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