多种液体自动混合系统
班级：高机电 0902
姓名：刘志
日期： 2011-6-26
指导教师：侯姗
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SB1，① 电磁阀Y1闭合（Q0.1为ON），开始注入液体A，至液面高度为L3（此时L3为ON）时，停止注入（Q0.1为OFF）同时开启液体B电磁阀Y2（Q0.2为ON）注入液体B，当液面升至L2（L2为ON）时，停止注入（Q0.2为OFF）同时开启液体C电磁阀Y3（Q0.3为ON）注入液体C，当液面升至L1（L1为ON）时，停止注入（Q0.3为OFF）。② 停止液体C注入时，开启搅拌机，搅拌混合时间为10s。③ 停止搅拌后放出混合液体（Q0.4为ON），至液体高度降为L3后，再经5s 停止放出（Q0.4为OFF）。④ 混合控制完成后，如果没有按下停止按钮，进入第一步开始循环。任何时候按下停止键，在当前操作完毕后，停止操作，回到初始状态。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：多种液体，混合装置，自动控制
目录
一、课题背景 (1)
1、课题背景 (1)
2、研究目的和意义 (1)
3、本文的主要工作 (2)
二、设计任务 (2)
1、设计思路 (2)
2、设计实现的功能 (3)
三、设计过程 (3)
1、控制要求 (3)
2、I/O分配表 (4)
3、接线图 (5)
四、程序 (6)
1、梯形图 (6)
2、语句表 (7)
五、调试 (8)
1、故障分析 (8)
2、改进措施 (9)
六、工程预算 (9)
七、设计思考 (10)
八、参考文献 (11)
一、课题背景
（一）、课题背景：
随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具有配料精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。
随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。
（二）、研究目的和意义
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。
5、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。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。
（三）、本文的主要工作
本文首先回顾多种液体自动混合装置的发展过程，说明了种液体自动混合装置的PLC控制的重要性和必然性。
然后，讲述了可编程程序控制器的应用，通过论述可编程程序控制器的优点对可控制编程器对多种液体混合装置的控制有一个总体的认识。综合多种液体自动混合装置的控制系统的要求，进行了外部电路的连线和PLC程序设计，从部件的选择，流程的分析，程序顺序控制的设计等方面，完成了本次的设计任务。
最后，通过对程序液位控制系统的程序的调试，检测，再进行是对系统的更正，使控制系统更加完善，确保系统能顺利运行。
二、设计任务
（一）、设计思路
经过对上述设计要求的深入思考后，对系统的设计过程有了一定的构架。具体的想法有一下几点：
我做的系统为多种液体自动混合，需要对各种液体的液面的高度监控，因此，需要运用到传感器进行液面高度的监控。各种液体入池的比例需要应用电磁阀控制，入池后的搅拌，则需要电机控制。对各个控件的控制，需要一个完整的控制流程，运用PLC技术进行编程，可以实现对各个控件的控制。
具体控制方法根据题目要求，按下启动按钮时，A种液体进入容器，当达到一定值时，停止进入，B种液体开始进入，当达到一定值时，停止进入C种液体开始进入，当达到一定深度停止所有液体进入。搅拌机进行搅拌，一分钟后搅拌均匀，停止搅拌，放出液体。经5s后停止放出，按停止键停止操作。
液体的进入和放出，需要电磁阀的控制，液面的深度需要传感器的控制。（二）、设计实现的功能
多种液体自动混合系统的成功，将在化工、食品等诸多工业生产中具有极其重要的意义。液体混料的精确和均匀性是产品质量的关键，同样是产品质量一致性的保障，混合系统的成功将使混合装置消除在配料才、混料等阶段存在的诸多不确定因素消失，保证产品质量，减少了生产废品与人工的投入，降低了生产成本，节约了生产时间，提高了生产效率和产品质量。
（三）、所选设备
1、所选设备：
（1）选择CPU:
CPU314C-2 DP
（2）电磁阀
（3）搅拌电动机
（4）液面传感器
三、设计过程
（一）、控制要求
1、初始状态
容器是空的，Y1、Y2、Y3、Y4电磁阀和搅拌机M均为OFF，液面传感器L1、L2、L3均为OFF。
2、操作控制
按下启动按钮，开始下列操作：
（1）电磁阀Y1闭合（Q0.1为ON），开始注入液体A，至液面高度为L3（此时L3为ON）时，停止注入（Q0.1为OFF）同时开启液体B电磁阀Y2（Q0.2为ON）注入液体B，当液面升至L2（L2为ON）时，停止注入（Q0.2为OFF）同时开启液体C电磁阀Y3（Q0.3为ON）注入液体C，当液面升至L1（L1为ON）时，停止注入（Q0.3为OFF）。
（2）停止液体C注入时，开启搅拌机，搅拌混合时间为10s。
（3）停止搅拌后放出混合液体（Q0.4为ON），至液体高度降为L3后，再经5s停止放出（Q0.4为OFF）。
（4）混合控制完成后，如果没有按下停止按钮，进入第一步开始循环。任何时候按下停止键，在当前操作完毕后，停止操作，回到初始状态。
（二）、I/O分配表
1、开关量输入：
序号点号符号意义
1 I0.0 K6 启动按钮
2 I0.1 K7 停止按钮
3 I0.2 L1 开关L1
4 I0.3 L2 开关L2
5 I0.4 L3 开关L3 2、开关量输出：
序号点号符号意义
1 Q0.1 Y1 电磁阀Y1
2 Q0.2 Y2 电磁阀Y2
3 Q0.3 Y3 电磁电Y3
4 Q0.4 Y4 磁阀阀Y4
5 Q0.5 M 搅拌电动机M （三）、接线图
四、程序
1.梯形图
2、语句表
ＬＤＩ０．０
ＯＭ０．０
ＡＮＩ０．１
＝Ｍ０．０
ＬＤＭ０．０
ＡＮＭ０．１
ＡＮＱ０．４
＝Ｑ０．１
ＬＤＭ０．０
ＡＩ０．４
＝Ｍ０．１
ＬＤＭ０．１
ＡＮＭ０．２
ＡＮＱ０．４
＝Ｑ０．２
ＬＤＭ０．１
ＡＩ０．４
ＡＩ０．３
＝Ｍ０．２
ＬＤＭ０．２
ＡＮＩ０．２
ＡＮＱ０．４
＝Ｑ０．３
ＬＤＭ０．０
ＡＩ０．２
ＳＤＴ０，１０ｓ
ＬＤＭ０．０
ＡＩ０．２
ＡＮＴ０
ＡＮＱ０．４
＝Ｑ０．５
ＬＤＴ０
ＯＱ０．４
ＡＮＴ１
＝Ｑ０．４
ＬＤＱ０．４
ＡＮＩ０．４
ＳＤＴ１，５ｓ五、调试
1、故障分析
(1)检查PLC能否完成1个工作流程?
不能：程序错误
解决方案：程序重编
(2)检查PLC能否从最后1步（Y4）回到第1步(Y1)开始新一轮循环?
不能：程序错误
解决方案：程序重编
（3）检查PLC能否实现连续运行？
不能：程序错误
解决方案：程序重编
2、改进措施
编一个更好的程序
四、工程预算
序号
名称
数
量
估价
1 YSXK-PLC10型PLC高级电工综合实训
考核装置
1
台
1200
2
PLC挂箱
1
个
60
3
PLC通讯电缆
1
根
10
4
安装编程软件的计算机
1
台5400
5
多种液体自动混合控制系统单元
一
套
30
6
跨接线
若
干
10 合计约18000
五、设计思考
通过这次设计实践，我对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。而且在不知不觉中增进了同学之间的友谊。
为期一个学期的PLC设计基本已经落下帷幕了，在本次设计的过程中我遇到了很多困难，主要表现在对控制系统的设备和整体运行过程不太熟悉，尤其是对各个控制点的动作情况很难掌握，其次梯形图的编写由于控制过程的复杂而觉得难以下手。通过查找资料和侯老师的讲解，这些问题还是基本得到了解决。
整体来说，这次设计给了我很大的帮助，不仅仅熟悉的PLC的控制系统和各种元器件，并提高了实践的能力，这些都将成为我以后步入社会参加工作的一笔财富。
六、参考文献
[1] 龙志文. 《SIMATIC S7 PLC原理及应用》[M]. 机械工业出版社
[2] 王永华. 《现代电气及可编程序控制技术》[M]. 北京：北京航天航
空大学出版社.2002年6月版
[3] 孙平. 《可编程序控制原理及应用》[M]. 北京：高等教育出版
社.2003年3月版
[4] 胡学林. 《可编程序控制器教程》[M]. 北京：电子工业出版社.2003
年4月版
[5] 廖常初. 《plc基础及应用》[M]. 北京：机械工业出版社.2003年
10月版