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基于PLC的工业搅拌过程控制系统设计摘要随着PLC等许多处理器的发展，自动控制模式的电动机的数量越来越多。
传统的控制方式因技术手段落后、生产效率低等弊端已不能适应企业生产的需要。
本文主要介绍采用西门子PLC实现对液体搅拌系统进行自动控制。
基于PLC构成的用于两种液体自动混合、自动搅拌和自动放料系统的控制目标、硬件组成、软件设计及系统功能，能模拟显示液体搅拌系统的全部工作过程。
系统硬件主要由S7-300可编程控制器、电磁阀、泵以及液位变送器等组成，编程软件采用采用西门子编程软件STEP7。
系统通过液位变送器将采集到的现场液位高度传送给西门子PLC，并由PLC对现场数据逻辑处理后，发出相应的控制指令，完成系统的自动控制。
最后，系统使用RS-232接口与上位机相连实现PLC与计算机的通讯。
系统不仅自动化程度高，灵活性强, 还具有在线修改功能，可满足不同的生产工艺要求。
关键字：PLC，液体搅拌系统，液位变送器，电磁阀DESIGN OF INDUSTRIAL MIXING PROCESS CONTROLSYSTEM BASED ON PLCABSTRACTWith the development of PLC, there are more and more automatic control electromotor. The traditional way of controlling can not meet the needs of enterprise production for its in low efficiency and low productivity. This paper introduces the rational application of SIEMENS PLC in the automatic control system of liquid mixer. PLC-based liquid composition for the two auto-mixing, automatic mixing and automatic discharge system, control objectives, hardware components, software design and system capabilities of liquid mixing system simulation show that all the work process.The System hardware is mainly formed by the S7-300 programmable logic controller, electromagnetic valve, pump and liquid location sensor, programming software using Siemens STEP7. The System through the liquid location sensor collected level information to Siemens PLC and then the PLC deal with on-site data, and sending corresponding control command to complete the system of automatic control. At last system is realized the communication between PLC and the upper computer by using the connection of RS-232.This system not only has high automation level and great mobility but also can alter the parameter on line, it can use in kinds of liquid location control systems.Key words: PLC，liquid mixing system，liquid location sensor，electromagnetic valve目录1. 绪论 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 液体搅拌系统的简介 ---------------------------------------------------------------------- 11.2 液体搅拌系统组成 ------------------------------------------------------------------------- 21.3 PLC在液体搅拌系统中的应用----------------------------------------------------------- 22. 可编程控制器 -------------------------------------------------------------------------------------- 42.1 可编程控制器的发展 ---------------------------------------------------------------------- 42.1.1 PLC技术发展概况 ------------------------------------------------------------------ 52.1.2 可编程控制器在我国的发展 ----------------------------------------------------- 62.2 PLC的分类----------------------------------------------------------------------------------- 72.3 PLC的工作原理----------------------------------------------------------------------------- 82.4 可编程控制器实现控制的要点 --------------------------------------------------------- 102.4.1 可编程控制器基本特点----------------------------------------------------------- 112.5 PLC的主要技术指标及抗干扰分析 --------------------------------------------------- 132.5.1 干扰源及干扰一般分类----------------------------------------------------------- 142.5.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源----------------------------------------- 142.5.3 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计----------------------------------------- 172.5.4 主要抗干扰措施-------------------------------------------------------------------- 172.6 西门子S7-300可编程控制器简述----------------------------------------------------- 182.7 SIMATIC S7-300系列PLC系统基本构成 ------------------------------------------- 182.7.1 SIMATIC S7-300的组成 ---------------------------------------------------------- 192.7.2 S7-300的扩展能力 ----------------------------------------------------------------- 202.7.3 S7-300模块地址的确定----------------------------------------------------------- 202.8 S7—300式PLC的CPU简介 ---------------------------------------------------------- 21 3．控制系统硬件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 243.1 系统工业流程 ------------------------------------------------------------------------------ 243.2 液位变送器的选择 ------------------------------------------------------------------------ 243.3 电磁阀的介绍 ------------------------------------------------------------------------------ 253.3.1 电磁阀的分类及特点-------------------------------------------------------------- 253.3.2 电磁阀的选择----------------------------------------------------------------------- 263.4 接触器及选用 ------------------------------------------------------------------------------ 273.4.1 接触器的分类和结构-------------------------------------------------------------- 283.4.2 接触器的工作原理及选用-------------------------------------------------------- 283.5 中间继电器 --------------------------------------------------------------------------------- 293.6 PLC选型------------------------------------------------------------------------------------- 303.7 系统主电路工作原理 --------------------------------------------------------------------- 313.8 系统控制电路工作原理 ------------------------------------------------------------------ 32 4．控制系统软件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 344.1 PLC编程软件STEP7 --------------------------------------------------------------------- 344.2 PLC控制流程------------------------------------------------------------------------------- 354.3 系统的程序设计 --------------------------------------------------------------------------- 35 结论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------- 451. 绪论1.1液体搅拌系统的简介目前，我国的液体搅拌系统大部分采用传统的继电器进行控制，这种方法耗能大，浪费大，搅拌效果不好，给工厂浪费很多资金，同时对噪声污染也很严重。
混凝土搅拌机自动化控制系统设计及其应用一、概述混凝土搅拌机是混凝土生产过程中不可或缺的重要设备，其主要功能是将水泥、砂、石料和水等原材料进行混合，生产出优质的混凝土。
然而，传统的混凝土搅拌机存在着一些问题，如操作繁琐、效率低下、混合质量不稳定等。
针对这些问题，设计开发一种混凝土搅拌机自动化控制系统，可以有效地提高混凝土搅拌机的生产效率、混合质量和操作便捷性。
二、系统设计混凝土搅拌机自动化控制系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分主要包括传感器、执行器、控制器和人机界面；软件部分主要包括控制算法和人机交互界面。
系统设计的目标是实现对混凝土搅拌机的自动化控制，包括控制混凝土搅拌机的进料、搅拌和出料过程，以及对混合质量进行在线监测和调整。
1. 传感器传感器是混凝土搅拌机自动化控制系统的重要组成部分，主要用于感知混凝土搅拌机的状态和环境参数，并将这些信息传递给控制器进行处理。
传感器包括压力传感器、温度传感器、液位传感器和流量传感器等。
压力传感器用于测量混凝土搅拌机的压力，以控制进料和出料流量；温度传感器用于测量混凝土搅拌机的温度，以控制加热器的温度；液位传感器用于测量混凝土搅拌机的液位，以控制进料和出料流量；流量传感器用于测量混凝土搅拌机的进料和出料流量，以控制混合比例和混合速度。
2. 执行器执行器是混凝土搅拌机自动化控制系统的另一个重要组成部分，主要用于控制混凝土搅拌机的进料、搅拌和出料过程。
执行器包括电机、气缸和阀门等。
电机用于驱动混凝土搅拌机的搅拌鼓旋转，以实现混合过程；气缸用于控制进料和出料门的开关，以实现进料和出料过程；阀门用于控制水泵的开关，以实现加水过程。
3. 控制器控制器是混凝土搅拌机自动化控制系统的核心部分，主要用于对传感器获取的信息进行处理，生成控制信号，并将控制信号发送到执行器进行控制。
控制器的设计需要结合混凝土搅拌机的实际情况和工艺要求，采用合适的控制算法和控制策略。
常见的控制器包括PLC控制器、单片机控制器和工控机控制器等。
基于PLC的搅拌机控制系统的设计摘要液体搅拌已成为现代工厂中必不可少的环节，以往的搅拌机都是由继电器控制的，其系统较为复杂，响应速度缓慢。
基于PLC控制技术的飞速发展，用软件就可以取代继电器系统中的触点和接线，因此，选用PLC对搅拌机的控制系统进行设计。
本设计主要采用PLC控制技术实现对液体搅拌系统的自动控制。
首先设计系统的工艺流程，根据工艺流程进行硬件配置，主要包括PLC、电动机、电磁阀、泵、液位变送器等元件的选型。
然后对控制系统的主电路、控制电路进行设计，从而达到控制要求。
最后根据控制要求进行软件设计，通过液位变送器将采集到的现场液位高度传送给PLC，并由PLC对现场数据逻辑处理后，发出相应的控制指令，完成系统的自动控制。
该设计在保证其功能的前提下，对其结构进行了尽量的简化，从而达到降低制造成本和维护成本的目的。
关键字：PLC, 液体搅拌，控制系统，自动控制The design of the Mixer Control System based on PLCAbstractLiquid mixing has become an indispensable part of the modern factories, past mixer is controlled by relay, the system is more complicated, the speed of response is slow. Based on the rapid development of PLC control technology, using the software can replace the contact and connection in relay system, therefore, this article chooses PLC to design the control system of mixer.This design mainly uses the PLC control technology to realize automatic control of liquid mixing system. Firstly, designing process of the system which can determine the hardware configuration , mainly including PLC, motor, solenoid valve, pump, liquid level transmitter components selection, etc. Then so as to achieve the requirements of the control, designing the control system of main circuit, control circuit. At last, according to the control requirements for software design, through the liquid level transmitter will be collected the water height transmitted to PLC, and after processing by PLC to field data logic, a corresponding control instruction, complete the automatic control system. The design under the premise of function, try to achieve aim of lowering costs manufacturing and maintenance, thereby simplify the structure of system.Keywords: PLC, Liquid mixing, Control system,automatic control目录第一章绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 研究目的与意义 (2)第二章搅拌机控制系统总体方案设计 (3)2.1 控制系统的简介 (3)2.1.1 控制方式的确定 (3)2.1.2 控制系统的优点 (4)2.1.3 控制系统的组成 (4)2.2 系统设计内容及需求分析 (5)2.2.1 系统设计内容 (5)2.2.2 系统需求分析 (6)2.3 系统设计的基本步骤 (6)第三章控制系统的硬件设计 (7)3.1 系统的工艺流程设计 (7)3.2 PLC的工作原理 (7)3.3 硬件模块的设计 (9)3.3.1 可编程控制器的选用 (9)3.3.2 液位变送器的选用 (12)3.3.3 电磁阀的选用 (13)3.4 系统主电路的设计 (14)3.5 系统控制回路的设计 (16)第四章系统的软件设计 (17)4.1 程序设计思想 (17)4.2 系统初始化程序及主程序设计 (17)4.3 报警电路程序的设计 (18)4.4 断电保护程序的设计 (19)4.5 系统控制过程分析 (20)第五章总结 (21)参考文献 (22)谢辞 (23)附录 (24)第一章绪论目前，我国的液体搅拌系统大部分采用传统的继电器进行控制，这种方法耗能大、浪费大、搅拌效果不好，给工厂浪费很多资金，同时噪声污染也很严重。
搅拌站智能控制系统设计摘要：水泥混凝土搅拌站生产过程要进行合理、有序控制，从而保证企业经济效益得到真正提升。
基于自主控制设计理念，利用单片机优势，提出一种用于混凝土搅拌机理开放式架构的智能控制系统。
该方案采用工控机作为上位机，下位机采用单片机。
本文介绍一种新型搅拌机智能化控制系统，并给出具体设计方案，希望对相关工作人员实际工作有所帮助。
关键词：搅拌站；智能控制；系统设计目前，随着我国建筑业快速发展，城市化进程加快，同时，随着建筑业不断发展，混凝土需求也在不断增加，对其品质要求也在不断提高。
最好方法是做好有关搅拌工作，有关混凝土制造单位基本上已经使用自动控制系统进行搅拌，这样可以极大提升搅拌站工作效率，也可确保混凝土搅拌质量。
一、搅拌站智能控制设备系统设计的意义在有关建设项目中，混凝土是非常重要的建材，其搅拌工艺对于建设项目顺利实施有重要作用。
通常情况下，混凝土由水泥、水、沙石等一系列原材料混合而成，在混合时，混凝土对于有关材料用量比例有很高要求，究竟采取什么样用量比例，可增加有关混凝土在使用时强度，或是采取什么样用量比例，可以起到节省水泥材料效果，要求搅拌站在混合时，用很好智能控制实现。
因此，与之有关的混凝土搅拌站，其智能控制系统合理与否，会对相关混凝土各个方面性能产生很大影响。
此外，还可以在很大程度上减少对某些原材料的使用，从而节省资源，降低整个建筑工程施工过程中成本。
所以，使用准确度较好、混合效能较好、智能控制系统完善的水泥搅拌站，能够使我们的水泥制造质量大大提高，也是水泥搅拌站可以很好的制造出满足要求的高强度水泥最坚实的基础，是整个工程项目设计中的一个重要环节，还可以很好地保证相关的施工建筑的质量。
混凝土搅拌站属于一种将混凝土搅拌材料集中搅拌后，再达到相应搅拌要求的机械，其智能化、机械化控制系统可以让混凝土搅拌工作效率和质量得到大幅度提高。
伴随我国各类大型建筑建造，与之相关联混凝土需求也越来越大，因此，我国相关专业技术人员已对相关混凝土搅拌站的大规模更新升级，并对其的智能管理系统加以完善，以此提高砼搅拌效率，这在极大程度上保护我国的重大项目顺利推进，同时又保证砼浇筑安全。
基于PLC的搅拌机控制系统的设计搅拌机是一种常见的工业设备，它用于混合和搅拌各种物料，包括粉末、液体、颗粒等。
传统的搅拌机控制系统通常采用传感器和继电器进行控制，但这种方式存在一些问题，例如控制精度低、响应时间长、可靠性差等。
为了提高搅拌机的控制性能和可靠性，我们可以采用基于PLC的控制系统。
PLC是可编程逻辑控制器的缩写，它是一种专用的计算机控制设备，具有高速、高可靠性、易于编程和配置的特点。
基于PLC的控制系统可以通过将传感器和执行器与PLC连接，实现对搅拌机的精确控制。
搅拌机控制系统的设计需要以下几个步骤：1.确定控制需求：根据搅拌机的工作要求，确定需要控制的参数，例如转速、时间、温度等。
2.选择传感器和执行器：根据控制需求选择合适的传感器和执行器。
例如，可以使用旋转编码器或霍尔传感器测量搅拌机的转速，使用温度传感器测量搅拌机的温度。
3.设计控制逻辑：根据控制需求和传感器的反馈信号，设计PLC的控制逻辑。
例如，可以使用PID控制算法来控制搅拌机的转速，根据传感器测量的实际转速和设定值，调整搅拌机的驱动器。
4.编程PLC：根据设计的控制逻辑，使用PLC编程软件编写PLC程序。
PLC程序主要包括输入输出的配置、控制逻辑的实现和报警功能的设置。
6.性能优化：根据测试结果和用户反馈，对控制系统进行性能优化。
例如，可以调整PID控制算法的参数，优化控制精度和响应时间。
1.高可靠性：PLC具有高可靠性和抗干扰能力，能够稳定地工作在恶劣的工业环境下。
2.高精度控制：PLC的计算和控制速度快，能够实现对搅拌机的高精度控制，提高产品质量。
3.易于配置和扩展：PLC具有模块化的设计，可以根据需求进行灵活配置和扩展。
4.易于维护和诊断：PLC的编程和配置工具友好易用，能够快速诊断和修复故障。
总结：基于PLC的搅拌机控制系统能够提高搅拌机的控制性能和可靠性，增加生产效率和产品质量。
设计和实施这样的控制系统需要仔细考虑搅拌机的工作要求、选择合适的传感器和执行器、设计控制逻辑、编程PLC、调试和测试，并进行性能优化。
混凝土搅拌站自动化控制系统设计一、问题描述混凝土搅拌站是一个生产混凝土的设备，其生产效率和生产质量直接影响到整个工程的进度和质量。
传统的混凝土搅拌站生产方式存在很多问题，如人工操作容易出错，生产效率低，生产质量不易保证等。
为了解决这些问题，需要设计一套混凝土搅拌站自动化控制系统，实现自动化生产。
二、系统功能混凝土搅拌站自动化控制系统应具备以下功能：1. 自动计量混合材料，并按照配比自动投料；2. 实时监测混合材料的质量，并在质量不合格时及时报警，停止生产；3. 自动控制搅拌机的转速，保证混合材料的均匀性；4. 自动控制输送机的速度，保证生产效率；5. 实时记录生产数据，并能够生成生产报表。
三、系统组成混凝土搅拌站自动化控制系统由以下组成部分构成：1. 计量系统：包括水泵、水泵管路、水箱、水流量计、气泵、气泵管路、水泥计量装置、水计量装置、粉煤灰计量装置、骨料计量装置等；2. 控制系统：包括PLC控制器、人机界面、搅拌机控制器、输送机控制器、电机控制器等；3. 监测系统：包括温度传感器、振动传感器、重量传感器、水泥罐液位传感器、水箱液位传感器、水流量计、气泵压力传感器等；4. 电气系统：包括电源、控制箱、电缆、插头、插座等。
四、系统流程1. 搅拌站启动操作员按下启动按钮，PLC控制器开始工作，检测所有传感器是否正常。
2. 材料计量PLC控制器根据生产配比自动计量水泥、水、粉煤灰、骨料等材料，并将其送入搅拌机。
3. 搅拌PLC控制器控制搅拌机开始搅拌，根据设定的转速控制搅拌机的转速，保证混合材料的均匀性。
4. 输送PLC控制器控制输送机开始工作，将混合材料输送至卸料口。
5. 停止当生产完成时，PLC控制器停止所有设备的工作，并将生产数据记录下来。
6. 报表生成PLC控制器将生产数据自动记录，生成生产报表。
五、系统优势1. 自动化生产，减少人工操作，提高生产效率；2. 控制精度高，保证生产质量；3. 实时监测，及时发现问题，减少生产事故；4. 生产数据自动记录，方便管理和生产分析。
河南工业大学开放实验室实验项目设计报告连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计学校：河南工业大学学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：X X X学号：目录1 前言 (2)2 工艺过程简介 (2)2、1 过程变量说明 (3)2、2 操作变量说明 (3)3 反应过程特性 (3)4 实验内容 (5)5 反应过程开车及正常运行 (6)6 开车步骤顺序控制 (7)7 思考题 (8)8 心得体会 (9)连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计1、前言本连续反应过程是工业常见的典型的带搅拌的釜式反应器（CSTR）系统，同时又是高分子聚合反应。
本实验是当前全实物实验根本无法进行的复杂、高危险性实验，又是非常重要的基础反应动力学实验和反应系统控制实验内容。
此外，全实物实验还面临物料消耗、能量消耗、反应产物的处理、废气废液的处理和环境污染问题，以上各项问题比间歇反应更严重，因为连续反应的处理量大大超过间歇过程。
现有的连续反应实验系统实际上都是水位及流量系统，根本没有反应现象。
在本连续反应实验系统上除了进行常规控制系统实验外，还可以进行模糊控制、优化控制、深层知识专家系统（例如SDG法）故障诊断等高级控制实验。
2、工艺过程简介连续反应实验系统以液态丙烯为单体、以液态已烷为溶剂，在催化剂与活化剂的作用下，在反应温度70 1.0℃下进行悬浮聚合反应，得到聚丙烯产品。
在工业生产中为了提高产量，常用两釜或多釜串联流程。
由于在每一个反应釜中的动态过程内容相似，为了提高实验效率、节省实验时间，特将多釜反应器简化为单反应器连续操作系统。
丙烯聚合反应是在己烷溶剂中进行的，采用了高效、高定向性催化剂。
己烷溶剂是反应生成物聚丙烯的载体，不参与反应，反应生成的聚丙烯不溶于单体丙烯和溶剂，反应器内的物料为淤浆状，故称此反应为溶剂淤浆法聚合。
见图1-1所示，连续反应实验系统包括：带搅拌器的釜式反应器。
反应器为标准盆头釜，为了缩短实验时间，必须减小时间常数，亦即缩小反应器容积，缩小后的反应器尺寸为：直径1000 mm，釜底到上端盖法兰高度1376 mm，反应器总容积1.037 m3 ，反应釜液位量程选定为0-1300 mm （0-100%）。
混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用一、前言混凝土搅拌站是建筑施工中不可或缺的设备，它能够通过搅拌混凝土、配制混凝土等工作，为建筑工程提供强有力的支持。
而如今，随着信息技术的不断发展，混凝土搅拌站的自动化控制系统也得到了极大的发展。
本文将介绍如何设计和应用混凝土搅拌站自动化控制系统，帮助读者更好地了解和掌握这一技术。
二、混凝土搅拌站自动化控制系统的基本原理混凝土搅拌站自动化控制系统是通过计算机控制设备的运行，实现对混凝土搅拌站的自动化控制。
这种系统主要由控制器、计算机、传感器、执行器和通信模块等组成。
其中，控制器是整个系统的核心，它通过计算机控制混凝土搅拌站的运行，保证混凝土的质量和生产效率。
三、混凝土搅拌站自动化控制系统的设计1. 系统架构设计混凝土搅拌站自动化控制系统的架构设计应考虑以下几个方面：（1）系统的可靠性。
系统应该具有高可靠性，能够保证混凝土搅拌站的正常运行。
（2）系统的稳定性。
系统的运行应该稳定，能够适应各种环境下的工作。
（3）系统的扩展性。
系统的设计应该具有一定的扩展性，能够满足未来的发展需求。
2. 系统软件设计混凝土搅拌站自动化控制系统的软件设计应包括以下几个方面：（1）系统的界面设计。
系统的界面应该简洁明了，易于操作。
（2）系统的数据采集与处理。
系统应该能够采集和处理混凝土搅拌站的运行数据，以便分析和调整系统的运行状态。
（3）系统的报警处理。
系统应该能够及时发出报警信号，提示操作人员进行处理。
（4）系统的远程监控。
系统应该具有远程监控的功能，方便操作人员进行远程控制和管理。
3. 系统硬件设计混凝土搅拌站自动化控制系统的硬件设计应包括以下几个方面：（1）控制器的选型。
控制器应该具有较高的性能和稳定性，能够满足混凝土搅拌站的实际需求。
（2）传感器的选型。
传感器应该具有较高的精度和稳定性，能够准确地采集混凝土搅拌站的数据。
（3）执行器的选型。
执行器应该具有较高的可靠性和精度，能够准确地控制混凝土搅拌站的运行。
混凝土搅拌站自动控制系统设计混凝土搅拌站是建筑工程中常用的设备，用于生产高品质的混凝土。
随着技术的进步和自动化的广泛应用，自动控制系统的设计在混凝土搅拌站中变得越来越重要。
本文将探讨混凝土搅拌站自动控制系统的设计原理和方法。
一、概述混凝土搅拌站自动控制系统是利用先进的电气技术和计算机控制技术，实现混凝土生产过程中的自动化管理和控制。
通过对原材料供应、搅拌过程、出料等环节的监控和调控，实现混凝土生产的高效、安全和质量稳定。
二、自动控制系统的功能与组成1. 功能：自动控制系统旨在实现混凝土生产过程中的自动化操作、减少人力成本、提高工作效率、确保产品质量和安全性。
2. 组成：混凝土搅拌站自动控制系统由以下几个部分组成：- 传感器：用于检测原材料供应、搅拌过程中的温度、压力、流量等参数。
- PLC控制器：根据传感器的反馈信号，对搅拌设备进行控制和调节。
- 人机界面：提供操作者与自动控制系统交互的界面，实时监控混凝土生产过程。
- 数据采集系统：将传感器采集的数据进行存储和分析，为生产管理提供决策依据。
- 通信模块：用于与其他设备或系统进行数据传输和联动操作。
三、自动控制系统设计原则1. 稳定性：自动控制系统应具备稳定、可靠的运行特性，保证混凝土搅拌过程的平稳进行。
2. 灵活性：设计应充分考虑混凝土搅拌站的不同工况和生产要求，确保系统能够适应各种情况下的自动控制。
3. 安全性：在自动控制系统的设计中，安全应是首要考虑的因素。
合理设置安全保护装置，避免意外事故的发生。
4. 可维护性：自动控制系统应具备易于维护和改进的特性，以提高系统的可靠性和使用寿命。
四、自动控制系统设计步骤1. 需求分析：根据混凝土搅拌站的生产要求和工艺流程，明确自动控制系统的功能需求和性能指标。
2. 系统设计：确定自动控制系统的硬件和软件组成，绘制系统框图和电气接线图，确定控制逻辑和算法。
3. 材料选型：选择适合的传感器、PLC控制器、人机界面等设备，确保其性能能够满足系统设计要求。
“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务1.1分析研究被控对象图1.1.1是一个典型的化工混料过程，两种配料（配料A和配料B）在一个混合罐中由搅拌器混合，混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。
图1.1.1 搅拌系统示意图系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下：配料A和配料B区域：z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀；z进料管安装有流量传感器；z当急停按钮被按下时，进料泵运行立即停止；z当罐的液面传感器指示罐满时，进料泵运行立即停止；z当排料阀打开时，进料泵运行立即停止；z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。
z在进料泵停止后（来自流量传感器的信号）阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。
z进料泵的启动与时间监控功能相结合，换句话说，在泵启动后的7秒之内，流量传感器会报告溢出。
z当进料泵运行时，如果流量传感器没有流量信号，进料泵必须尽可能快地断开。
z进料泵启动地次数必须进行计数。
（维护间隔）混合罐区域：z当急停按钮被按下时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z当排料阀打开时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。
如果在电机启动后10秒内还未接收到信号，则电机必须被断开。
z必须对搅拌电机的启动次数进行计数（维护间隔）。
z在混合罐中必须安装三个传感器：――罐装满：一个常闭触点。
当达到罐的最高液面时，该触点断开。
――罐中液面高于最低限：一个常开触点。
如果达到最低限，该触点关闭。
――罐非空：一个常开触点，如果罐不空，该触点闭合。
排料区域：z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。
z这个螺线管阀门由操作员控制，但是最迟在“罐空”信号产生时，该阀门必须被关闭。
z当急停按钮被按下时，打开排料阀必须被锁定。
z当罐的液面传感器指示罐空时，打开排料阀必须被锁定。
z当搅拌电机在工作时，打开排料阀必须被锁定。
1.2明确控制任务该“工业搅拌过程”是一个典型的顺序控制，本次设计，准备采用“上位机监控” + “下位机控制” + “操作面板”的方式对整个“工业搅拌过程”进行控制。
2 控制任务的分解与被控对象的描述2.1 控制任务的分解在定义了要控制的过程之后，将项目分割成相关的组或区域。
我们可把系统分为四部分，如图2.1.1所示：图2.1.1 系统划分示意图2.2 被控对象的描述配料A和配料B区域的流程图如图 2.2.1所示：图2.2.1 配料A和配料B区域的流程图图2.2.2 混合罐区域流程图图2.2.3 排料区域流程图3 系统硬件设计3.1操作面板设计要让一个操作员启动、停止和监控过程，就需要一个操作站。
操作站有一下配备：z用于控制过程中最重要的阶段的开关。
使用“reset maintenance display （复位维护显示）”开关，你可以关掉电机的维护显示灯，复位相应的计数器，使维护间隔为0。
z指示过程状态的指示灯。
z紧急停机开关。
根据系统的要求，可设计工业搅拌控制系统操作站如图3.1.1所示。
图3.1.1 系统操作站操作面板3.2 工业现场系统硬件结构设计工业现场系统结硬件构设计如图3.2.1所示：图3.2.1 工业现场系统结构设计如图3.2.1所示，该图是实际工业现场的硬件结构框图，由三部分组成：监控单元、控制单元和现场设备。
（1） 监控单元一台安装了WinCC组态软件的PC机，上面显示用于监控“工业搅拌过程”的工艺画面。
（2） 控制单元由一个S7-300的CPU和对应的I/O模块组成，主要用于过程控制。
（3） 现场设备包括现场工业搅拌过程和操作员站两个部分。
3.3 系统硬件资源分配“工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表如表3.3.1所示:表3.3.1 “工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表4 系统软件设计4.1 系统软件结构图系统软件结构图如图4.1.1所示：图4.1.1 系统软件结构图在本系统中，通过在一台PC机上安装三个工控软件，从而模拟工业现场的实际情况，使学生在没有相关硬件的情况下，也能通过软件模拟的方式，完成整个“工业搅拌过程”控制系统的设计。
在图4.1.1中，给出了软件模拟方式下三个工控软件与实际工业现场不同部分的对应关系。
即WinCC组态软件对应WinCC组态软件，实现过程监控；PLCSim工控软件对应实际的控制单元，实现控制任务；Simit工控软件对应实际工业搅拌过程和操作员站，实现被控对象的仿真。
具体在一台PC机上，安装三个工控软件的时候，有一些注意事项。
（1） WinCC组态软件的安装安装WinCC组态软件，使用的版本是WinCC V6 SP2英文版。
安装WinCC需要满足一定的软件要求，即在安装WinCC前就应安装所需的软件并正确配置。
安装WinCC的机器上应先安装Microsoft消息队列服务（操作系统盘提供）和SQL Server 2000（WinCC安装文件提供）。
（2）PLCSim工控软件的安装PLCSim V5.2集成在西门子工控软件Step7 V5.2中，所以这里主要指Step7 V5.2的安装。
通过运行Step7的安装文件，完成Step 7的安装。
安装完毕后，接下来安装授权文件，包括Step7 V5.2的授权和S7 PLCSim V5.2的授权。
（3）Simit工控软件的安装在安装Simit V5.0 sp1前，需要先安装C编译器，C编译器的安装文件位于Simit安装目录下。
安装完C编译器后，即可安装Simit软件，在安装过程中，会弹出安装“加密狗”驱动程序的对话框，请选择其中的USB驱动选项。
安装完毕后，将USB加密狗插入PC的USB口，即可运行Simit软件。
4.2 PLC控制程序设计在为某项过程控制或某种机器控制进行程序设计时，我们会发现部分控制逻辑常常被重复使用。
此种情况的程序设计可用结构化编程方法设计用户程序。
这样可编一些通用的指令块以便控制一些相似或重复的功能，避免重复程序的设计工作。
本次以该“工业搅拌过程”控制系统应用实例为例,具体的讲述在Step 7中“结构化编程”的方法。
4.2.1定义逻辑块图4.2.1.1所示为结构化编程的块的分层调用结构。
图4.2.1.1 结构化编程的块的分层调用结构OB1：与CPU操作系统的接口，包含主要程序。
在OB1中调用块FB1和FC1并传送控制过程所需的特定参数。
FB1：配料A的进料泵，配料B的进料泵和搅拌电机的控制由于要求一致（接通、断开、计数应用程序等）可以通过同一功能块实现。
背景DB1－3：用于控制配料A、配料B的进料泵和搅拌电机的实参及静态数据各不相同，因此分别存储在与FB1相关的三个背景DB中。
FC1：配料A和B的入口阀和进料阀以及排料阀也共同使用一个逻辑块。
由于只需编辑“打开和闭合”功能，一个FC就足够了。
4.2.2 编写符号表在Step7中定义的符号表如图4.2.2.1所示：表4.2.2.1 Step7中定义的符号表4.2.3 生成电机的FB该FB的要求：电机的FB包括以下逻辑功能：z有启动和停止输入。
z允许设备操作的一系列互锁（泵和搅拌电机）。
互锁状态存储在OB1的临时局域数据（L堆栈）中（“Motor_enable”、“Valve_enable”），并且当电机的FB被处理时与启动和停止输入进行逻辑组合。
z来自设备的反馈必须在一个特定的时间内出现，否则就假定有故障或错误出现。
该功能则停下电机。
z时间点和响应时间或错误/故障循环持续时间都必须被指定。
z如果启动按钮被按下并且电机被使能，设备自行接通并运行直至按下停止按钮。
z当设备接通时，一个定时器启动运行，如果在定时器的时间达到之前未接到来自设备的响应信号，则停机。
指定输入和输出图4.2.3.1所示是电机通用FB的输入和输出。
图4.2.3.1电机通用FB的输入和输出定义FB的参数如果电机（用于控制泵和电机）使用多重背景的FB，你必须为输入和输出定义通用参数名。
用于该过程中的电机的FB需要以下各项：z它必须有来自操作站的信号可以停止和启动电机和泵。
z它需要来自电机和泵的响应信号以指示电机再运行。
z它必须计算从发出启动电机的信号到接收到响应信号的时间。
如果在这一时间内没有收到响应信号，则电机必须关断。
z它必须能接通或断开操作站上的指示灯。
z它提供一个信号启动电机。
这些要求可以被定义为FB的输入和输出。
表4.1.3.1所示为该过程中电机的FB的参数。
表4.2.3.1 电机的FB的参数为电机的FB声明变量你必须为电机的FB声明输入、输出和入/出参数，如表4.1.3.2所示：表4.2.3.2 FB的输入、输出和入/出参数FB的输入、输出、入/出和静态变量存储在调用语句中指定的背景DB中，临时变量存储在L堆栈中。
为电机编程FB在Step7中，每一个被不同的块调用的块一定要在调用它的块之前生成。
因此在程序中必须在OB1之前先生成电机的FB。
具体程序，请参见参考程序。
生成背景数据块生成三个数据块并依次打开。
在“New Data Block（新数据块）”对话框中选择选项“Data block referencing a function block（参考一个功能块的数据块）”，在“Reference（参考）”列表框中选择“FB1”。
则数据块被指定为具有固定赋值的FB1的背景数据块，如图4.2.3.2所示：图4.2.3.2 FB1的背景数据块4.2.4 为阀门生成FC该FC的要求：这个入口和进料阀以及排料阀的功能包含以下逻辑功能：z一个用于打开阀门的输入一个用于关闭阀门的输入。
z互锁允许阀门被打开。
互锁状态存储在OB1的临时局域数据（L堆栈）中（“Valbe_enable”）并且在阀门的FC被处理时与打开和关闭的输入进行逻辑组合。
表4.1.4.1所示为必须传给FC的参数。
具体程序，请参见参考程序。
表4.2.4.1 FC的参数指定输入和输出图4.1.4.1所示为阀门的通用FC的输入和输出。
调用电机的FB的设备传给输入参数。
阀门的FC返回输出参数。
图4.2.4.1 FC的输入和输出为阀门的FC声明变量就像为电机的FB一样，你必须为阀门的FC声明输入、输出和入/出参数，变量声明表如表4.1.4.2所示：表4.2.4.2 FC的变量声明表在FC中，临时变量存储在L堆栈。
输入、输出和入/出变量则作为调用FC 的逻辑块的指针存储。
L堆栈中另外的存储空间（在临时变量之后）用于存储这些变量。
为阀门编程FC由于被调用的块必须在调用块之前生成，所以阀门的FC1功能必须在OB1之前生成。
4.2.5 生成OB1OB1决定程序的结构。
OB1中也包含要传送给各个功能的参数，例如：z为进料泵和搅拌电机而编制的程序段中为电机FB提供起动（“Start”）、停止（“Stop”），响应（“Respense”）以及复位维护显示（“Reset_Maint”）的输入参数。
