毕业设计 多种液体混合PLC控制系统设计报告文档格式.docx

1、本题目用PLC来模拟并实现多种液体自动混合装置的控制。液体自动混合装置如图一所示来将三种液体按一定比例进行混合（二）系统控制要求1.初始状态容器是空的，电磁阀Y1、Y2、Y3和电动机M均为关闭，液位传感器L1、L2、L3、L4均为断开。2.启动操作按下启动按钮，开始下列操作：电磁阀Y1先打开，开始注入液体A，当液面升至L3时，L3触发上升沿，停止注入液体A，关闭Y1的同时开启电磁阀Y2，注入液体B，当液面升至L2时，L2为触发上升沿，停止注入液体B，关闭Y2的同时开启电磁阀Y3，注入液体C，当液面升至L1时，L1触发上升沿，停止注入液体C，关闭Y3，同时开启搅拌机M，搅拌时间为预先设定为10s

2、，10s后M关断，搅拌停止。开启加热器H，开始加热，待加热到温度传感器设定值时，温度传感器关闭，加热器H关断，加热过程结束。Y4打开放出混合液，至液体高度降为L3后，再经5s延时（以利于液体全部放出）停止放出。3.停止操作按下停止按钮SF2，在当前的操作处理完毕后，停止操作，回到初始状态。（三）设计要求根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求：（1）要求本次设计的控制装置采用PLC技术实现；（2）要能完全满足控制要求；（3） 按下停止按钮后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作。三、课程设计方案分析在对设计要求进行分析之后，对系统的设计过程有了一定理解：当PLC接通

3、电源，按下启动按钮SB1后，此时需要电磁阀控制液体A开始注入，并且当液体A到达L3时液体A停止注入，液体B开始注入，根据此要求需要一个液位传感器来使其实现，在程序设计时要注意互锁的插入与使用，并且还要特别注意此时触发的是液位传感器的上升沿。当液体达到L2时，液体B停止注入，液体C开始注入根据此要求需要一个另一个液位传感器来使其实现，在程序设计时要注意互锁的插入与使用，并且还要特别注意此时触发的是液位传感器的上升沿。当液体到达L1位置时，液体C停止注入，同时搅拌机的输出继电器KM1应当接通，此时便需要一个电动机控制电路来体现硬件结构。搅拌机通过KM1的输出信号得电并开始搅拌工作，计时1Os。此时

4、应当注意在程序中需要一定时器来进行程序控制。10s到后，搅拌机M停止并使加热器的输出继电器KM2得电，与之相连的加热器也接通电源，开始加热液体。 当液体温度达到预定温度时，加热器失电，从而使加热器H关闭，此时需要一个温度传感器计量温度，达到指定温度后给出信号，同时使打开另一电磁阀，排出搅拌均匀后的混合液体。当液体低于L3的位置时，这样就会给出一个下降沿给液位传感器，之后大约5s后液体排完。所以需要另一个定时器进行程序控制。在5S后电磁阀停止,进行下一循环，此时需要在程序里作出可以循环的梯形图。在按下停止开关SB2后，应当在所有循环完成后再停止，此时便需要在最开始加入系统工作区间来统一控制。四、

5、软硬件具体设计（一）元器件的选择1.CPU选型因为实验室提供的CPU就是226型中央处理器，并且根据已知的输入输出端口，整体决定采用具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力.更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能的SIMATIC CPU226型中央处理器。它集成24输入/16输出共40个数字最I/O点。可连接7个扩展模块.最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/0点。13K字节程序和数据存储空间.6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议，MPI通讯协议和白由方式通讯能力，I/O端子可以很容

6、易地进行整体拆卸。用于较高要求的控制系统，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。2.I/O接口分配图输入信号代码地址编号说明SF1I0.0启动按钮SF2I0.1停止按钮BG3I0.2液位传感器L3BG2I0.3液位传感器L2BG1I0.4液位传感器L1BTI0.5温度传感器T输出信号MB1Q0.0电磁阀Y1的接触器线圈MB2Q0.1电磁阀Y2的接触器线圈MB3Q0.2电磁阀Y3的接触器线圈KM1Q0.4控制电动机M的交流接触器KM2Q0.5控制加热器H的交流接触器MB4Q0.3电磁阀Y4的接触器线圈PG1Q1.0工作指示灯PG1PG2Q1.1提示停止指示灯PG23.其他元器件的选择名称型号数量

7、按钮开关SFLA18-11K22液位传感器BGLSF-2.53电磁阀MBVF4-254螺旋式熔断器FURL1-60256交流接触器KMCGTX1-9220VLED指示灯PGR-3528-A1-R103加热器HSRY1温度传感器DS18B20搅拌电动机MAY160M1-2（1）电磁阀的选择液体选用VF4-25型电磁阀，其中“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，“4”表示设计序号。“25”表示口径（mm）。相关元件及主要参数如下：材质：聚四氟乙烯，使用介质：硫酸盐酸有机溶剂、化学试剂等酸碱液体，介质温度：150，环境温度：-2060，使用电压：AC：220V 50Hz ，DC：24V，功率：AC:2

8、.5KW，操作方式：常闭：通电打开，断电关闭，动作响应迅速。（2）液面传感器的选择选用LSF-2.5型液位传感器，其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，“2.5”表示最大工作压力。LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面也有很好的抵抗能力。工作压力可达2.5Mpa，工作温度上限为125，触电寿命为一百万次，触电容量为70W，开关电压为24V，切换电流为0.5A。（3）搅拌电动机的选择根据课程设计的要求可知，搅拌电动机的型号应为Y160M1-2。适用与一切场所和无特殊要求的机械，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械、食品机械等。在海拔不超过1

9、000m的条件下使用，环境温度随季节变化但最高不超过40，最低不低于-15。相关原件及主要参数如下：产品类型：三相异步电动机，极数：两极，额定功率：11KW，额定电压：380V，额定电流：21.8A，额定转速：2930（r/min），效率：87.2%。（4）加热器的选择型号：SRY ，功率：0.5KW100KW，工作温度：0-500，工作电压：200V400V，绝缘电阻：500欧姆，抗电强度：1500。（5）温度传感器DS18B20，工作电压：DC35.5V，测量范围：-55-125，测量精度：0.5，最小分辨率：0.0625。（二）硬件电路设计1.主电路设计2.PLC实际接线图（三）软件程序

10、设计1 程序流程图2 详细程序见附录五.程序调试软件在调试过程中还是比较成功的，没有遇到太大的问题。但是出现了电磁阀Y4在液面传感器L3下降沿触发后立刻关断的情况，与设计要求的触发后5s关断不相符，分析程序之后进行修改也得到了预期的效果。另外，在实际的调试中，我们发现设备的运行和停止没有明确提示，工作人员并不能准确的判断此时系统是否工作、何时停止。于是根据这种情况，我们及时的在程序中加入了工作指示灯和提示停止指示灯，以此来表示系统的正常工作和即将停止这两种不同的情况，并在硬件中进行相应的体现以达到预期效果。然而实验设计还是非常简单，电路图的设计还不是很完美，用的器件很少，所以并不能达到最理想的

11、结果。但是总而言之，调试过程还是比较顺利的。程序仿真如下图所示按下启动按钮I0.0，Q0.0置1，电磁阀Y1打开，进液体A 液位到L3时，I0.2置1，Q0.0置0，电磁阀Y1关，Q0.1置1，电磁阀Y2开，进液体B液位到L2时，I0.3置1，Q0.1置0，电磁阀Y2关， Q0.2置1，电磁阀Y3开，进液体C 液位到L1时，I0.4置1，Q0.2置0，电磁阀Y3关， Q0.4置1，电动机M开,搅拌10s后，Q0.4置0，M停止， Q0.5置1，加热器H启动加热器H加热到某值时，I0.5置1，Q0.5置0停止加热， Q0.3置1，电磁阀Y4开，液面下降到L3时，T38开始延时5s，Q0.3置0电

12、磁阀Y4关，Y1再次开启进入循环流程分别按下启动按钮SF1，停止按钮SF2工作指示灯PG1与系统即将停止指示灯PG2工作的不同情况六总结本设计主要阐述液体混合的自动控制。系统结构简单，运行稳定可靠。使用了西门子S7-200型号PLC，设计了控制程序。尽管课程设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种继电器的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。与老师的交流沟通也使我从各种角度对设计有了新的认识，同时也对自己提出了新的要求在老师的指导下，我们先总体设计，写出控制要求，元器件计算及选型，再硬件电路设计、画出硬件原理图,最后做出程序。

13、并且我们还要画出PLC接线图。虽然由于本课题比较简单，我们没有设计故障报警程序，但是我们根据实际的程序调试设计了工作指示灯和即将停止指示灯。通过此课程设计.我深刻地认识到了PLC可编程逻辑控制器的强大，又进一步加深了对西门子S7-200型号PLC的认识，同时我也了解了PLC控制技术在工业应用和工业生产中的重要地位；使我更深刻的理解了PLC的编程思想，也能更好的将所学知识应用到实践中去；使我更加扎实的掌握了有关PLC应用方面的知识，在设计过程中尤其是自己动手编制程序时，遇到了很多困难.也暴露出了前期我在这方面的知识的欠缺和经验不足。黄老师的指导是一个非常重要的方面，让我在明白了自己的不足之后改正

14、，让我能更好的独自完成自己的设计。本课程设计是在同学的讨论下和查阅各种资料下完成的，我深刻的认识到了团队力量是多么的强大。课程设计不仅仅是一门专业课，使我学到很多专业知识以及提升了专业技能，同时又是一门提升自我综合能力的课程，给了我莫大的发展空间，不仅培养了独立思考、动手操作的能力；更重要的是在课程设计中，我们学会了很多，面对社会的挑战只，有不断的学习，实践才能在最大程度上发掘自己。这对于我们的将来也有很大的帮助。参考文献1陈立定，吴玉香等.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社，20012吉顺平，孙承志，路名等.西门子PLC与工业网络技术.机械工业出版社,20083魏克兴.自动化综合应用

15、技术.机械工业出版社出版，20074西门子公司.S7-200中文系统手册，20025西门子公司.S7-200中文选型手册，20026何献忠.可编程控制器应用技术.清华大学出版社，2007. 7徐铁,贾铮.电气控制与PLC实训.中国电力出版社，2012.附录一.梯形图程序设计二语句表程序设计Network 1 / 系统工作区间/ 网络注释LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 / Y1关断Y2开启脉冲M0.1（L3）LD I0.2EU= M0.1Network 3 / Y2关断Y3开启脉冲M0.2（L2）LD I0.3= M0.2Network 4 / Y3关断M

16、开启脉冲M0.3（L1）LD I0.4= M0.3Network 5 / M关断H开启脉冲T37/ T37定时10秒LD M0.3O M0.4AN T37= M0.4TON T37, 100Network 6 / H关断冲M0.5LD I0.5= M0.5Network 7 / Y4关断冲M0.6ED= M0.6Network 8 / Y4关断Y1开启脉冲T38/ T38定时5秒LD M0.6O M0.7AN T38= M0.7TON T38, 50Network 9 / Y1控制逻辑LD M0.0A T38O I0.0O Q0.0AN M0.1= Q0.0Network 10 / Y2控制逻辑LD M0.1O Q0.1AN M0.2= Q0.1Network 11 / Y3控制逻辑LD M0.2O Q0.2AN M0.3= Q0.2Network 12 / 搅拌机M控制逻辑O Q0.4= Q0.4Network 13 / 加热器H控制逻辑LD T37O Q0.5AN M0.5= Q0.5Network 14 / Y4控制逻辑LD M0.5O Q0.3= Q0.3Network 15 / 工作指示灯PG1O Q1.0= Q1.0Network 16 / 系统即将停止指示灯PG2LD I0.1O Q1.1= Q1.1