西门子S71200多液体混合控制系统PLC课程设计报告.docx
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西门子S71200多液体混合控制系统PLC课程设计报告
交通学院
电控与PLC课程设计报告
院（部）别信息科学与电气工程学院
班级电气
学号
姓名
指导教师
时间2017.12.11--2017.12.22
课程设计任务书
题目多液体混合控制系统
学院信息科学与电气工程学院
专业电气工程及其自动化
班级电气
学生
学号
12月11日至12月22日共2周
指导教师（签字）
院长（主任）（签字）
2017年12月20日
一、设计容及要求
1基础题
1.1天塔之光
1.2PLC控制电机正反转
2组合题PLC实现多液体自动混合控制
2.1总体控制要求：
如面板图所示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。
实现三种液体的混合，搅匀，加热等功能。
三相异步电动机与搅拌电机同步运转、停止。
2.2打开“启动”开关，装置投入运行时。
首先液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。
然后液体A阀门打开，液体A流入容器。
当液面到达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。
液面到达SL2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。
液面到达SL1时，关闭液体C阀门。
2.3搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。
当混合液体在7秒达到设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作7秒后停止搅动；当混合液体加热7秒后还没有达到设定温度，加热器继续加热，当混合液达到设定的温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。
2.4搅匀结束以后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。
当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再经过N秒，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
2.5关闭“启动”开关，在当前的混合液处理完毕后，停止操作。
2.6数码管显示加热器加热时间。
2.7PLC某DA输出端，每个3V，循环输出1V、3V、5V。
2.8N秒由某电压值决定，当电压大于零小于2V时，N=2，当电压值大于2V小于10V时，N=4。
2.9TP7OO同步具有相应的启动、停止、传感器状态、指示灯状态等等
2、设计原始资料
S7-1200PLC实验平台、PC机、PLC课程设计指导书、《西门子S7-1200编程与应用》
3、设计完成后提交的文件和图表
硬件示意图；端子分配图；
设计程序；设计中遇到的问题，解决方法；
实验结果；设计心得。
4、进程安排
资料查阅与学习讨论；设计及调试；成果验收及答辩。
5、主要参考资料
[1]华波、丹、岩岭、马艳、山炳强，西门子S7-1200PLC编程与应用，机械工业2015.
摘要-1-
一、基础题-2-
1.1天塔之光-2-
1.1.1设计要求-2-
1.1.2设计思路-2-
1.1.3部分程序梯形图-3-
1.2PLC控制电机正反转-4-
1.2.1设计要求-4-
1.2.2设计思路-4-
1.2.3电路接线图-5-
1.2.4程序梯形图-5-
二、组合题PLC实现多液体自动混合控制-6-
2.1设计要求-6-
2.2设计思路及流程图-6-
2.3实验器材-7-
2.4I/O分配-8-
2.5程序梯形图-8-
2.6设计中遇到的问题，解决方法-12-
2.7实验效果图-13-
三、课程设计总结-14-
参考文献-14-
摘要
本课程设计为基于PLC的多种液体混合控制系统，是以控制三种液体的混合装置为例，将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后并加热到一定的温度才能将混合的液体排出装置，并形成自动循环状态。
多种液体混合控制系统的设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现多种液体混合控制系统从第一种液体加入到混合完成排出为一个在周期的控制程序。
此次课程设计报告以多种液体混合控制系统为中心,对设计要求、设计流程、IO口分配以及梯形图设计等做出了详细的报告。
此次设计采用西门子公司的S7-1200系列PLC去实现设计要求。
关键词PLC多液体混合控制西门子
一、基础题
1.1天塔之光
1.1.1设计要求
（1）依据实际生活中对天塔之光的运行控制要求，运用可编程控制器的强大功能，实现模拟控制。
（2）闭合“启动”开关，指示灯按以下规律循环显L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L8→L1、L7→L1、L6→L1、L5→L1、L2、L8→L1、L3、L7→L1、L4、L6→L1、L2、L3、L4→L1、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1。
（3）关闭“启动”开关，天塔之光控制系统停止运行。
（4）要求触摸屏画上灯后同步显示。
1.1.2设计思路
（1）打开启动开关，启动保持型接通延时定时器，即TONR定时器，将ET端子数据存储在某一区域。
（2）利用比较指令，按题目要求，分别在规定时间段控制各个小灯的亮灭。
（3）达到规定时间，使定时器复位重新计数，从而达到程序循环运行。
（4）绘制跟画面，并为其分别赋予IO变量，使其与实物装置同步显示。
1.1.3部分程序梯形图
1.2PLC控制电机正反转
1.2.1设计要求
利用PLC实现对电机的正反转控制，要求有启动、停止按钮。
系统启动后，可以通过按钮分别控制电机正、反转，并且要延时15S切换。
例如系统正转时，按下反转按钮后，电机延时15S后反转启动。
1.2.2设计思路
（1）通过启动开关和几个常闭开关，在打开启动开关后使电机正转输出端子得电从而控制电机正转，并使电机正转自锁。
（2）打开反转按钮，使反转程序接通，并关断正转程序，经5S延时接通定时器，使电机反转输出端子得电，控制电机反转。
（3）关断电机反转按钮，使电机正转输出端子经5s延时接通定时器后得电从而再次控制电机正转。
1.2.3电路接线图
1.2.4程序梯形图
二、组合题PLC实现多液体自动混合控制
2.1设计要求
（1）总体控制要求：
如面板图所示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。
实现三种液体的混合，搅匀，加热等功能。
三相异步电动机与搅拌电机同步运转、停止。
（2）打开“启动”开关，装置投入运行时。
首先液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。
然后液体A阀门打开，液体A流入容器。
当液面到达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。
液面到达SL2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。
液面到达SL1时，关闭液体C阀门。
（3）搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。
当混合液体在7秒达到设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作7秒后停止搅动；当混合液体加热7秒后还没有达到设定温度，加热器继续加热，当混合液达到设定的温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。
（4）搅匀结束以后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。
当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再经过N秒，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
（5）关闭“启动”开关，在当前的混合液处理完毕后，停止操作。
（6）数码管显示加热器加热时间。
（7）PLC某DA输出端，每个3V，循环输出1V、3V、5V。
（8）N秒由某电压值决定，当电压大于零小于2V时，N=2，当电压值大于2V小于10V时，N=4。
（9）TP7OO同步具有相应的启动、停止、传感器状态、指示灯状态等等
2.2设计思路及流程图
（1）打开“启动”开关，经10s的接通延时定时器，关闭排液阀，同时打开阀门A通入A液体，再根据液面传感器，利用复位指令依次打开或关闭B阀门和C阀门。
（2）当所有液体流入装置以后达到指定液面，SL1液面传感器得电，关闭C阀门，同时打开电机和加热器进行加热搅拌，由数码管记录加热时间。
数码管功能通过给加计数器一个1Hz的脉冲并且由“MOVE”指令移位来实现。
（3）当加热器加热到要求的温度，温度传感器T得电，此时将加热器复位来关闭加热器，同时由7s接通延时定时器控制电机复位停止搅拌并且打开排液阀进行排液。
（4）通过加计数器、“MOVE”指令以及比较指令控制PLC的DA输出端按要求间隔3s循环输出1、3、5V电压。
其电压输出值由“MOVE”指令实现。
例如当IN端输入值为2765时输出电压为1V。
再由此DA端输出电压和比较指令，决定排液阀排液2s后关断还是排液4s后关断。
（5）当排液阀关断，系统自动运行下一个周期。
其中，“启动”开关只控制第一个程序段，若中途关闭开关，需要经装置处理完所有液体后系统才会完全停止运行。
（6）最后处理TP700面板，绘制跟画面图，并且赋予各个位置IO变量，设置其动画，使其与装置同步显示。
设计流程图
2.3实验器材
（1）S7-1200PLC实验台；
（2）PC机；
（3）导线；
（4）8P以太网线通讯编程电缆；
（5）万用表。
2.4I/O分配
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号（面板端子）
功能说明
1
I0.1
SD
启动
2
I0.2
SL3
液位传感器SL3
3
I0.3
SL2
液位传感器SL2
4
I0.4
SL1
液位传感器SL1
5
I0.5
T
温度传感器T
6
Q0.0
YV1
进液阀门A
7
Q0.1
YV2
进液阀门B
8
Q0.2
YV3
进液阀门C
9
Q0.3
YV4
排液阀门
10
Q0.4
YKM
搅拌电机
11
Q0.5
H
加热器
2.5程序梯形图
2.6设计中遇到的问题，解决方法
（1）输出口坏了，导致无输出，经重新定义IO变量，更换其它输出口，终正常输出；
（2）程序正常，但实物输出不对，通过万用表检测，是线断了，经更换新线，输出正常；
（3）模拟量无法输出要求电压，经查阅教材，修改程序模数值，最终DA输出端按要求输出电压；
（4）三相电保险管炸裂，更换新的保险管，并且经检测接线无误后再开启三相电源开关。
2.7实验效果图
多液体混合控制实验效果图1
多液体混合控制实验效果图2
三、课程设计总结
为期两周的PLC课程设计结束了。
这次课程设计是对对自己平常课堂所学知识的检阅。
通过这两周的时间，使我学到了很多知识，巩固了课堂上所讲的各个要点难点，并且学到了很多扩展知识，使我明白了知识的全面性和重要性。
不过程序方面还有很多不足之处，让我感觉到自己的知识有限，还需不断拓展自己的知识面。
虽然过程中遇到了许多困难，但经过自己努力查阅资料并且经老师的点拨，最终克服了各个难关，让程序按要求运行。
这使我感觉到自己其实有很大的潜力，只要相信自己，一步一个脚印，扎扎实实的去学习工作，一定会完成自己心中的目标！
参考文献
[1]王永华，现代电气控制及PLC应用技术，：
航空航天大学出版，2007；
[2]王淑英，S7-1200西门子PLC基础教程，:
人民邮电，2009；
[3]连德春.电气控制与PLC应用技术研究[J].南方农机,2017；
[4]郁汉琪,机床电气及可编程控制器实验，：
高等教育,2001；
[5]少海.电气控制与PLC应用技术的分析[J].科技风,2016；
[6]电控与PLC课程设计指导书，2015。
成绩评定表
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