 液體停止流入 同時打 開進液閥 QO 2 B 液體開始流入容器 當液位上升到 SL3 H 處 進液閥 QO 2 關閉 B 液體停止流入 同時攪拌 電動機開始工作 當攪拌電機定時攪拌 10S 后制動停止攪拌 同時 QO 3 打開 開始放液 液 位開始下降 當液位不能下降到 SL1 L 處時 開始計時 10 秒后關閉放液閥 QO 3 自 10 動開始下一個循環(huán) 3 停止操作 工作中 若按下停止按鈕 SB2 待整個循環(huán)進行到結(jié)束 即待 灌內(nèi)液體排完 切斷 Y4 不再接通 Y1 停止 Y1 停止工作 4 心得體會 本設計主要闡述兩種液體混合攪拌的自動控制 實現(xiàn)液體混料全過程 即進 料 混料 出料的自動控制 其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 運行穩(wěn)定可靠 使用了西門子 S7 200 型號 PLC 設計了控制程序 盡管課程設計內(nèi)容繁多 過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富 各種系統(tǒng)的適用 條件 各種設備的選用標準 各種繼電器的安裝方式 我都是隨著設計的不斷深 入而不斷熟悉并學會應用的 與老師的交流溝通也使我從各種角度對設計有了新 的認識也對自己提出了新的要求 由于客觀條件的限制 在本設計中沒有將指令程序通過編程器送入 PLC 并 且還進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序 至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝 對整個系統(tǒng)進 行現(xiàn)場調(diào)試和安裝運行都無法完成 若以后條件允許 可以對以上設計進行進一 步完善 我完成這篇課程設計 得到了許多人的幫助 首先 我要特別感謝我的指導 老師成燕平老師 在我撰寫課程設計的過程中 成老師付出了大量的心血和汗水 無論是在課程的選題 構(gòu)思和資料的收集方面 還是在設計的研究方法以及成文 定稿方面 我都得到了成老師細心 耐心地輔導和熱情的幫助 她指導我課程設 計一定要嚴格按照論文格式去寫 并且要有自己的觀點和看法 他廣博的學識 嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風深深影響了我 使我終身受益 在此我表 示真誠地感謝 同時 在課程設計的寫作過程中 也得到了許多同學的寶貴建議 在此一并 致以誠摯的謝意 最后 我向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見 的各位老師表示衷心地感謝 11 參考文獻 1 廖常初 S7 200 PLC 編程及應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2013 8 2 梅麗鳳 電氣控制與 PLC 應用技術 M 機械工業(yè)出版社 2012 3 3 殷洪義 可編程序控制器選擇設計與維護 M 機械工業(yè)出版社 2006 1 4 張進秋等 可編程控制器原理及應用實例 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 5 嚴盈富等 監(jiān)控組態(tài)軟件與 PLC 入門 M 北京 人民郵電出版社 2006 6 馬國華 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用 M 北京 清華大學出版社 2001 12