基于PLC的自动搅拌系统设计
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电气控制课程设计
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考勤（10) 守纪（10） 过程(40） 设计报告（30) 答辩(10） 总成绩(100)
电气控制课程设计报告
1 基于S7—300PLC的多罐体液体自动混合搅拌系统
1 控制要求
采用PLC设计一个三个罐体的液体自动混合搅拌系统，具体要求如下:
储液罐1为一个5L储液罐，其分别有两个进液阀A和B，一个出液阀C（均为电磁阀，下同）。罐体上有三个传感器，分别为低液位传感器L，中液位传感器I，高液位传感器H。启动系统之前，容器是空的，各阀门关闭，传感器H=I=L=OFF，搅拌电动机M0=OFF。
首先，按下启动按钮,自动打开阀门A使液体A流入。当液面到达传感器I的位置时，关闭阀门A，同时打开阀门B使液体B流入。当液面到达传感器H位置时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌1分钟。搅拌完毕后,打开放液阀门C。当液面低于传感器L的位置时，再继续放液10秒后关闭放液阀门C.随后再将阀门A打开，如此循环下去.若停止后罐内依旧存在液体，可利用出液阀C手动按钮将液体排出。
当启动按钮按下时，同时低速启动搅拌机M0。当进液阀B打开时，切除电动机所串入电阻，使其正常运行.当电磁阀C打开时，再时搅拌机M0低速运行,若不按下停止按钮，使系统循环进行。在工作中如果按下停止按钮，搅拌机M0不立即停止工作，只有当前混合操作处理完毕，才停止工作，即停在初始状态。当初始状态下,按下停止按钮，搅拌机M0将进行反接制动，最终利用速度继电器，将反接制动切除。
储液罐2为一个3L储液罐，其分别有两个进液阀D和E，一个出液阀F。罐体上有两个传感器分别为低液位传感器N和高液位传感器K。当储液罐1的电磁阀B打开时，同时打开储液罐2的进液阀D和E.延迟10秒后,启动搅拌机M1进行搅拌1分钟，当罐内液面到达高液位传感器K时，自动关闭进液阀D和E。搅拌时间到后，打开岀液阀F。当液面低于低液位传感器N时，延迟5秒，之后同时关闭搅拌机M1和岀液阀F。
储液罐3为一个10L储液罐，罐体上有一个高液位传感器P，当由储液罐1和储液罐2放出的液体液面达到传感器P的液面高度时，启动搅拌机M2同时延迟20秒打开岀液阀G，放液3分钟到储液塔中，时间到后自动关断搅拌机M2和出液阀G。之后整个系统如此循环。
图1为系统分布图,题目中的5L，3L和10L只是象征意义的容量，并非工业现场容量. 电气控制课程设计报告
2
图1系统分布图
2 I/O地址分配表
如表1所示为本系统的I/O地址分配表。
表1 I/O地址分配表
输入信号 输出信号
名称 功能 输入地址 名称 功能 输出地址
SB1
SB2
FR
传感器L
传感器I
传感器H
SB3
传感器K
传感器N
传感器P 启动按钮
停止按钮
过载保护
罐1低液位测量
罐1中间液位测量
罐1高液位测量
阀C手动按钮
罐2的高液位测量
罐2的低液位测量
罐3的高液位测量 I0。0
I0.1
I0.2
I0。3
I0.4
I0。5
I0.6
I1。0
I1。1
I1.3 接触器KM1
进液阀A
进液阀B
岀液阀C
接触器KM2
接触器KM3
进液阀D
进液阀E
接触器KM4
出液阀F
接触器KM5
KS
岀液阀G M0启动线圈
储液罐1进液
储液罐1进液
储液罐1岀液
M0正常运转
反接制动
储液罐2进液
储液罐2进液
搅拌机M1
储液罐2岀液
搅拌机M2
速度继电器
储液罐3岀液 Q4。0
Q4.1
Q4。2
Q4.3
Q4.4
Q4.5
Q5。0
Q5.1
Q5.2
Q5.3
Q5.4
Q5。5
Q5。6
3 PLC外部接线图
本系统采用的外部硬件分别为：(1) 电源模块为PS307 10A;（2） CPU模块为CPU314;（3) 接口模块未加，但槽位依旧要空出;（4) 输入模块为DI321DC24V;（5) 输出模块为DO322DC24V/0.5A。如图2所示为PLC外部接线图。 电气控制课程设计报告
3 MNFC1I0.0I0.1I0.3I0.4I0.5I0.6I1.0I0.2I1.1I1.3启动按钮SB1停止按钮SB2液位传感器L液位传感器P液位传感器N液位传感器K液位传感器H液位传感器I岀液阀C手动按钮FRQ4.0Q5.2Q5.1Q5.0Q4.5Q4.4Q4.3Q4.2Q4.1Q5.6Q5.4Q5.3搅拌机M0速度1线圈储液罐1进液阀A储液罐1进液阀B储液罐1岀液阀C搅拌机M0速度2线圈反接制动线圈储液罐2进液阀D储液罐2进液阀E搅拌机M1储液罐2出液阀F搅拌机M2储液罐3岀液阀G
图2 PLC外部接线图
4 主电路连接图
如图3所示，图中搅拌机M0分为低速启动，高速运行，当速度接触器KM1闭合时，其主电路接通电源，电流流经上拉电阻，从而使电机低速启动,当速度2接触器闭合时，将上拉电阻切除，从而电机正常运行。当反接制动时，KM3闭合，对电机进行反接制动，等到电机速度接近于0时,由速度继电器将反接制动切除，从而保证电机不会反转。串入电阻既可以限制启动电流,又可以限制过大的反接制动电流。搅拌机M1和搅拌机M2均为小电机，可以直接启停。
M搅拌机M0速度2接触器KM2速度1接触器KM1反接制动接触器KM3电阻上拉M搅拌机M1KM5KM4M搅拌机M2FRFRFRFUFUFUKS
图3主电路连接图
5 控制程序及程序流程图
如图4所示为控制程序流程图,控制程序见附录。 电气控制课程设计报告
4
开始启动按钮按下液面到达传感器I的位置关闭阀A罐1进液阀A打开进液罐1液面到达传感器H的位置液体阀B打开流进液体2关闭罐1进液阀B搅拌机M0低速启动运行搅拌机M0正常运行1分钟打开罐1岀液阀C同时搅拌机1低速运作罐1液面高度低于传感器L延迟10秒后关闭岀液阀C是否要停止按下停止按钮停止打开罐2的进液阀D和进液阀E延迟10秒后启动搅拌机M1搅拌机M0正常运转罐2液面到达传感器K的位置罐2液面高度低于传感器N关闭罐2进液阀D和E延迟5秒钟后自动关闭搅拌机2和出液阀F罐3液面高度到达传感器P打开搅拌机M2延迟20秒后打开岀液阀G3分钟后搅拌机M2和阀G同时关闭搅拌1分钟后打开出液阀F搅拌机M0反接制动搅拌机2停止是否否是否是是否否是否是否是
图4控制程序流程图
6 系统运行调试及S7—PLCSIM仿真
如图5所示为S7—PLCSIM仿真图。
图5系统S7-PLCSIM仿真 电气控制课程设计报告
5 当启动按钮按下后,使储液罐1进液阀A得电，从而放入液体进入罐1。当液位到达传感器I高度时，进液阀B被打开，同时打开了罐2的进液阀D和E。当罐1液位到达传感器H的高度时，关闭进液阀B，同时让搅拌机M0正常运行搅拌1分钟。罐2的进液阀打开后,10秒后搅拌机M1自动搅拌1分钟后自动打开岀液阀F.其中I0。3和I1。1分别为罐1和罐2的低液位传感器，只要进液皆可没过其高度.
7 心得体会
本次课设通过运用S7-300PLC的STEP7编程软件，我设计了一个多罐体液体自动混合搅拌系统。通过对梯形图的设计，我设计了三个储液罐，且每个储液罐均有其进行自动搅拌的搅拌机。当启动按钮按下，不光可以保证储液罐的进液阀为其自动进液，而且可以保证，当液体到达适当高度，进行进液阀的转换和岀液阀自动的打开。编程完毕后，通过S7—PLCSM仿真软件仿真，逻辑合理,实现了题目的要求，从而完成课题。 电气控制课程设计报告
6 附 录
Network1: 储液罐1的程序
按下启动按钮，启动电磁阀A使液体1进入。
Network2：
当阀A提供液体1的液位达到传感器2的液位时，关闭阀A启动阀B,让第二种液体液体2流入。
Network3：
当搅拌的两种液体混合后，液位达到传感器3时,关闭阀A和阀B，让液体搅拌十分钟后打开阀C。
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7 Network4:
接通延迟型定时器延迟一分钟.
Network5:
通过定时器打开岀液阀C。
Network6：
当液体液位降到传感器L高度以下，让阀门C再开10秒之后,将其关闭。
Network7:
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8 Network8: 启动按钮按下同时，搅拌电机低速启动,进行低速搅拌。
Network9:
对电机主电路进行反接制动操作。
Network10:
当电磁阀B打开时，此时去除主电路中的电阻,从而加快搅拌速度。
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9 Network11:储液罐2的程序
当液体罐1的阀B打开时同时启动液体罐2的进液阀D和E，当到达罐2液位传感器K时，将两个进液阀关闭.
Network12:
打开进液阀D和进液阀E，使液体3和液体4进入罐中.
Network13:
延迟10秒之后，开动搅拌机进行搅拌。
Network14:
