工业混合搅拌的PLC控制系统设计课程设计.docx

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工业混合搅拌的PLC控制系统设计课程设计

目录

引言..............................................................（3）

1、任务描述及控制要求.............................................（4）

1.1、任务描述................................................（4）

1.2、控制要求.................................................（4）

2、硬件电路设计...................................................（5）

2.1、电路设计.................................................（5）

2.2、PLC硬件组态..............................................（5）

2.3、PLC编程元件的地址分配....................................（5）

2.4、PLC编程元件的符号地址分配表..............................（6）

3、线性化程序......................................................（6）

4、结构化程序......................................................（8）

4.1编写FC1，对阀门A和阀门B进行结构化编制....................（8）

4.2FC2控制的是搅拌器搅拌，定义FC2数据块输入输出口..........（9）

4.3FC3控制的是放液程序，定义FC3数据块的输入输出口...........（10）

4.4结构化主程序，OB1对FC1、FC2、FC3的调用.....................（10）

5、使用上位机监控组态软件——组态王..................................（12）

5.1新建工程文件.................................................（13）

5.2对工业混合搅拌装置进行画面设计...............................（13）

5.3定义数据词典.................................................（14）

5.4创建动画连接，对命令语言进行编写.............................（14）

5.5组态王与外部硬件模块建立连接.................................（15）

5.6实现组态王的上位监控，对PLC板块进行动态操作..................（15）

6、项目设计结果分析及体会.............................................（16）

6.1调式过程中出现的问题..........................................（16）

6.2组态王的使用及设计............................................（16）

7、总结体会............................................................（17）

主要参考文献........................................................（18）

引言

可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。

《可编程控制器》为“自动化和电气工程及其自动化”专业的一门重要专业课。

通过本课程的学习，使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、分析和设计自动生产过程中的控制电路，掌握其使用方法。

课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行诸方面能力的培养和提高，为毕业设计打下良好的基础。

PLC课程设计的主要目的：

是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。

根据这些要求，进行PLC控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。

通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要求。

本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：

1）使液体混合机能够实现安全、高效的灌装；

2）满足灌装的各种技术要求；

3）具体内容包括两种种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。

本次课设的任务：

某个工业混合搅拌系统，要将两种流质物料（简称A、B）按一定比例混合，搅拌均匀后送出，混合的比例及搅拌时间完全由操作者控制（即：

手动控制）。

系统的控制由四部分组成：

成分A的进料控制、成分B的进料控制、混合料的搅拌控制及对搅拌后混合料的排料控制。

本设计用来实现在PLC控制下，实现A、B两种液料的按照一定比例自动进料→定时搅拌→排料→再次自动进料等工序的自动循环。

本课题应解决的主要问题是如何使PLC在灌装中实现控制功能，在相关的研究文献报道中用PLC对灌装机进行控制的研究尚不多见，以致人们难以根据它的具体情况正确选用参数进行系统控制，也就难以满足提高质量和效率、降低成本的要求，本设计就是基于以上问题进行的一些探讨。

1.任务描述及控制要求

1.1任务描述

某个工业混合搅拌系统，要将两种流质物料（简称A、B）按一定比例混合，搅拌均匀后送出，混合的比例及搅拌时间完全由操作者控制（即：

手动控制），系统的示意图如下图所示。

图1.1工业混合搅拌系统示意图

由系统的示意图可看出系统的控制由四部分组成：

成分A的进料控制、成分B的进料控制、混合料的搅拌控制及对搅拌后混合料的排料控制。

1.2控制要求

本设计用来实现在PLC控制下，实现A、B两种液料的按照一定比例自动进料→定时搅拌→排料→再次自动进料等工序的自动循环。

工艺控制要求实现：

①按下启动按钮，自动进A料→A料料位达到（由中液位传感器S2（常开触点）检测）→自动停止A料，同时自动进B料→总料位达到（由高液位传感器S3（常开触点）检测）→停止进B料→定时搅拌5S→排料→排料到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1（常闭触点）检测），延时3S将剩余混合液料排空→停止排料→自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。

②按下停止按钮，混合工序自动停止。

2.硬件电路设计

2.1电路设计

此处的电路设计主要是关于PLC的输入/输出接线图。

根据设计要求接线图如下：

图2-1

2.2PLC硬件组态

硬件组态表2-1

2.3PLC编程元件的地址分配

液体混合装置输入/输出地址分配表2-2

输入设备

输入点编号

输出设备

输出点编号

启动按钮

I0.0

进料阀A

Q0.0

S1低液位传感器

I0.1

进料阀B

Q0.1

S2中液位传感器

I0.2

搅拌器

Q0.2

S3高液位传感器

I0.3

排料阀C

Q0.4

停止按钮

I0.4

2.4PLC编程元件的符号地址分配表

首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器M，定时器T，计数器C等。

编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。

图2-2

3.线性化程序

图3-1

图3-2

图3-3

图3-4

图3-5

4.结构化程序

在结构化编程中分别编制OB1和FC1、FC2、FC3

4.1编写FC1，对阀门A和阀门B进行结构化编制

4.1.1定义FC1数据块输入

图4-1

4.1.2定义FC1数据块的输出口

图4-2

4.2FC2控制的是搅拌器搅拌，定义FC2数据块输入输出口

图4-3

图4-4

4.3FC3控制的是放液程序，定义FC3数据块的输入输出口

图4-5

图4-6

4.4结构化主程序，OB1对FC1、FC2、FC3的调用

图4-7

图4-8

图4-9

图4-10

5.使用上位机监控组态软件——组态王

5.1新建工程文件

图5-1

图5-2

图5-3

5.2对工业混合搅拌装置进行画面设计

图5-4

5.3定义数据词典

图5-5

5.4创建动画连接，对命令语言进行编写

图5-6

图5-7

5.5组态王与外部硬件模块建立连接

要实现组态王对外部硬件模块的控制，必须要将组态王画面中的任一个输入输出口的地址与西门子-S7300的端口地址一致，才能实现对外部硬件的控制，而不需要线路连接。

5.6实现组态王的上位监控，对PLC板块进行动态操作

图5-7

6.项目设计结果分析及体会

6.1调式过程中出现的问题

程序应实现的功能：

启动后，进A料A处指示灯亮，直至A料进至中液位处，中液位传感器处指示灯亮，A指示灯灭，进B料B处指示灯亮，直至B料进至高液位处，高液位传感器处指示灯亮，停止进B料。

定时搅拌5S再排料排料到搅拌容器最低液位时，延时3S将剩余混合液料排空，再停止排料然后自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。

6.1.1调试程序

调试程序时，出现了许多问题：

不能进行搅拌，且只能进入A料，进不了B料；不能实现搅拌；搅拌不能停止，进行不了放液；后来又不能进行循环控制。

之后最大的难题就是无法做到让系统想停就停，停了以后再按启动在停止处开始。

6.1.2解决办法

检查硬件外部的线路连接，看是否连错，随后又把程序下载到模块后，打开监视，一步

步对程序进行更改调试，先顺着要求工作进程解决AB阀放液的问题，然后解决搅拌问题，

了解高低中三液位对程序流程的影响，程序中添加继电器等来实现程序的控制。

程序中使用自锁来进行输出口的长时间接通。

通过监视模块，具体到哪个开关，来进行对整体流程的把握。

当然结构化编程设计还好，只要有了线性化程序，只用添加数据块FC，然后通过调用FC模块来代替线性化原程序。

6.2组态王的使用及设计

没进行这个课程设计之前，我们对组态王是完全陌生的，于是通过网上的视频资料以及询问老师，来掌握组态王的使用。

组态王使用过程：

建立新工程——创建画面——建立动画连接——设置板卡——建立新的数据词典——设置命令语言——设置运行系统——点VIEW

7.总结体会

确定设计课题以后，我首先是查找一些相关的书籍及资料，然后分析设计，并根据实际情况拟定设计方案，从而达到优化方案。

最难的是调试了，在老师和同学的帮助下，完成的设计达到了预定的要求。

同时，通过这次设计，我们在各个方面都有了很大的提高，特别是在理论和实践结合方面使我们受益匪浅，使大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高。

在设计的过程中培养了我们的分析能力，动手能力，使得我们学会了有不懂的地方积极主动的去动手查找资料解决难题，我们学会了认真，专心更有恒心去做一件事情，因而在我们以后的生活和工作中才能经得起时间和实践的考验。

同时也非常感谢老师和同学在我们设计过程中的帮助，因为你们我们才得以解决设计过程中出现的问题，使我受益良多,也为我即将面临的工作奠定了很好的基础。

而且，通过对组态王这个软件的学习也知道了，对一样事物的学习，只要投入时间和精力，是很容易就能掌握的。

所以只要理论结合实践，多动手操作，多做一些设计，就更能做到知识的融会贯通与灵活运用。

主要参考文献

[1]柳春生编著、电器控制与PLC（西门子S7-300机型）、——北京：

机械工业出版社、2010.2

[2]李晓宁编著、例说西门子PLCS7-200、——北京：

人民邮电出版社、2008.6

[3]孙承志、徐智、张家海、吉顺平编著西门子S7-200/300/400PLC基础与应用技术、——北京：

机械工业出版社、2009.1

[4]魏志清编著可编程控制器应用技术、——北京：

电子工业出版社、2001.7

[5]万太富、蔡春伟、孙明健、S7-200PLC原理及应用系统设计、——北京机械出版社、2007.6

[6]边春元 宋崇辉 任双艳《S7-300\400PLC梯形图与语句表编程》  北京 机械工业出版社 2009.4

课程设计评分表

评分项目

评分成绩

1．选题合理、目的明确（10分）

2．设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）

3．项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）

4．参考文摘不少于5篇（10分）

5．答辩（25分）

总分（100分）

答辩记录：

指导教师综合评语：

指导教师（签名）

日期：

年月日