工业混合搅拌的PLC控制系统设计课程设计.docx

1、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) 4.2 FC2控制的是搅拌器搅拌，定义FC2 数据块输入输出口.(9) 4.3 FC3 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

2、、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

3、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

4、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PL

5、C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

6、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：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。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2-12.2 PLC硬件组态 硬件组态表 2-1 2.

7、3 PLC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AQ0.0S1低液位传感器I0.1进料阀BQ0.1S2中液位传感器I0.2搅拌器Q0.2S3高液位传感器I0.3排料阀CQ0.4 停止按钮I0.42.4 PLC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2-23.线性化程序 图3-1 图3-

8、2 图3-3 图3-4 图3-54.结构化程序在结构化编程中分别编制OB1和FC1、FC2、FC34.1 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4-14.1.2 定义FC1 数据块的输出口 图4-24.2 FC2控制的是搅拌器搅拌，定义FC2 数据块输入输出口 图4-3 图4-44.3 FC3 控制的是放液程序，定义FC3数据块的输入输出口 图4-5 图4-64.4 结构化主程序，OB1对FC1、FC2、FC3的调用 图4-7 图4-8 图4-9 图4-105.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5-35.2 对工业混

9、合搅拌装置进行画面设计 图5-45.3 定义数据词典 图5-55.4 创建动画连接，对命令语言进行编写 图5-6 图5-75.5 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5-76.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

10、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A B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

11、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VIEW7.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

12、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

13、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、2010.22 李晓宁 编著、 例说西门子PLC S7-200、北京：人民邮电出版社、2008.63 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、2009.14 魏志清 编著 可编程控制器应用技术、北京：电子工业出版社、2001.75 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S7-300400PLC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