液体自动混合监控系统设计毕业设计论文

广东岭南职业技术学院

I

广东岭南职业技术学院毕业设计（论文）

液体自动混合监控系统设计

学生姓名 梁燕恒

指导教师 谢冠成

专 业 机电一体化

班 级 12机电3班

二级学院 现代制造学院

2014年 11 月

广东岭南职业技术学院

II 液体自动混合监控系统设计

摘 要

液体自动混合监控系统是基于PLC和组态王来实现自动化监控。PLC简称可编程序控制器，是近年来发展极为迅速，应用极为广泛的一种工业控制设备。它是一种专为工业实现自动化生产而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或设备生产过程。

由于PLC的性能优越，兼顾多种辅助软件。例如：组态王软件，组态王是一个模拟加工现场的一个软件，有最为逼真画面监控。而PLC具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电接触器控制简单易懂，维修方便等优点,形成以微电脑为核心的电子控制设备。可编程序控制器技术在世界上己广泛应用，很多工业利用PLC来控制设备。而液体自动混合监控系统是基于PLC和组态王来实现自动化监控。

本论文首先介绍PLC的发展及应用，以及它的基本功能和特点。然后鉴于PLC的原理及其优越性，基于PLC控制和组态王监控的液体自动混合，该工程设计可进行单周期或连续工作，正常工作时，至少完成一个周期，该程序具有一定的防止误动作能力。本论文从硬件设计，软件设计，组态王监控设计等方面进行分析，对西门子PLC S7-200系列的应用有一定的指导意义。

关键词：可编程控制器，液体混合装置，传感器，画面监控

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III 目 录

前 言 ............................................................................................... 1

第1章 绪言 ................................................................................... 2

第2章 液体混合装置的控制的硬件设计 ................................... 5

2.1液体混合装置结构及控制要求 ............................................. 5

2.2 硬件选用 ............................................................................... 6

2.2.1选择接触器 ...................................................................... 6

2.2.2选择搅拌电机 ................................................................... 7

2.2.3选择断路器 ...................................................................... 8

2.2.4选择液位传感器 ................................................................ 9

2.2.5选择电磁阀 .................................................................... 10

2.3 S7-200的CPU的选择 ............................ 11

第3章 液体混合装置的控制的软件设计 ................................. 14

3.1控制要求及分析 ................................................................... 14

3.2两种液体混合装置的输入/输出分配 .................................... 16

3.3两种液体混合装置的输入/输出接线图 ................................ 17

3.4两种液体混合装置的梯形图 ................................................ 18

第4章 液体混合装置的控制的组态王监控设计 ..................... 22

4.1组态王选择 .......................................................................... 22

4.2组态画面监视设计 ............................................................... 22

第5章 系统常见故障分析及维护 .............................................. 29

5.1 系统常见故障分析及维护 ................................................... 29

5.2 系统故障分析及处理 .......................................................... 29

5.3 系统抗干扰性的分析和维护 ............................................... 30

结 论 ............................................................................................. 32

谢 辞 ............................................................................................... 33

参考文献 ......................................................................................... 34

附 录 ............................................................................................. 35 广东岭南职业技术学院

1

前 言

随着科技的发展，PLC的开发与应用把工业推向自动化和智能化。具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电接触器控制简单易懂，还有强大的抗干扰能力使它在工业方面取代了微型计算机，方便的软件编程使他代替了继电器的繁杂连线，灵活、方便，效率高。

本设计主要是对两种液体自动混合系统基于PLC控制的设计，在设计中对控制对象：三个传感器监视容器液位，设三电磁阀控制液体A、B输入与混合液体输出液位，设搅拌电机M。搅拌机是一种将两种或多种以上材料搅拌混合的系统，对搅拌机的控制，关系到产品的质量。工艺流程是：按下起动按钮，开始下列操作，打开液体B入口，液体B流入容器；当液面到达液体B液位时，关闭液体B入口；打开液体A入口，液体A流入容器；当液面到达液体A液位时，关闭液体A入口；混合液体搅拌均匀后（设时间为l0s），打开混合液体出口，释放混合液体；当混合液体下降到报警液位时，提示报警信息（监控系统提示“20S后容器将放空！”，PLC控制系统提示红色指示灯），同时继续释放混合液体直到放空。至此，完成一个操作周期；若未按停止按钮，则自动进入下一循环周期；按下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，停止操作，使系统停止于初始状态。

本设计采用的PLC是德国西门子S7系列S7-200的PLC作为液体自动混合系统控制中心，从控制系统的硬件组成，软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等），以及组态王监控画面设计，旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明

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2 第1章 绪言

1.1 课题背景

随着科技的发展和时代的进步，各种工业自动化产业的不断升级，对于工人的素质要求也不断提高。其中生产第一线有着各种各样的自动化加工系统，其中液体混合加工，是其中最为常见的一种。最初工艺加工，把多种原料在合适条件下进行混合加工，其监控或操作由工人进行的，后来多用继电器系统，对顺序或逻辑的操作过程进行半自动化的操作。但是现在随着时代的发展，plc这种新型的控制工具进入了人们的视野，它体积比一般继电器要小、轻,并能代替了以往传统的控制方式，并且与组态王监控系统结合来实现新监控方式，因此大受青睐。

为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。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之一,但由于该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混合精确、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混合的自动控制, 从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。

可编程控制器（ P L C ）是采用微机技术的通用工业自动化装置，能与多种软件结合使用。集散型控制和监控系统改变着工厂自动控制的面貌，对传统产业的技术改造和发展自动化工业具有重大的实际意义。但P L C发展很快，国外P L C产品更新换代更是如此。可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器位核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。

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3 1.2国内外相关领域的研究现状

可编程序控制器(PLC)从起源到现在，因为由于其编程简单、使用方便、维护容易、可靠性高、价格适中等优点，使其迅猛的发展，在冶金、机械、化工、纺织、石油、轻工、建筑、运输等领域得到了广泛的应用。

可编程序控制器技术以与CAD/CAM技术、机器人技术并列为现代工业生产自动化的重要技术之一，乃至整个工厂的生产自动化，PLC均担当着重要的角色。为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。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之一,但由于该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。液体自动混合监控系统是基于PLC和组态王来实现自动化监控广泛的应用。

综合起来看，由于工业生产对自动控制系统需求的多样性，液体自动混合监控系统的发展方向有两个：

1、PLC朝着简易、小型、价格低廉方向发展。近年来，单片机的出现，促进了PLC向紧凑型发展、体积减小、价格降低、可靠性不断提高。这种PLC可以广泛取代继电器控制系统，应用于单机控制和规模比较小的自动性控制，如日本立石公司的C60P\C20H\