东北石油大学课程设计
2017年10月20日
东北石油大学课程设计任务书
课程PLC控制系统课程设计
题目基于PLC的多种液体混合控制
专业自动化王福鹏学号 9
控制要求:
本系统由软PLC控制器、自动化控制软件平台等组成，设计出三种液体混合加热，四种液体混合自动计数自动清零、手动清零的控制程序。
主要容包括：
1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；
2. 系统有启动、停止功能；
3. 运用功能指令设计出PLC控制程序，并有主程序、子程序和中断程序；
4. 设计出上位监控系统；
5. 程序结构与控制功能自行创新设计；
6. 进行系统调试，实现多种液体混合控制功能。
参考文献：
[1] 王祥群，高精度灌装生产线中的自动化技术应用[J]，包装与食品机械2004
[2] 让，PLC在纯净水灌装设备中的应用[J]，给水排水，2000
[3] 王事成、玉成等，PLC在啤酒灌装压盖机上的应用[J]，包装工程，2000
[4] 成，全自动液体灌装机.，机电一体化，2003
[5] 吴东海，电器控制与PLC应用，化学工业，2005
完成期限2017.10.9~2017.10.20
指导教师
专业负责人
2017年9月29日
目录
第1章多种液体混合灌装机控制系统设计 (1)
1.1 方案设计 (1)
1.2 方案的介绍 (1)
第2章硬件电路设计 (3)
2.1 总体结构 (3)
2.2 液位传感器的选择 (4)
2.3 搅拌电机的选择 (4)
2.4 接触器的选择 (5)
2.5 热继电器的选择 (5)
2.6 电磁阀的选择 (5)
2.7 PLC的选择 (6)
2.8 PLC输入、输出口分配 (8)
2.9 液体混合装置输入/输出接线 (8)
第3章系统常见故障分析及维护 (10)
3.1系统故障的概念 (10)
3.2 系统故障分析及处理 (10)
3.3 系统抗干扰性的分析和维护 (11)
第4章软件电路设计 (13)
4.1程序框图 (13)
4.2 根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图 (13)
第5章课程设计心得 (16)
参考文献 (17)
第1章多种液体混合灌装机控制系统设计
1.1 方案设计
对于本课题来说，如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。
在炼油、化工、制药等行业中, 多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。以往常采用传统的继电器接触器控制, 使用硬连接电器多, 可靠性差, 自动化程度不高。当前国许多地方的此类控制系统主要是采用DCS, 这是由于液位控制系统的仪表信号较多, 采用此系统性价比相对较好, 但随着电子技术的不断发展, PLC 在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善, 而且PLC 的抗干扰的能力也非常强, 对电源的质量要求比较低。目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造, 大大提高了控制系统的可靠性和自控程度, 为企业提供了更可靠的生产保障, 所以PLC 在工业控制系统中得到了良好的应用。采用PLC 对容器中的液位进行监控控制, 其电路结构简单, 设备投资少, 监控系统不仅自动化程度高, 还具有在线修改功能, 灵活性强等优点, 适用于多段液位控制的监控场合。为此, 我们设计了以德国西门子公司生产的S7-200 CPU 226CN 型PLC 为主控制器, PPI 通信协议下的多种液体混合监控系统。整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）及其他相关标准和规编写。设计原则主要包括：工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现状就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。
1.2 方案的介绍
（1）单片机控制
单片机作为一个超大规模的集成电路，结构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一个集成电路，不能直接将它与外部I/O信号连接，要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、控制和程序设计的工作量相当大。
（2）继电器控制系统
控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参数变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常工作，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制系统价格非常高，灵活性差，响应速度慢。
（4）可编程序控制器控制
可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统，随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种功能，是名副其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。
（3）工业控制计算机控制
工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性比较强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实时性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大才效用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。
第2章硬件电路设计
2.1 总体结构
从图2-1中可知设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅
拌。此装置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4为液面传感器，液面淹没该点时为ON，YV1,YV2,YV3,YV4为电磁阀，M为搅拌机。另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
图2-1 液体混合灌装机
要求如下：
1、初始状态：当装置投入运行时，容器为放空状态。
2、起始操作：按下启动按钮SB1，装置开始按规定工作，液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，关闭液体A阀门，打开B阀门。当液面到达SL3时，关闭液体B阀门，打开C阀门。当液面到达SL4时，关闭液体C阀门，搅拌电动机开始转动。搅拌电动机工作1min后，停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL1时，SL1有接通变为断开，在经过20s后，容器放空，混合液体阀门YV4关闭，接着开始下一个循环操作。
3、停止操作：按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余任务，系统停止在初始状态。
2.2 液位传感器的选择
选用LSF-2.5型液位传感器。
其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。
LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。其原理是依据光的反射折射原理，当没有液面时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。应用此原理可制成单点或多点液位开关。LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。
相关元件主要技术参数及原理如下：
1）工作压力可达2.5Mpa；
2）工作温度上限为125；
3）触点寿命为100万次℃；
4）触点容量为70W；
5）开关电压为24V DC；
6）切换电流为0.5A。
2.3 搅拌电机的选择
选用EJ15-3型电动机。
其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流。
相关元件主要技术参数及原理如下：
EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法；
2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。工作温度-15~40℃/湿度≤90%；
3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。其硬件接线如图2-2
图2-2 硬件接线
2.4 接触器的选择
选用CJ20-10/CJ20-16型接触器。
其中“C”表示接触器，“J”表示交流，20为设计编号，10/16为主触头额定电流。
相关元件主要技术参数及原理如下：
1）操作频率为1200/h；
2）机电寿命为1000万次；
3）主触头额定电流为10/16（A）；
4）额定电压为380/220（A）；
5）功率为2.5KW。
2.5 热继电器的选择
选用JR16B-60/3D型热继电器。
其中“J”表示继电器，“D”表示带断相保护。
相关元件主要技术参数及原理如下：
1）额定电流为20（A）；
2）热元件额定电流为32/45（A）。
2.6 电磁阀的选择
（1）入罐液体选用VF4-25型电磁阀。
其中“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，4表示设计序号，25表示口径（mm）宽度。
1）材质：聚四氟乙烯；使用介质：硫酸、盐酸、有机溶剂、化学试剂等酸碱性的液
体；
2）介质温度≤150℃/环境温度-20~60℃；
3）使用电压：AC：220V50Hz/60Hz DC: 24V；
4）功率：AC：2.5KW；
5）操作方式：常闭：通电打开、断电关闭，动作响应迅速，高频率。
( 2 ) 出罐液体选用AVF-40型电磁阀。
其中“A”表示可调节流量，“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，40为口径（mm）相关元件主要技术参数及原理如下：
1）其最大特点就是能通过设备上的按键设置来控制流量，达到定时排空的效果；
2）其阀体材料为：聚四氟乙烯，有比较强的抗腐蚀能力；
3）使用电压：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V；
4）功率：AC：5KW。
2.7 PLC的选择
传统的控制方法是采用继电器-接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率。采用可编程控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求，且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。
在本控制系统中，所需的开关量输入为6点，开关量输出为5点，考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用西门子S7-200作为控制单元来控制整个系统，之所以选择这种PLC，主要考虑S7系列PLC有以下特点：1）快速的CPU处理速度，大程序容量；
2）编程及监控功能强大，维修简单；
3）结构紧凑，价格低廉，具有极高的性能/价格比；
4）丰富的指令系统。
国际电工委员会( International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC的定义为：
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计，它采用可编程的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC的一般结构如图2-3所示，由图可见主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、存储器、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。
图2-3 PLC结构图
（1）中央处理单元（CPU）
与通用计算机中的CPU一样，PLC中的CPU也是整个系统的核心部件，主要有运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成，此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和存容量等。
（2）存储器
存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM、EEPROM等。
（3）I/O模块
输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块与外界联系而实现的。输入模块和输出模块是PLC与现场I/O装置或设备之间的连接部件，起着PLC与外部设备之间传递信息的作用。通常I/O模块上还有状态显示和I/O接线端子排，以便于连接和监视。
（4）电源模块
输入、输出接口电路是PLC 与现场I/O 设备相连接的部件。它的作用是将输入信号转换为PLC 能够接收和处理的信号，将CPU 送来的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信号。
2.8 PLC 输入、输出口分配 输入/输出地址分配如表2-1
表2-1液体混合装置输入/输出地址分配
2.9 液体混合装置输入/输出接线
输入/输出接线图如图2-4
KM
SL1SL2SL3SL4启动停止SB2
图2-4 输入/输出接线图
（1）第一种液体的进入
当PLC 接通电源后，按下启动按钮SB0后，触点I0.0接通，Q0.1得电并自锁，与之相连的电磁阀YV1接通并保持，液体A 开始流入，当液体达到液面传感器SL1
的位置时，SL1动作。
（2）第二种液体的进入
当液体达到液位传感器SL2的位置时，SL2动作，I0.2接通使Q0.2得电并自锁，与之相连的电磁阀YV2接通并保持，液体B开始流入液罐，同时I0.2的动断辅助触点I0.2断开，液体A停止流入。
（3）第三种液体的进入
当液体达到液位传感器SL3的位置时，SL3动作，I0.3接通使Q0.3得电并自锁，与之相连的电磁阀YV3接通并保持，液体C开始流入液罐，同时I0.3的动断辅助触点I0.3断开，液体B停止流入。
（4）搅拌机工作
当液体达到液位传感器SL4时，SL4动作，I0.4接通使Q0.4得电并自锁，与之相连的电磁阀接通并保持，同时I0.4的动断辅助触点I0.4断开，液体C停止流入，搅拌机开始搅拌，同时时间继电器T37得电开始计时。
（5）混合液体开始排出
1 min后时间继电器T37计时时间到，其动合辅助触点T37闭合，Q0.5得电并自锁，与之相连的电磁阀YV4接通并保持，同时Q0.5的动断辅助触点Q0.5断开，断开Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4，液体开始排出。
（6）混合液体排完
Q0.5得电的同时带动Q0.6得电，液体排出的同时SL4、SL3、SL2、SL1相继复位，当液面下降到SL1时，SL1由接通变为断开，其动断辅助触点SL1复位闭合，时间继电器T38得电开始计时，20s后T38计时时间到，其动断辅助触点T38断开，Q0.5失电停止排放液体。
（7）重复液体混合过程及停止
T38动合辅助触点闭合，Q0.1得电自锁，其动断辅助触点Q0.1断开，T38失电复位，开始循环，当需要停止时按下停止按钮I0.5，Q0.7得电并自锁，当T38得电时Q1.0得电，停止工作。
第3章系统常见故障分析及维护
为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能对PLC过程控制系统的系统设计和维护有所帮助。3.1系统故障的概念
系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I/O端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。
3.2 系统故障分析及处理
3.2.1 PLC主机系统
PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统、电源在连续工作、散热中、电压和电流的波动冲击是不可避免的。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前PLC的主存储器大多采用可擦写ROM，其使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片、故障率已经大大下降。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，同时在系统维护时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。4.2.2 PLC的I/O端口PLC最大的薄弱环节在I/O端口。PLC的技术优势在于其I/O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC 损坏中的突出环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先应按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因
素，对主要干扰源要进行隔离或处理。
3.2.3 现场控制设备
在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场，现场中最容易出故障的有以下几个方面：
（1）第1类故障点是在继电器。接触器、PLC控制系统的日常维护中，电器备件消耗量最大的为各类继电器和空气开关，主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点容易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。
（2）第2类故障多发点在阀门等设备上。因为这类设备的关键执行部件，利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。
（3）第3类故障点是传感器和仪表。这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量和动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PLC部进行软件滤波。这类故障的发生及处理也和日常巡检有关，发现问题应及时处理。
3.3 系统抗干扰性的分析和维护
由于PLC是专门为工业生产环境设计的装置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工业环境中。单如果工业环境过于恶劣，如干扰特别强烈，可能使PLC引起错误的输入信号；运算出错误的结果；产生出错误的输出信号；造成错误的动作，就不能保证控制系统正常、安全运行。因此为提高控制系统的可靠性，在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常有必要的。
外界干扰的主要来源有：
1）电源的干扰
供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。
2）感应电压的干扰
PLC周围邻近的大容量设备启动和停止时，因电磁感应引起的干扰；其他设备或空中强电场通过分布电容串入PLC引起的干扰。
3）输入输出信号的干扰
输入设备的输入信号线间寄生电容引起的差模干扰和输入信号线与间的共模干扰；在感性负载的场合，输出信号由断开-闭合时产生的突变电流和由闭合-断开的反向感应电势以及电磁接触器的接点产生电弧等产生的干扰。
4）外部配线干扰
因各种电缆选择不合理，信号线绝缘降低，安装、布线不合理等产生的干扰。提高PLC控制系统抗干扰性能的措施：
1 科学选型；
2 选择高性能电源，抑制电网干扰；
3 正确的选择接地点，完善接地系统；
4 柜合理选线配线，降低干扰。
第4章 软件电路设计
4.1程序框图 程序框图如图4-1
YV1,Q0.0,输入液体A
YV1,Q0.0，开阀门YV2,Q0.1
输入液体B
YV2，Q0.1,开阀门YV3,Q0.2
输入液体C
YV3,Q0.2,启动搅拌机Q0.3
Q0.3,开阀门YV4，Q0.4
输出混合液体D
YV4,Q0.4,容器排空
相继复位SL1
循
环
图4-1 程序框图
4.2 根据控制要求和I/O 地址编制的控制梯形图 控制梯形图如图4-2
图4-2 控制梯形图4-3 语句表
语句表如表3-1
表3-1 语句表
NETWORK 1 LD I0.0 O Q0.1 O T38 AN Q1.0 AN I0.2 AN Q0.5 = Q0.1
NETWORK 2
LD I0.2
AN I0.3
AN Q0.5
= Q0.2 NETWORK 3
LD I0.3
AN I0.4
AN Q0.5
= Q0.3 NETWORK 4
LD I0.4
AN Q0.5
= Q0.4
TON T37, +600 NETWORK 5
LD T37
O Q0.5
AN T38
= Q0.5 NETWORK 6
LD Q0.5
O Q0.6
AN Q1.0
= Q0.6 NETWORK 7
LDN I0.1
A Q0.6
AN Q0.1 TON T38, +200 NETWORK 8
LD I0.5
O Q0.7
AN Q1.0
= Q0.7 NETWORK 9
LD Q0.7
A T38
= Q1.0
第5章课程设计心得
虽然将来我有可能在研究生学习阶段学习其他专业，但这次的课程设计我忍让受益匪浅，大学四年各位老师传授了我很多的知识，学生非常感！
任何设计的控制系统都是要经过实践和时间的考验方能不断的完善。就如同我们做毕业设计，这毕业设计是对我们所学知识的考验，也是对我们对知识综合运用能力的考验。更是对我们做一件事情的态度的考验。经过设计我们应该学会认真、专心，更有毅力的做一件事情，这样我们在以后的工作和生活中才能经得起实践和时间的考验，我们才能走的更远！
参考文献
[1] 吴东海，电器控制与PLC应用，化学工业，2005
[2] 王祥群，高精度灌装生产线中的自动化技术应用[J]，包装与食品机械2004
[3] 王事成、玉成等，PLC在啤酒灌装压盖机上的应用[J]，包装工程，2000
[4] 让，PLC在纯净水灌装设备中的应用[J]，给水排水，2000
[5] 成，全自动液体灌装机.，机电一体化，2003
摘要 本文用可编程逻辑控制器（PLC）作为下位机、个人计算机（PC）作为上位机，设计了一个两种液体混合装置控制系统。 下位机采用西门子公司的S7-200CN型CPU芯片作为硬件，采用PLC程序设计的方法，实现对两种液体混合装置的控制。能够达到以下要求：1、将两种液体按一定比例混合；2、在电动机搅拌后将混合的液体输出容器，并自动开始新的周期，形成循环状态；3、在按停止按扭后依然要完成本次混合才能结束。在此设计中，液位传感器和电阀门以及搅动电机采用相应的钮子开关和发光二极管来模拟，另外还借助外围元件来完成本装置。整个程序采用结构化的设计方法，具有调试方便，维护简单，移植性好的优点。 上位机利用北京亚控公司的kongview6.53（组态王）作为组态监控软件，通过设计界面、定义设备、构造数据库、建立动画连接等步骤，实现了对液体混合装置的组态模拟。通过这种组态模拟，可以实现动画与PLC设备的即时通信，达到上位监控目的。 关键词：液体混合装置；PLC；组态模拟
ABSTRACT In this paper, using the programmable logic controller (PLC) as a lower machine, the personal computer as a host PC, designing two kinds of liquid mixing device control system. The machine adopts a Siemens S7-200 CN CPU chip as a hardware, the PLC program design method, the paper realize two kind of liquid mixing device control. To achieve the following requirements: 1. Taking the two liquids mixed in a certain proportion; 2. Stirring in the motor will mix of liquid output container, and automatically start a new cycle, form the circulation state; 3. In the stop button to complete the mixed still can end. In this design, level sensor and electric valves and stirring the motor corresponding toggles switch and led to simulation, and also with external components to complete this device. The whole process of the design method of structured, and has convenient debug, simple maintenance, portability good points. PC use a Beijing and a controller of the company kongview6.5 (configuration king) as the configuration of the monitoring software, through the design interface, definition equipment, structure, establishing animation database connection, etc steps, realizing the liquid mixing device configuration of the simulation. Through this configuration simulation, it can achieve animation and PLC equipment of instant communication, to achieve the upper monitor purpose. Key words: liquid mixing device; PLC; Configuration simulation
两种液体混合装置P L C控 制系统设计 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
摘要 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能价格比。 本系统使用S7-200PLC实现了对液体混合装置的自动控制要求。同时控制系统利用仿真设备不仅能满足两种液体混合的功能，而且可以扩展其功能满足多种液体混合系统的功能。提出了一种基于PLC 的多种液体混合控制系统设计思路, 提高了液体混合生产线的自动化程度和生产效率。文中详细介绍了系统的硬件设计、软件设计。其中硬件设计包液体混合装置的电路框图、输入/输出的分配表及外部接线；软件设计包括系统控制的梯形图、指令表及工作过程。在本装置设计中，液面传感器和电阀门以及搅动电机采用相应的钮子开关和发光二极管来模拟，另外还借助外围元件来完成本装置。整个程序采用结构化的设计方法, 具有调试方便, 维护简单, 移植性好的优点. 关键词：PLC ；液体混合装置；程序 目录
1 液体混合装置控制系统设计任务 课程设计的目的 在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点： 1）系统自动工作； 2）控制的单周期运行方式； 3）由传感器送入设定的参数实现自动控制； 4）启动后就能自动完成一个周期的工作，并循环。 本系统采用PLC是基于以下两个原因： 1）PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上； 2）编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现。 根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的PLC具有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。设计内容及要实现的目标 利用西门子PLC的S7-200系列设计 两种液体混合装置控制系统。在实验之前 将容器中的液体放空，按动启动按钮SB1 后，电磁阀A通电打开，液体A流入容 器。当液位高度达到中限位时，液位传感 器接通，此时电磁阀A断电关闭，而电磁 阀B通电打开，液体B流入容器。当液位 达到上限位时，液位传感器接通，这时电 磁阀B断电关闭，同时启动电动机M搅 拌。60分钟后电动机M停止搅拌，这时 电磁阀C通电打开，放出混合液去下道工 序。当液位高度下降到下限位后，再延时
两种液体混合装置PLC控制系统设计 摘要 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能价格比。 本系统使用S7-200PLC实现了对液体混合装置的自动控制要求。同时控制系统利用仿真设备不仅能满足两种液体混合的功能，而且可以扩展其功能满足多种液体混合系统的功能。提出了一种基于PLC 的多种液体混合控制系统设计思路, 提高了液体混合生产线的自动化程度和生产效率。文中详细介绍了系统的硬件设计、软件设计。其中硬件设计包液体混合装置的电路框图、输入/输出的分配表及外部接线；软件设计包括系统控制的梯形图、指令表及工作过程。在本装置设计中，液面传感器和电阀门以及搅动电机采用相应的钮子开关和发光二极管来模拟，另外还借助外围元件来完成本装置。整个程序采用结构化的设计方法, 具有调试方便, 维护简单, 移植性好的优点. 关键词：PLC ；液体混合装置；程序
目录 1 液体混合装置控制系统设计任务 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2设计容及要实现的目标 (2) 2 系统总体方案设计 (3) 2.1系统硬件配置及组成原理 (3) 2.2系统接线图设计 (3) 3 控制系统设计 (4) 3.1估算 (4) 3.2硬件电路设计 (4) 3.3选型 (6) 3.4分配表设计 (6) 3.5外部接线图设计 (7) 3.6控制程序流程图设计 (8) 3.7控制程序设计 (8) 3.8创新设计容 (10) 4 系统调试及结果分析 (11) 4.1系统调试 (11) 4.2结果分析 (11) 总结 (12) 致 (13) 参考文献 (14)
液体混合装置P L C控 制系统
电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC控制技术实训 实训题目：液体混合装置PLC控制系统 班级：学号：姓名： 指导老师： 年月日
常熟理工学院电气与自动化工程学院《PLC控制技术实训》 题目：液体混合装置PLC控制系统 姓名：\ 学号： 班级： 指导教师： 起止日期：
目录 《PLC控制技术》实训任务书 0 一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制 0 二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用 (1) 三、综合型自主实训项目：液体混合装置PLC控制系统 (2) 一．基础实训项目一 (4) 1.1任务1 变频器的面板操作与运行 (4) 1.1.1 I/O接线 (4) 1.1.2 I/O接线图 (5) 1.1.3 参数设置 (5) 1.2任务2 变频器的外部运行操作 (6) 1.2.1．I/O接线 (6) 1.2.2变频器外部运行操作接线图 (7) 1.2.3 I/O图 (7) 1.2.4 梯形图程序 (8) 1.2.5 参数设置 (8) 1.2.6 变频器运行操作 (9) 1.3任务3 变频器的模拟信号操作控制 (9) 1.3.1 I/O接线 (9) 1.3.2变频器模拟信号控制接线图 (10) 1.3.3 I/O接线图 (10) 1.3.4 梯形图程序 (11) 1.3.5 参数设置 (11) 模拟信号操作控制参数 (11) 1.3.6 变频器运行操作 (12) 二．基础实训项目二 (13) 2.1模拟量采集与数据处理的综合应用 (13) 2.1.1 IO分配 (13) 2.1.2 接线图 (14) 2.1.3 梯形图程序 (15) 3.1.4工作流程 (15) 2.1.5调试结果 (16) 2.2模拟量输出通道控制点动执行器 (16) 2.2.1接线图 (16) 2.2.2 流程图 (17) 2.2.3 组态王显示 (17) 2.2.4 调试步骤与结果 (18) 三．综合型自主实训项目 (19) 3.1具体要求 (19) 3.2控制要求 (19) 3.3 I/O接线 (21) 3.4 I/O接线图 (22)
**** 专科生课程设计报告 题目多种液体自动混合控制系统设计 课程电气控制及可编程控制器 专业电气工程及其自动化 班级电气21131 学号 2010113141 2010113145 2010113 姓名王喆杨杰田东升 指导老师 完成日期 2013年 6月
目录 1 绪论 (1) 1.1 课程题目 (1) 1.2 设计目的及要求 (1) 1.3 原始资料 (1) 1.4 课题要求 (1) 1.5 日程安排 (2) 1.2 主要参考书 (2) 2 器件选择 (3) 2.1 总体结构 (3) 2.2 具体器件的选择 (3) 2.2.1液位传感器的选择 (3) 2.2.2温度传感器的选择 (4) 2.2.3 搅拌电动机的选择 (4) 2.2.4 电磁阀的选择 (5) 2.2.5 接触器的选择 (5) 2.2.6 热继电器的选择 (6) 3 程序设计 (7) 3.1 总体设计思路 (7) 3.2 PLC输入输出口分配 (8) 3.3 主电路设计 (9) 3.4 液体混合装置的输入输出接线图 (9) 3.5 液体混合装置的梯形图 (11) 4 安装、接线及系统联合测试 (13) 5 后期工作 (13) 6 总结 (14) 7 参考文献 (14)
1.绪论 1.1 课程题目 多种液体自动混合控制系统设计 1.2 设计目的及要求 1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。 2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。 3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。 4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。 1.3 原始资料 图例是三种液体自动加热搅拌混合示意图，工作过程如下：打开电 磁阀Y1加入液体A，加到L3位置时停止，然后打开Y2加入液体 B，到L2位置时停止，再打开Y3，加入液体C，到位置L1停止， 此时，电炉接通加热，搅拌电机工作。当温度到后停止加热和搅拌， 打开电磁阀Y4，排放加工好的液体，排放时间由拨码开关设定，时 间到后关断Y4，加工完成。拨码开关第一位为设定产量，7段数码 管显示当前产量，设计电路，编写程序。 1.4 课题要求 1、根据项目技术要求，设计PLC控制系统总体方案； 2、根据方案选择相应电气元器件后列写主要元器件清单； 3、绘制电路图、控制板电气元件布置图、电气安装接线图； 4、在控制板上安装接线； 5、系统控制板测试； 6、通电联调； 7、整理技术资料，编写项目报告，项目验收。 1.5 日程安排
本科毕业设计 （200*届） ************************ ************************ ************************ ************************ ************************ ************************
摘要 PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。本人所设计的多种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，通过组态，可直接对现场监控、更方便工作和管理。 关键字：混合装置;PLC控制;组态
目录 1 问题的提出 (1) 1.1 课题研究的背景及意义 (1) 1.1.1 课题研究的背景 (1) 1.1.2 课题研究的意义 (1) 1.2 课题研究的内容 (1) 2 硬件设计 (3) 2.1 液体混合装置的结构及控制要求 (3) 2.2 主电路图 (4) 2.2.1液体传感器的选择 (4) 2.2.2 搅拌电机的选择 (5) 2.2.3 电磁阀的选择 (5) 2.2.4接触器的选择 (6) 2.2.5热继电器的选择 (6) 2.3可编程控制器 (6) 2.3.1 I/O分配表 (6) 2.3.2可编程控制器 (7) 2.3.3可编程控制器的外部接线图 (8) 3软件设计 (8) 3.1 程序框图 (9) 3.2 根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图 (9) 3.2.1控制梯形图见附录B所示 (9) 3.2.2 梯形图执行原理分析 (9) 3.3 语句表 (10) 4 组态监控系统设计 (11) 4.1 组态王软件简介 (11) 4.2 组态王工程在设计中的应用 (11) 5 软硬件调试 (20) 5.1 连接设置 (20)
A、课程设计目的 (2) B、课程设计内容 (2) 1、课题概况说明 (2) 系统总体方案设计 (5) 2.1 系统硬件配置及组成原理 (6) 2.2 系统接线图设计 (7) 2.3.1 液位传感器的选择 (7) 2.3.2 搅拌电机的选择 (8) 2.3.3 电磁阀的选择 (8) 2.3.4 按钮开关的选择 (8) 2.3.5熔断器的选择 (9) 2.3.6热继电器的选择 (9) 2.3.7交流接触器的选择 (9) 2.3.8电源刀开关 (9) 2.3.9行程开关........................................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.10PLC的选择 (9) 2.3.11 元件选择 (10) 2.1 程序流程图 (10) 2.2 I/O地址分配及接线图 (11) 2.2.1 I/O地址分配及功能表 (11) 2.3 操作步骤 (12) 系统调试及结果分析 (14) 4.1 系统调试 (14) 4.2 结果分析 (14) 总结 (15)
一．任务书 课程设计任务书 A、课程设计目的 本课程是机械制造及自动化专业的专业必修课。课程设计的目的和任务在于使学生掌握机械设备电器控制的基本知识、基本原理和基本方法,以培养学生对电气控制系统的分析和设计的基本能力。加深学生对课程内容的理解，验证理论和巩固、扩大所学的基本理论知识。 B、课程设计内容 1、课题概况说明 1.总体控制要求：如面板图所示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。实现三种液体的混合，搅匀，加热等功能。
1.液体混合装置PLC控制系统设计 一、题目控制要求： 液体混合装置示意图如图1所示。初始状态，电磁阀Y1、Y2、Y3以及搅拌电机M和加热电炉H状态均为OFF，液位传感器L1、L2、L3状态均为OFF。 按下起动按钮SB1，开始注入液体A，当液面高度达到L2时，停止注入液体A，开始注入液体B，当液面上升到L1时，停止注入液体，开始搅拌10S，10S后继续搅拌，同时加热5S，5S后停止搅拌，继续加热8S。 8S后停止加热，同时放出混合液体C，当液面降至L3时，继续放2S，2S后停止放出液体，同时重新注入液体A，开始下一次混合。 按下停止按钮SB2，在完成当前的混合任务后，返回初始状态。 搅拌电机采用三相异步电机，单向运转。 图1 液体混合装置示意图 二、设计要求 1．进行I/O地址分配； 2．画出主电路和程序流程图； 3．编写控制程序并调试。 2.总体方案论证 本设计要求完成两种溶液混合装置的自动控制，目前在自动化控制领域常用的控制方式主要有:继电器-接触器控制系统、可编程序控制器控制、总线式工业控制机控制、分布式计算机控制系统、单片机控制。对于两种溶液混合装置的自动控制系统初步选定采用继电器-接触器控制和可编程序控制器控制。 可编程序控制器与继电器-接触器控制系统的区别: 继电器-接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复杂，且触点时开时闭时容易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。
可编程序控制器的梯形图与传统的电气原理图非常相似，主要原因是其大致上沿用了继电器控制的电路元件和符号和术语，仅个别之处有些不同，同时信号的输入1输出形式及控制功能基本.上也相同。但是可编程序控制器与继电器-接触器控制系统又有根本的不同之处，主要表现在以下几个方面。 1.控制逻辑 继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，并利用继电器机械触点的串联或并联及时间继电器等组合成控制逻辑，接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后， 想改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点有限，每个继电器只有4-8对触点，因此其灵活性和可扩展性都很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要想改变控制逻辑，只需改变程序即可，因此PLC常称为“软接线”，其灵活 性和扩展性都很好。 2.工作方式 电源接通时，继电器控制线路中的各继电器同时都处于受制状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因某种条件限制不能吸合，因此它属于并行工作方式。而在PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程字中的先后顺序计算得出的，因此它属于串行工作方式。3.可靠性和可维护性 继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，且触点在开闭时会受到电弧的损害，并且有机械磨损，寿命短，因此其可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，其体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员;还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 4.控制速度 继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作时间一般在几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半 导体电路来实现控制的，属于无触点控制，速度极快，一般一条指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。 5.定时控制 继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，容易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。而PLC使用半导体集成电路作为定时器，时基脉冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受 环境的影响，定时范围最小可为，最长几乎没有限制，用户可以根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。 6. 设计和施工 使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，其弊端越突出。而PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。
液体混合装置PLC 控制系统
电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC控制技术实训 实训题目：液体混合装置PLC控制系统 班级：学号：姓名： 指导老师： 年月日
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《PLC控制技术实训》题目：液体混合装置PLC控制系统 姓名：\ 学号： 班级： 指导教师： 起止日期：
目录 《PLC控制技术》实训任务书 0 一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制 0 二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用 (1) 三、综合型自主实训项目：液体混合装置PLC控制系统 (2) 一．基础实训项目一 (5) 1.1任务1 变频器的面板操作与运行 (5) 1.1.1 I/O接线 (5) 1.1.2 I/O接线图 (5) 1.1.3 参数设置 (5) 1.2任务2 变频器的外部运行操作 (6) 1.2.1．I/O接线 (6) 1.2.2变频器外部运行操作接线图 (7) 1.2.3 I/O图 (7) 1.2.4 梯形图程序 (8) 1.2.5 参数设置 (8) 1.2.6 变频器运行操作 (9) 1.3任务3 变频器的模拟信号操作控制 (9) 1.3.1 I/O接线 (10) 1.3.2变频器模拟信号控制接线图 (10) 1.3.3 I/O接线图 (11) 1.3.4 梯形图程序 (11)
1.3.5 参数设置 (11) 1.3.6 变频器运行操作 (12) 二．基础实训项目二 (13) 2.1模拟量采集与数据处理的综合应用 (13) 2.1.1 IO分配 (14) 2.1.2 接线图 (14) 2.1.3 梯形图程序 (15) 3.1.4工作流程 (15) 2.1.5调试结果 (16) 2.2模拟量输出通道控制点动执行器 (16) 2.2.1接线图 (16) 2.2.2 流程图 (17) 2.2.3 组态王显示 (17) 2.2.4 调试步骤与结果 (18) 三．综合型自主实训项目 (19) 3.1具体要求 (19) 3.2控制要求 (20) 3.3 I/O接线 (21) 3.4 I/O接线图 (22) 3.5流程图 (23) 3.6 PLC编程 (24) 3.6.1 复位环节 (25)
1概述 1.1 PLC的基本概念 在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1.2 PLC的发展 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。 目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；国：三星，LG公司等。 1.3 PLC的发展趋势 （一）大型化 为适应大规模控制系统的要求，大型PLC向着大存储容量，高速度，高性能，增加I|O点数的发展方向。主要表现在以下几个方面： 1.增强网络通信功能：； 2.发展智能模块；
3.外部故障诊断功能； 4.编程语言、编程工具标准化、高级化 5.实现软件、硬件标准化 6.编程组态软件发展迅速 （二）小型化 发展小型PLC，其目的是为了占领广大的、分散的、中小型的工业控制场合，使PLC不仅成为继电器控制柜的替代物，而且超过继电器控制系统的功能。小型PLC朝着简易化、体积小、功能强、价格低的方向发展。 1.4 PLC的主要功能 1.开关量逻辑控制； 2.模拟量控制； 3.闭环过程控制； 4.定时控制； 5.计数控制； 6.顺序（步进）控制； 7.数据处理； 8.通信和联网。 1.5 PLC的特点 1.可靠性高、抗干扰能力强； 2.通用性强、灵活性好、功能齐全； 3.编程简单、使用方便； 4.模块化结构； 5.安装简便、调试方便； 6.网络通信。 1.6 PLC的基本组成和各部分作用 1.中央处理单元（Central Processing Unit）
东北石油大学课程设计 2017年10月20日
东北石油大学课程设计任务书 课程PLC控制系统课程设计 题目基于PLC的多种液体混合控制 专业自动化王福鹏学号 9 控制要求: 本系统由软PLC控制器、自动化控制软件平台等组成，设计出三种液体混合加热，四种液体混合自动计数自动清零、手动清零的控制程序。 主要容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令设计出PLC控制程序，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 设计出上位监控系统； 5. 程序结构与控制功能自行创新设计； 6. 进行系统调试，实现多种液体混合控制功能。 参考文献： [1] 王祥群，高精度灌装生产线中的自动化技术应用[J]，包装与食品机械2004 [2] 让，PLC在纯净水灌装设备中的应用[J]，给水排水，2000 [3] 王事成、玉成等，PLC在啤酒灌装压盖机上的应用[J]，包装工程，2000 [4] 成，全自动液体灌装机.，机电一体化，2003 [5] 吴东海，电器控制与PLC应用，化学工业，2005 完成期限2017.10.9~2017.10.20 指导教师 专业负责人 2017年9月29日
目录 第1章多种液体混合灌装机控制系统设计 (1) 1.1 方案设计 (1) 1.2 方案的介绍 (1) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 总体结构 (3) 2.2 液位传感器的选择 (4) 2.3 搅拌电机的选择 (4) 2.4 接触器的选择 (5) 2.5 热继电器的选择 (5) 2.6 电磁阀的选择 (5) 2.7 PLC的选择 (6) 2.8 PLC输入、输出口分配 (8) 2.9 液体混合装置输入/输出接线 (8) 第3章系统常见故障分析及维护 (10) 3.1系统故障的概念 (10) 3.2 系统故障分析及处理 (10) 3.3 系统抗干扰性的分析和维护 (11) 第4章软件电路设计 (13) 4.1程序框图 (13) 4.2 根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图 (13) 第5章课程设计心得 (16) 参考文献 (17)
多种液体混合装置的PLC控制 一. 训练目的 1.掌握多种液体混合装置控制系统的接线.调试.操作。 2.掌握PLC编程方法。 二．所需设备 三．控制要求 1.本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1.SL 2.SL3;液体 A.B.C.阀门与混合液阀门；电磁阀YV1.YV2.YV3.YV4;搅匀电机M;加热器H;温度传感器T组成。实现三种液体的混合.搅匀.加热等功能。 2.打开“启动”开关，装置投入运行。首先液体A.B.C.阀门关闭，混合液阀门打开10s奖容器放空后关闭。然后液体A 阀门打开，液体流入容器。当液面到达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。液面达到SL1时，关闭液体C阀门。 3.搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。当混合液体在5s内达到设定温度，加热器停止加热搅匀电机工作5s后停止搅动；当混合液体加热5s后还没有达到设定温度，加热器继续加热，当混合液体达到设定温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。
4.搅匀结束以后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3有接通变为断开，再过2s后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。 5.关闭“启动”开关，在当前的混合液处理完毕后，停止操作。 四．端口地址分配及接线 1.I/O端口地址分配 2.画出PLC外部接线图并接线 五．操作步骤 1.按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。 2.编写控制程序，然后进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后奖PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。 3.打开“启动”开关，SL1.SL2.SL3.拨至OFF，观察液体混合阀门YV1.YV2.YV3.YV 4.的工作状态。 4.等待10s后，观察液体混合阀门YV1.YV2.YV3.YV4的工作状态有何变化，
题目：多种液体自动混合装置的PLC控制
摘要 随着经济的发展和社会的进步，各种工业自动化的不断升级，对于工人的素质要求也逐渐提高。其中在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合在加工，是其中最为常见的一种。 在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。 我设计的题目是“多种液体自动混合装置的PLC控制”，此次设计主要内容包括：工作过程分析，I/O分配，梯形图，指令表，接线图，电气原理图及情况说明, 经过多次修改和调试，最终实现题目要求。 本文通过对“多种液体自动混合装置的PLC控制”的分析，解决了按下启动按钮SB1，液体A阀门打开，液体A流入容器，当液面到达SQ3时，SQ3接通，关闭液体A 阀门，打开液体B阀门；当液面到达SQ2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门；当液面到达SQ1时关闭阀门C，搅匀电动机开始搅匀；搅匀电动机工作1min后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体等控制问题，实现了控制装置根据液位不同时状态自动转换的的任务。 同时本文还论述了在进行程序设计时遇到的问题和不足，最终我们通过自己的努力解决了这些问题。 关键词：自动控制 PLC 多种液体自动混合 目录
一、课题背景 (1) 1、课题背景 (1) 2、研究目的和意义 (2) 3、本文的主要工作 (3) 二、已知情况、控制要求、设计要求 (4) 1、已知情况 (4) 2、控制要求 (4) 3、设计要求 (5) 三、总体设计思路 (6) 四、程序设计及调试 (7) 1、PLC的选型及I/0分配图 (7) 2、梯形图、指令表及编程元件明细表 (8) 五、电气设计 (11) 1、PLC外部接线原理图 (11) 2、多种液体自动混合装置电气元件明细表 (11) 六、安装、接线、及系统联合测试 (12) 七、后期工作 (12) 1、操作过程简要说明 (12) 2、常见故障及排除方案 (12) 3、编写并提交（课程）设计说明书 (13) 八、尚存在的问题及方案建议 (14) 九、课程设计总结 (15) 十、致谢 (16) 十一、参考文献 (16) 多种液体自动混合装置的PLC控制
液体混合装置P L C控制系 统 Revised by Jack on December 14,2020
电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC控制技术实训 实训题目：液体混合装置PLC控制系统 班级：学号：姓名： 指导老师： 年月日
常熟理工学院电气与自动化工程学院《PLC控制技术实训》 题目：液体混合装置PLC控制系统姓名：\ 学号： 班级： 指导教师： 起止日期：
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《PLC控制技术》实训任务书 题目：液体混合装置PLC控制系统（一） 实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。 一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制 一）实训目的 1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法； 2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法； 3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。 二)实训设备 PLC主机单元模块、电位器、MM440(或MM420)变频器、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。 三)工艺控制要求 使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。参考电气原理图见教材p85，速度控制有两种方式：（1）由外接的电位器控制，（2）由PLC的模拟量输出通道控制。 四)实训步骤 1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。 2、设计由PLC 控制的梯形图程序。 3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。
二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用 一）实训目的 1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理； 2、掌握数据处理指令的运用方法； 3、熟悉组态王与PLC的连接使用。 二）实训设备 PLC主机单元模块、电位器、万用表、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。 三）实训项目原理与要求 1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0℃时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100℃时，对应电位器输出电压10V。用CPU 224XP的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在组态界面上显示出具体温度。 2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为 0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用组态王软件输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。 四）实训项目的步骤 1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。 2、设计梯形图程序，调试并记录数据。
内容摘要 液体混合装置在工业生产中扮演着重要的角色，保障液体混合装置安全、可靠的运转，并提高该系统的自动化水平是本次设计的首要目标。随着PLC技术的日趋完善以及PLC在实际工程自动化控制领域中所表现出来的高可靠性、高稳定性等优点逐渐显现，其在自动化控制领域的应用也越来越广泛。将PLC应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械可靠、安全、有序的工作提供了强有力的保障。本文所介绍的两种液体混合装置的PLC控制程序可进行连续自动循环工作，在设计的过程中充分进行了设备运行的可靠性分析，并辅助以高分辨率的光电液位传感器严格控制所注入的两种液体的比例，严格保证混合溶液的质量，为后续工序的进行奠定良好的基础。同时，PLC所具有的高稳定性和高可靠性可确保该装置长期连续运行，减少了线路检修和维护的时间，大大提高了生产效率。 关键词：可编程序控制器PLC；液体混合装置；自动化控制
目录 第1章前言----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1设计内容 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.2控制要求 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1第2章总体方案设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 3 2.1 总体方案论证 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.2 系统硬件配置 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2.3系统可靠性设计 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 6第3章 PLC控制系统设计------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.1主电路的设计 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2确定I/O数量，选择PLC类型 ------------------------------------------------------------------------- 7 3.2.1 I/O数量的确定 (7) 3.2.2 PLC类型的选择 (7) 3.3 I/O点的分配与编号 ----------------------------------------------------------------------------------------- 8 3.4控制流程图 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 8 3.5元器件明细表------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 3.6 I/O接线图 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 3.7控制程序梯形图 --------------------------------------------------------------------------------------------- 11 3.8控制程序语句表 -------------------------------------------------------------------------------------------- 13 3.9程序调试 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15结论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 设计总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 谢辞 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21