PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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PLC 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 液體混合的模擬控制 2016 年 5 月 25 日 摘 要 PLC 以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到迅速地發(fā)展和普及 并在冶金 機(jī) 械 紡織 輕工等諸多領(lǐng)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(shè)計(jì) 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(duì)電氣技術(shù)人員的基本要求 將 PLC 應(yīng)用 于液體混合裝置的控制 對(duì)于學(xué)習(xí)和工業(yè)上的應(yīng)用顯得尤為重要 本設(shè)計(jì)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(jī)攪勻后將混合液體輸出容器 并自動(dòng)開始下 一周期 形成一個(gè)循環(huán)狀態(tài) 在按下停止按鈕后所有工序停止操 作 同時(shí) 該設(shè)計(jì)采用西門子公司的 S7 200 系列機(jī)型進(jìn)行控制 系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì) 利用模擬裝置對(duì)兩種液體混合的工業(yè)流程 進(jìn)行模擬 關(guān)鍵詞 兩種液體 混合裝置 自動(dòng)控制 目錄 1 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 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(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 2 1 硬件選型 4 2 2 主電路的設(shè)計(jì) 5 2 3 液體混合控制系統(tǒng)示意 6 3 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 7 3 1 PLC 控制的相關(guān)流程圖 7 3 2 可編程控制器梯形圖 7 4 心得體會(huì) 12 參考文獻(xiàn) 13 0 1 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1 1 控制要求 本課程設(shè)計(jì)是基于 PLC 的液體自動(dòng)混合攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(jī) M 攪拌 4s 停止攪拌 同時(shí) 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(shí)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(dòng) 圖 1 1 1 液體自動(dòng)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(shè)計(jì)要求 應(yīng)該有 5 個(gè)輸入信號(hào) 4 個(gè)輸出信號(hào) MY3Y2LB1 1 輸入 輸出 起動(dòng)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(dòng)按鈕 電磁閥 Y1 打開 液體 A 流入容器 2 當(dāng)液位達(dá)到 L2 時(shí) 電磁閥 Y1 關(guān)閉 同時(shí)電磁閥 Y2 打開 液體 B 流入 容器 3 當(dāng)液位達(dá)到 L1 時(shí) 電磁閥 Y2 關(guān)閉 同時(shí)啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)攪拌 4S 4 攪拌完畢后 打開電磁閥 Y3 放出混合液體 當(dāng)液面到達(dá)傳感器 L3 的位 置時(shí) 再繼續(xù)放液 2s 后關(guān)閉放液電磁閥 Y3 同時(shí)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(dòng) 1 6 順序功能圖 3 2 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2 1 硬件選型 通過分析控制任務(wù) 如不考慮產(chǎn)量顯示 則共需要 5 個(gè)數(shù)字量輸入和 4 個(gè)數(shù) 字量輸出 CPU 型號(hào)可以選擇 S7 200PLC 的 CPU224 本機(jī)上有 14 個(gè)數(shù)字量輸 入和 10 個(gè)數(shù)字量輸出 L1 L2 L3 為 3 個(gè)液位傳感器 液體淹沒時(shí)接通 進(jìn)液閥 Y1 Y2 分別控 制 A 液體和 B 液體進(jìn)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(shè)備的 I O 分配如表 2 1 1 所示 表 2 1 1 輸入和輸出設(shè)備 I O 分配表 輸入 輸出 I0 0 啟動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器 I0 3 高液面?zhèn)鞲衅?L3 4 2 2 主電路的設(shè)計(jì) 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(hào)為 Y90S 6 0 75KW 的電動(dòng)機(jī)可畫出其硬件電氣原 理圖如圖 2 2 1 所示 其中本次設(shè)計(jì)中的混合液體攪拌由電動(dòng)機(jī) M 啟動(dòng) 帶有短路保護(hù) 過載保護(hù)等 短路保護(hù)由 FU 熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能 過載 保護(hù)由 FR 熱繼電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能 圖 2 2 1 主電路 2 3 液體混合控制系統(tǒng)示意 本設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制 其元件 要求如下 1 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1 液體裝置開始按以下順序工作 1 進(jìn)液電磁閥 Y1 打開 A 液體流入容器 液位上升 2 當(dāng)液位上升到 L2 處時(shí) 進(jìn)液電磁閥 Y1 關(guān)閉 A 液體停止流入 同時(shí)打開 進(jìn)液電磁閥 Y2 B 液體開始流入容器 3 當(dāng)液位上升到 L1 處 進(jìn)液電磁閥 Y2 關(guān)閉 B 液體停止流入 同時(shí)攪拌電 5 動(dòng)機(jī) M 開始工作 4 當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌 4S 后制動(dòng)停止攪拌 同時(shí) Y3 打開 開始放出混合液 體 液位開始下降 5 當(dāng)液位下降到 L3 處時(shí) 開始計(jì)時(shí) 2 秒后關(guān)閉放液閥 Y3 自動(dòng)開始下一個(gè) 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(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3 1 PLC 控制的相關(guān)流程圖 液體自動(dòng)混合的控制是比較復(fù)雜的 要滿足控制的要求 要不斷處理各種定 時(shí)信號(hào) 液體混合動(dòng)作的循環(huán)過程為 開電磁閥 Y1 關(guān)電磁閥 Y1 開電磁 閥 Y2 關(guān)電磁閥 Y2 攪拌 4S 放液體一定時(shí) 關(guān)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(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 梯形圖中接點(diǎn) 觸點(diǎn) 只有常開和常閉 接點(diǎn)可以是 PLC 輸入點(diǎn)接的開 關(guān)也可以是 PLC 內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器 計(jì)數(shù)器等的狀態(tài) 6 3 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) 4 內(nèi)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 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(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 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(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 10 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 液體裝置開始按以下順序工作 進(jìn)液閥 QO 1 打開 A 液體流入容器 液位上升 當(dāng)液位上升到 SL2 I 處時(shí) 進(jìn)液閥 QO 1 關(guān)閉 A 液體停止流入 同時(shí)打 開進(jìn)液閥 QO 2 B 液體開始流入容器 當(dāng)液位上升到 SL3 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)開始工作 當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌 10S 后制動(dòng)停止攪拌 同時(shí) QO 3 打開 開始放液 液 位開始下降 當(dāng)液位不能下降到 SL1 L 處時(shí) 開始計(jì)時(shí) 10 秒后關(guān)閉放液閥 QO 3 自 10 動(dòng)開始下一個(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 Y4 不再接通 Y1 停止 Y1 停止工作 4 心得體會(huì) 本設(shè)計(jì)主要闡述兩種液體混合攪拌的自動(dòng)控制 實(shí)現(xiàn)液體混料全過程 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)中沒有將指令程序通過編程器送入 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 我完成這篇課程設(shè)計(jì) 得到了許多人的幫助 首先 我要特別感謝我的指導(dǎo) 老師成燕平老師 在我撰寫課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的研究方法以及成文 定稿方面 我都得到了成老師細(xì)心 耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助 她指導(dǎo)我課程設(shè) 計(jì)一定要嚴(yán)格按照論文格式去寫 并且要有自己的觀點(diǎn)和看法 他廣博的學(xué)識(shí) 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)深深影響了我 使我終身受益 在此我表 示真誠(chéng)地感謝 同時(shí) 在課程設(shè)計(jì)的寫作過程中 也得到了許多同學(xué)的寶貴建議 在此一并 致以誠(chéng)摯的謝意 最后 我向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)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(xiàn) 1 廖常初 S7 200 PLC 編程及應(yīng)用 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2013 8 2 梅麗鳳 電氣控制與 PLC 應(yīng)用技術(shù) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2012 3 3 殷洪義 可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 1 4 張進(jìn)秋等 可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 5 嚴(yán)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(guó)華 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 M 北京 清華大學(xué)出版社 2001 12