制药厂液体混合搅拌装置的自动控制.docx
《制药厂液体混合搅拌装置的自动控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制药厂液体混合搅拌装置的自动控制.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
制药厂液体混合搅拌装置的自动控制
PLC技术及应用课程设计（论文）
题目：
制药厂液体混合搅拌装置的自动控制
院（系）：
电气工程学院
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
（签字）
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：
电气工程学院教研室：
自动化
学号
学生姓名
专业班级
课程设计（论文）题目
制药厂液体混合搅拌装置的自动控制（功能图设计）
课程设计（论文）任务
课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数
实现功能
在药品生产给过程中，需要将多种液体按一定比例进行搅拌混合后，放出到下一道工序进一步的加工生产，此设计液体混合搅拌装置是以2种液体的混合为对象，设计一个PLC控制的液体混合装置。
液体混合装置功能如下：
1）初始状态为容器放空，按启动按钮后，液体A流入容器中，达到要求的高度后停止；液体B开始流入装置，液体B达到要求的高度后停止；加热器对液体进行加热，当液体到达指定温度40℃时，停止加热；搅拌电机搅拌1分钟后，将加热并混合好的液体放出到下一道工序；当容器内液体放空后，自动开始下一周期循环。
2）按下停止按钮时，要求不要立即停止工作，而是将停机信号记忆下来，指导完成一个工作循环后才停止工作，返到初始状态上。
设计任务及要求
1、根据系统功能，确定总体控制方案（包括设计系统组成框图，分析各部分的作用）
2、设计电机主电路；
3、确定I/O点数，选择PLC型号；建立I/O分配表，完成PLC与I/O的外部接线；
4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序；
5、上机调试、完善程序；
6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数
温度0℃┈+60℃；控制精度为±1℃。
搅拌电机P=0.81Kw,I=2A,n=1410r/min,U=380v,
进度计划
1、布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2天）
2、设计电机主电路，建立I/O分配，完成外部接线设计（1天）
3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2天）
4、上机调试、修改程序。
（2天）
5、撰写、打印设计说明书（2天）
6、答辩（1天）
指导教师评语及成绩
平时：
论文质量：
答辩：
总成绩：
指导教师签字：
年月日
注：
成绩：
平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算
摘要
随着现代工业技术的快速发展，液体混合的应用更加广泛。
对于液体混合控制技术的研究有着广泛的经济价值。
针对这一问题本课程设计重点研究了基于PLC控制的液体混合实时监控系统。
该系统就是一个简单的集散控制系统。
借助现代计算机技术，实现对搅拌器的集中控制，分散管理。
本设计通过对两种液体的混合搅拌器控制为例，将两种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达均匀状态将混合的液体输出容器并形成循环状态。
液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。
本设计以液体混合的结构和工艺流程的系统为中心 ，确定了合理的系统控制方案。
选用西门子公司的S7-200PLC作为现场控制器，利用step7进行液体混合运作程序编写，同时采用与之配套的WinCC组态软件进行组态工作，建立一个人机交换界面，并实现PLC和组态软件之间通讯。
通过使用远程计算机，实现对现场液体混合运行情况的实时监控。
关键词：
S7-200PLC；电动机
目录
第1章绪论1
第2章系统设计方案2
2.1概述2
2.2系统组成总体结构2
第3章硬件设计4
3.1.系统输入输出信号分析4
3.2PLC输人、输出口分配4
3.3PLC的各模块编址5
3.4液体混合装置输人/输出接线5
3.5液体混合装置的顺序功能图7
3.6电气接线8
第4章软件设计9
4.1控制流程图设计9
4.2梯形图设计10
第5课实验模拟调试及分析14
第6章程设计总结16
参考文献17
第1章绪论
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,而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
但由于这些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。
借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中，便于学以致用。
采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性。
对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景。
用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。
本次设计是将PLC用于多种液体混合灌装设置的控制，对学习与实用是很好的结合。
第2章系统设计方案
2.1概述
本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有使液体搅拌器能够实现安全、高效的搅拌；满足搅拌器的各项技术要求；
（1）系统从初始状态开始工作，按启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器中。
（2）当液位高度到达I处时，液位传感器SL2接通，YV1阀断电关闭，同时YV2通电打开，液体B流入容器。
（3）当液位高度到达H处时，液位传感器SL1接通，YV2阀断电关闭，停止液体流入。
（4）加热器FH开始工作，对液体进行加热，当液体达到指定温度时，温度继电器KTP动作，停止加热，同时启动搅拌电动机M搅拌。
（5）1min后，电动机停止搅拌，电磁阀YV3通电打开，将加热并混合好的液体放出到下一道工序。
（6）当液位高度下降到低于L时，再延时10s，电磁阀YV3断电关闭。
此时容器内液体已放空，电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器，自动开始下一周期循环。
（7）按下停止按钮SB2时，要求不要立即停止工作，而是将停机信号记忆下来，直到完成一个工作循环后才停止工作，返到到初始状态。
2.2系统组成总体结构
本课题应解决的主要问题是如何使PLC在液体搅拌器中实现控制功能，在相关的研究文献报道中用PLC对液体搅拌器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索。
从图2.1中可知设计的液体混合装置主要完成二种液体的自动混合搅拌，此装置需要控制的元件有：
其中SL1、SL2、SL3为液面传感器，液面淹没该点时为ON。
Y1、Y2、Y3为电磁阀，M为搅拌电机。
所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
图2.1液体混合搅拌器
第3章硬件设计
3.1.系统输入输出信号分析
系统的输入信号有：
启动、止按钮各一个，液位传感器3个，温度继电器开关1个，共六个输入信号；系统的输出信号有：
电磁阀3个，搅拌电动机接触器1个，加热器接触器1个，共5输出信号，考虑到留有15﹪的备用点，选用S7—200CPU224可以满足要求。
3.2PLC输人、输出口分配
I/O分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址和输出端子对应的输出地址如表1所示。
表3.1液体混合装置输入/输出地址分配
输入
输出
名称
符号
地址编号
名称
符号
地址编号
启动按钮
SB1
I0.0
电动机接触器
KM1
Q0.0
停止按钮
SB2
I0.1
A液体电磁阀
YV1
Q0.1
H处液位传感器
SL1
I0.2
B液体电磁阀
YV2
Q0.2
I处液位传感器
SL2
I0.3
混合液体电磁阀
YV3
Q0.3
L处液位传感器
SL3
I0.4
加热器接触器
KM2
Q0.4
温度继电器开关
KTP
I0.5
3.3PLC的各模块编址
表3.2各模块编址
主机CPU224I/O
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
I0.4
Q0.4
I0.5
Q0.5
I0.6
Q0.6
I0.7
Q0.7
I1.0
Q1.0
I1.1
Q1.1
I1.2
Q1.2
I1.3
Q1.3
I1.4
Q1.4
I1.5
Q1.5
I1.6
Q1.6
I1.7
Q1.7
3.4液体混合装置输人/输出接线
（1）两种液体的进人
当PLC接通电源后，按下启动按钮SB1后，触点I0.0接通，使该路只接通一扫描周期，通过保持指令KP使YV输出继电器线圈得电并保持，分别与之相接的YV电磁阀带电接通，流进液体A。
（2）第二种液体的进人
当液体达到L2液位传感器的位置时，I0.2输人继电器接通使YV1关闭，同时YV2电磁阀得电接通，第2种液体流进液罐。
图3.1液体混合装置的PLC外部接线图
3.5液体混合装置的顺序功能图
SM0.1
I0.0
Q0.1
（）
I0.3
Q0.2
（）
I0.2
Q0.4
（）
I0.5Q0.0T37
（）
T371200
Q0.3
（S）
1
I0.4T38
100
T38Q0.3
（R）
1
M0.0M0.0
图3.2顺序功能图
3.6电气接线
额定电压为380V，额定频率为50Hz，所以硬件接线如图3.3。
图3.3电气接线
第4章软件设计
4.1控制流程图设计
图4.1程序框图
4.2梯形图设计
依据控制流程图编写梯形图。
图4.2主程序梯形图1
图4.3主程序梯形图2
图4.4主程序梯形图3
图4.5主程序梯形图4
第5课实验模拟调试及分析
在实验室以试验台为基础模拟设计结果。
模拟中输入点对应的实际意义：
I0.0：
启动按钮
I0.1：
停止按钮
I0.2：
H液位传感器
I0.3：
I液位传感器
I0.4：
L液位传感器
I0.5：
温度继电器开关
模拟中输出点对应的实际意义：
Q0.0：
电动机接触器
Q0.1：
A液体电磁阀
Q0.2：
B液体电磁阀
Q0.3：
混合液体电磁阀
升级会员 