两种液体混合装置PLC控制系统设计.docx
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两种液体混合装置PLC控制系统设计
摘要
S7-200是一种小型的可编程序控制器,实用于各行各业,各类场合中的检测.监测及控制的主动化.S7-200系列的壮大功效使其无论在自力运行中,或相连成收集皆能实现庞杂控制功效.是以S7-200系列具有极高的机能价钱比.
本体系应用S7-200PLC实现了对液体混杂装配的主动控制请求.同时控制体系应用仿真装备不但能知足两种液体混杂的功效,并且可以扩大其功效知足多种液体混杂体系的功效.提出了一种基于PLC的多种液体混杂控制体系设计思绪,进步了液体混杂临盆线的主动化程度和临盆效力.文中具体介绍了体系的硬件设计.软件设计.个中硬件设计包液体混杂装配的电路框图.输入/输出的分派表及外部接线;软件设计包含体系控制的梯形图.指令表及工作进程.在本装配设计中,液面传感器和电阀门以及搅动电机采取响应的钮子开关和发光二极管来模仿,别的还借助外围元件来完成本装配.全部程序采取构造化的设计办法,具有调试便利,保护简略,移植性好的长处.
症结词：
PLC;液体混杂装配;程序
1液体混杂装配控制体系设计义务2
1.2设计内容及要实现的目标2
2体系总体计划设计3
2.1体系硬件设置装备摆设及构成道理3
2.2体系接线图设计3
3控制体系设计4
3.1估算4
3.5外部接线图设计7
3.6控制程序流程图设计8
3.7控制程序设计8
3.8创新设计内容10
4体系调试及成果剖析11
4.1体系调试11
4.2成果剖析11
总结12
申谢13
参考文献14
1液体混杂装配控制体系设计义务
课程设计的目标
在工艺加工最初,把多种原料再适合的时光和前提下进行须要的加工以得到产品一向都是在人监控或操纵下进行的,在后来多用继电器体系对次序或逻辑的操纵进程进行主动化操纵,但是如今跟着时期的成长,这些方法已经不克不及知足工业临盆的现实须要.现实临盆中须要更精确.更便捷的控制装配.
跟着科学技巧的日新月异,主动化程度请求越来越高,本来的液体混杂远远不克不及知足当前主动化的须要.可编程控制器液体主动混杂体系集成主动控制技巧,计量技巧,传感器技巧等技巧与一体的机电一体化妆置.充分接收了疏散式控制体系和分散控制体系的长处,采取尺度化.模块化.体系化设计,设置装备摆设灵巧.组态便利.
可编程控制器多种液体主动混杂控制体系的特色：
1）体系主动工作;
2）控制的单周期运行方法;
3）由传感器送入设定的参数实现主动控制;
4）启动后就能主动完成一个周期的工作,并轮回.
本体系采取PLC是基于以下两个原因：
1）PLC具有很高的靠得住性,平日的平均无故障时光都在30万小时以上;
2）编程才能强,可以将隐约化.隐约决议计划息争隐约都便利地用软件来实现.
根据多种液体主动混杂体系的请求与特色,我们采取的PLC具有小型化.高速度.高机能等特色,可编程控制器指令丰硕,可以接各类输出.输入扩充装备,有丰硕的特别扩大装备,个中的模仿输入装备和通信装备是体系所必须的,可以或许便利地联网通信.
1.2设计内容及要实现的目标
应用西门子PLC的S7-200系列设计两种液体混杂装配控制体系.在试验之前将容器中的液体放空,按动启动按钮SB1后,电磁阀A通电打开,液体A流入容器.当液位高度达到中限位时,液位传感器I0.0接通,此时电磁阀A断电封闭,而电磁阀B通电打开,液体B流入容器.当液位达到上限位时,液位传感器I0.1接通,这时电磁阀B断电封闭,同时启动电念头M搅拌.60分钟后电念头M停滞搅拌,这时电磁阀C通电打开,放出混杂液去下道工序.当液位高度降低到下限位后,再延时5s电磁阀C断电封闭,并同时开端新的周期.图1.1两种液体混杂装配
2体系总体计划设计
根据设计请求,本体系为两种液体主动混杂,须要对各类液体的液面的高度监控,是以,须要应用到传感器进行液面高度的监控.各类液体入池的比例须要应用电磁阀控制,入池后的搅拌,则须要电机控制.对各个控件的控制,须要一个完全的控制流程,应用PLC技巧进行编程,可以实现对各个控件的控制.
具体控制办法根据标题请求,按下启动按钮时,A种液体进入容器,当达到必定值时,停滞进入,B种液体开端进入,当达到必定值时,停滞进入.搅拌机进行搅拌,一分钟后搅拌平均,停滞搅拌,放出液体.液体放出达到必定值时停滞放出.液体的进入和放出,须要电磁阀的控制,液面的深度须要传感器的控制.
2.1体系硬件设置装备摆设及构成道理
在炼油.化工.制药.饮料等行业中,多种液体混杂是必不成少的程序,并且也是其临盆进程中十分重要的构成部分.
我预备设计一个可以将两种食用液体主动混杂成饮料的控制装配,两种饮料分离定名为液体A和液体B.根本的设计硬件如下表所示：
表2.1设计硬件选择
名称
型号
数目
微型盘算机
专用盘算机
1台
PLC主机单元
西门子S7-200系列
1台
两种液体主动混杂单元
配套
1台
通信电缆
配套
若干
图
液体混杂控制装配控制的模仿试验面板图如图2.1所示,此面板中,液面传感器用钮子开关来模仿,启动.停滞用动合按钮来实现,液体A阀门.液体B阀门.混杂液阀门的打开与封闭以及搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模仿.
图2.1液体混杂控制装配控制的模仿试验面板图
2.2体系接线图设计
表2.2 输入/输出接线列表
面板
SB1
SB2
H
I
L
Y1
Y2
Y3
KM
PLC
3控制体系设计
3.1估算
起首统计被控装备对输入.输出点的总需求量,把被控装备的旌旗灯号源一一列出,卖力剖析输入.输出点的旌旗灯号类型.
在初始状况时,根据请求要实现液体的主动混杂导出控制,在开端操纵之前,各阀门必须为封闭状况,容器为空.此时液体控制电磁阀Y1=Y2=Y3=OFF状况;传感器L1=L2=L3=OFF状况;电念头M为封闭状况.
在启动操纵中,当装配和液体的都预备好之后,按下启动按钮,开端下列操纵:
1）Y1=ON,液体A流入容器;当液面到达L2时,Y1=OFF,Y2=ON;
2）液体B流入,液面达到L1时,Y2=OFF,M=ON,电念头开端进行液体的充分混杂搅拌;
3）当混杂液体搅拌平均后（设时光为60s）,M=OFF,Y3=ON,开端放出混杂液体;
4）当液体降低到L3时,L3从ON变成OFF,把时光控制为再过5s后容器放空,封闭Y3,Y3=OFF完成一个操纵周期;
5）在只要没有按停滞按钮的状况下,则主动进入下一个轮回操纵周期.
在停滞操纵中,当工作完成之后须要封闭体系,按一下停滞按钮,则在当前混杂操纵周期停滞后,才停滞操纵.从而使体系停滞在开端状况,以便下次启动体系时可以或许顺遂的开端体系的轮回.
硬件电路设计
选用型液位传感器
个中.
LSF系列液位开关可供给异常精确.靠得住的液位检测.其道理是根据光的反射折射道理,当没有液体时,光被前端的棱镜面或球面反射回来;有液体笼罩光电探头球面时,光被折射出去,这使得输出产生变更,响应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量.应用此道理可制成单点或多点液位开关.LSF光电液位开关具有较高的顺应情形的才能,在耐腐化方面有较好的抵抗才能.
相干元件重要技巧参数及道理如下：
（2）工作温度上限为125°C
（3）触点寿命为100万次
（4）触点容量为70w
（5）开关电压为24VDC
3.2.2搅拌电机的选择
选用EJ15-3型电念头
个中“E”暗示电念头,“J”暗示交换的,15为设计序号,3为最大工作电流
相干元件重要技巧参数及道理如下：
EJ15系列电念头是一般用处的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电念头.
（1）额定电压为220V,额定频率为50Hz,功率为2.5KW,采取三角形接法.
（2）电念头运行地点的海拔不超出1000m.工作温度-15～40°C/湿度≤90%.
（3）EJ15系列电念头效力高.节能.堵转转矩高.噪音低.振动小.运行安然靠得住.其硬件接线如图3.1.
图硬件接线
电磁阀的选择
（1）入罐液体选用VF4-25型电磁阀
个中“V”暗示电磁阀,“F”暗示防腐化,4暗示设计序号,25暗示口径（mm）宽度.
相干元件重要技巧参数及道理如下：
1）材质：
聚四氟乙烯.应用介质：
硫酸.盐酸.有机溶剂.化学试剂等酸碱性的液体.
2）介质温度≤150℃/情形温度-20～60°C.
3）应用电压：
AC：
220V50Hz/60Hz DC：
24V.
4）功率：
AC：
2.5KW.
5）操纵方法：
常闭：
通电打开.断电封闭,动作响应敏捷,高频率.
（2）出罐液体选用AVF-40型电磁阀
个中“A”暗示可调撙节量,“V”暗示电磁阀,“F”暗示防腐化,40为口径（mm）
相干元件重要技巧参数及道理如下：
1）其最大特色就是能经由过程装备上的按键设置来控制流量,达到准时排空的后果.
2）其阀体材料为：
聚四氟乙烯,有比较强的抗腐化才能.
3）应用电压：
AC：
220V50Hz/60Hz DC：
24V.
4）功率：
AC：
5KW.
3.接触器
选用CJ20-10/CJ20-16型接触器.
个中“C”暗示接触器,“J”暗示交换,20为设计编号,10/16为主触头额定电流.
相干元件重要技巧参数及道理如下：
（1）操纵频率为1200/h
（2）机电寿命为1000万次
（3）主触头额定电流为10/16（A）
（4）额定电压为380/220（A）
PLC的型号.规格繁多,根据前面3.1的I/O估算,再查阅《西门子PLC编程手册》中的相干表格,肯定PLC选型.
根据以上剖析,对PLC来说,须要供给5个输入点和4个输出点.除了以上的输入输出点不测,PLC与盘算机.打印机.CRT显示器等装备衔接,须要用专用接口,也应盘算在内.斟酌到在现实装配.调试和应用中,还有可能发明一些估算中未预感到的身分,要根据现实情形增长一些输入.输出旌旗灯号.是以,要按估量数再增长15%―20%的输入.输出点数,以备未来调剂.扩充应用.综上所述,I/O估算为：
输入点点数为8,输出点点数为7.
综上所述,点数在30以内,为便利扩大,选择S7-200系列CPU224型.
在懂得了体系工艺要乞降控制请求后,接着要做的就是将I/O通道分派给PLC的指定I/O端子,具体如表3.1所示.
分类
元件
端子号
感化
输
入
SB1
起动按钮
SB2
停滞按钮
L1
液面高位传感器
L2
液面中位传感器
L3
液面低位传感器
输
出
M
搅拌电念头
Y1
液体A流入电磁阀
Y2
液体B流入电磁阀
Y3
放出混杂液体电磁阀
3.5外部接线图设计
图3.2PLC外部接线图
图3.3装配操纵面板
如图3.2所示,PLC外部接线图左边一排为输入,个中I0.3,I0.1,I0.3,I0.2,I0.4分离与SB1,SB2,L1,L2,L3相连;右边一排为输出,个中Q0.2,Q0.0,Q0.1,Q0.3分离与Y1,Y2,Y3,KM相连.如图3.3所示起停按钮P1,P2分离与主机的I0.3,I0.4相连,液面传感器P3,P4,P5分离与主机的输入点I0.1,I0.3,I0.2相接,液体A阀门,液体B阀门,混杂液体阀门和搅拌机P6,P7,P8,P9分离与主机的输出点Q0.0,Q0.1,Q0.3,Q0.2相连.
3.6控制程序流程图设计
图3.4控制程序流程图
3.7控制程序设计
根据体系的请求及I/O通道分派,写出继电器梯形图,如图3.5所示.具体设计思绪如下：
1）肇端操纵：
在按启动按钮I0.3之后,使Q0.0得电,打开电磁阀A,从而使液体A流入容器.
2）当液位上升到中限位时：
当液面上升到中限位时,I0.0由OFF变成ON,使Q0.0断电,封闭电磁阀A.同时使Q0.1得电,打开电磁阀B,从而使液体B流入容器.
3）当液位上升到上限位时：
当液面上升到上限位时,I0.1由OFF状况变成ON状况,使Q0.1断电,封闭电磁阀B.同时使Q0.2得电,启动搅拌机M.此时启动准时器T37,60s后T37动作,使Q0.2掉电.
4）搅拌平均后放出混杂液体：
在Q0.2的降低沿通事后沿微分指令DIFD使Q0.3置位,打开电磁阀C,开端放出混杂液体.
5）当液位降低到下限位时：
当液位降低到下限位时,启动准时器T38,5s后使Q0.3掉电,封闭电磁阀C,此时液体已放空.
6）主动轮回工作：
在没有按停滞按钮I0.4的情形下,体系将在T38的记不时光到了时,使Q0.0置位,主动进入下一操纵周期.从而实现混杂液体PLC主动控制的轮回工作.
7）停滞操纵：
当按下停滞按钮时,停滞按钮I0.4为ON状况,不克不及使电磁阀A.B.C断开,体系履行完本周期的操纵后,将主动逗留在初始状况.
应用S7-200西门子简略单纯编程器编入梯形图,如下所示.
图3.5梯形图
3.8创新设计内容
此次设计进程中,我有一些本身的设法主意.
1）搅拌桶内的液位传感器的靠得住性不强,可以试着改为敏锐性强.靠得住性高的检测仪器.防止因为输入液体时,飞溅的液体触碰着液位传感器而导致发出错误旌旗灯号.
2）在电路中供给一个备用电源,如许做的目标就是包管掉落电之后也能使体系完成该周期的工作,从而包管体系在完成当前周期的操纵时,停滞在初始状况,使容器为空.以便在恢复电源后能顺遂的从第一步开端进行轮回.如许就防止了在混杂某些化学物资,比方具有腐化性的物资时.因为掉落电,长时光储消失容器中,从而造成对装配的腐化或破坏;也防止了引起情形污染的可能.同时期替了掉落电保持如许一个麻烦和斟酌不周的进程.
4体系调试及成果剖析
4.1体系调试
应用调试程序进行体系静调.模仿两种液体混杂装配的操纵进程,对控制程序作一些修改,使之变成可持续运行的调试程序.具体作法如下：
设PLC进入运行方法后：
经由必定的预备时光,模仿按下启动按钮,Q0.0的指导灯亮;
一段时光后,液面上升到L2地位,Q0.0的指导灯灭,Q0.1的指导灯亮;
一段时光后,液面上升到L1地位,Q0.1的指导灯灭,Q0.2的指导灯亮;
一段时光后,Q0.2的指导灯灭,Q0.3的指导灯亮;
一段时光后,液面低于L3地位,Q0.1的指导灯灭,Q0.0的指导灯亮,当前操纵周期停滞,主动进入下一个操纵周期.
在体系运行进程中,模仿按下停滞按钮,所有运行立刻停滞.
调试停滞.
4.2成果剖析
基于以上设计与调试,两种液体混杂装配的体系设计根本停滞.测试成果知足课题给定请求.
总结
此次课程设计是异常可贵的一次理论与实践相联合的机遇,经由过程此次此次对“液体主动混杂装配的PLC控制”的设计使我摆脱了单纯理论进修的状况,和眼高手低的缺点,经由过程本次PLC的课程设计,使我懂得到PLC的重要性.
电气控制与可编程控制器是一门极其重要的课程,他分解了盘算机技巧和主动控制技巧和通信技巧.在当今由机械化向主动化,信息化飞速成长的社会,PLC技巧越来越受人们普遍应用,远景可不雅,是以学会和应用PLC,将对我们今后踏上工作岗亭有极其重要的帮忙,在此次设计中,我们碰到了很多艰苦,经由过程对自身的查找,我找出几点缺少之处：
1,不太会应用查翻材料.碰到艰苦,起首不先检讨材料,过多依附同窗和先生的帮忙,相对不自力.
2,进修卖力程度不敷,进修热忱不高,基本相对单薄,控制常识太少.
3,设计时对时光合理安插上欠妥.但恰是此次设计,让我熟悉到本身的缺少,为今后今后的工作进修找到了偏向和进步的动力.
经由过程此次PLC课程设计实践.我学会了PLC的根本编程办法,对PLC的工作道理和应用办法也有了更深入的懂得.在对理论的应用中,进步了我们的工程本质,在没有做实践设计以前,我们对常识的撑握都是理论上的,对一些细节不加看重,当我们把本身想出来的程序用到PLC中的时刻,问题消失了,不是不克不及运行,就是运行的成果和请求的成果不相相符.如许,我就只能一个一个问题的去解决,经由过程查阅材料或者是就教同窗,一次一次的调试程序,最后达到设计请求.使得我对PLC的懂得得到增强,看到了实践与理论的差距.
最后经由过程本次课程设计,使我懂得了PLC控制技巧在工业应用和工业临盆中的重要地位;经由过程本次课程设计,使我更深入的懂得了PLC的编程思惟,也能更好的将所学常识应用到实践中动.是以学好这门课程对今后的成长有举足轻重的地位.
申谢
短暂的一礼拜的设计就这么停滞了,虽说时光很短暂但学的到的器械很多.在此感激***先生的谆谆教诲和孜孜不倦的指点,先生渊博的学识.严谨的治学精力和一丝不苟的工作风格深深影响了我,使我毕生受益.
同时,在行文进程中,也得到了很多同窗的珍贵建议,在此一并致以诚挚的谢意.最后,我向在百忙中抽出时光对本文进行评审并提出珍贵看法的列位先生暗示衷心肠感激！
参考文献
【1】戚长政《自念头与临盆线》科学出版社2004
【2】蔡杏山《零起步轻松学西门子S7-200PLC技巧》人平易近邮电出版社2010
【3】马桂喷鼻《电气控制与PLC应用》化学工业出版社2006
【4】何友华《可编程序控制器及经常应用控制电器》冶金工业出版社2008
【5】肖清《西门子PLC课程设计指点书》化学工业出版社2009
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