液體攪拌機plc課程設(shè)計

1、<p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　本設(shè)計圍繞液體攪拌機的控制，選用德國西門子公司的S7-200系列PLC完成攪拌機的變速攪拌任務(wù)。</p><p>　　在煉油、化工、只要等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分，但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆，有毒有腐蝕的介質(zhì)，一直現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工

2、現(xiàn)場操作，另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有配料精準、控制可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的，所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制。</p><p>　　在此次設(shè)計中，對于人機交互方式改造系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于人員的迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新的控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)

3、據(jù)儲存和分析總的能力。</p><p>　　要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)各電磁閥的開關(guān)以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，此次設(shè)計就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。</p><p><b>　　2 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　整個設(shè)計過程是按思想工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)。設(shè)計

4、的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件；工程對電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂疲赡M控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。</p><p>　　本次

5、設(shè)計中的液體攪拌機包括：3個進料閥 Y1、Y2、Y3，出料閥Y4，變頻器控制的攪拌機FM，加熱器DH，3個液位器L1、L2、L3。系統(tǒng)要完成的工作過程如下：</p><p>　?。?)開始關(guān)Y4，打開Y1進液體A，當L3有輸出時，關(guān)Y1。</p><p>　?。?) 打開Y2，同時使攪拌機以轉(zhuǎn)速1攪拌，當L2有輸出時，關(guān)Y2。</p><p>　?。?) 打開Y3，

6、同時使攪拌機以轉(zhuǎn)速2攪拌，當L1有輸出時，關(guān)Y3。</p><p>　?。?) 攪拌機以轉(zhuǎn)速3攪拌，同時使加熱器DH工作，延時10秒。</p><p>　?。?) 攪拌機停止工作，繼續(xù)加熱10秒。</p><p>　?。?) 停止加熱，打開出料閥Y4，延時10秒，在打開Y4時，Y1、Y2、Y3不能打開。</p><p>　　3 工藝分析及控制

7、要求</p><p><b>　　3.1 工藝分析</b></p><p>　　本次設(shè)計的液體混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌并控制溫度， 此裝置需要控制的元件有：其中L1、L2、L3為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎]該點時為ON。Y1、Y2、Y3、Y4為電磁閥，M為攪拌電機，T為溫度傳感器，H為加熱器。另外還有控制電磁閥和電動機的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都

8、屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達到控制效果。 </p><p>　　圖3.1 液體攪拌機基本構(gòu)造</p><p><b>　　3.2 控制要求</b></p><p>　　本次設(shè)計要完成以下控制要求：</p><p><b>　?。?）初始狀態(tài) </b></p>

9、<p>　　容器是空的，各個閥門Yl、Y2、Y3、Y4均為OFF，液位傳感器L1、L2、L3均為OFF，電動機M為OFF，加熱器H為OFF。 </p><p><b>　?。?）啟動操作 </b></p><p>　　按下啟動按扭，開始下列操作:</p><p>　　1) Y1=Y2=ON，液體A和B同時注人容器。當液面達到L2時，L

10、2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即關(guān)閉Y1和Y2閥門，打開液體C的閥門Y3。 </p><p>　　2) 液面達到L1時，Y3=OFF，M=ON，即關(guān)閉閥門Y3，攪拌機M啟動，開始攪拌。 3) 經(jīng)10s鐘攪勻后，M=OFF，停止攪動，H=ON，加熱器開始加熱。</p><p>　　4) 當混合液溫度達到某一指定值時，T=ON，H=OFF，停止加熱，使電磁閥Y4=ON，開始放出混

11、合液體。 </p><p>　　5) 液面低于L3時，L3從ON到OFF,再經(jīng)過5s，容器放空，使Y4=OFF，開始下一周期。 </p><p><b>　?。?）停止操作 </b></p><p>　　按下停止鍵，無論處于什么狀態(tài)均停止。</p><p>　　4 液體攪拌機控制的硬件設(shè)計</p><

12、p>　　4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　圖4.1 液體反應(yīng)池控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　4.2 硬件設(shè)計</b></p><p>　　圖4.2 液體攪拌機控制的硬件設(shè)計圖</p><p>　　圖4.3 液體攪拌機輸人/輸出接線圖</p><p>　?。?）兩種液體的

13、進人 當PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB0后，觸點X0接通，由于有微分指令DF，使該路只接通一掃描周期，通過保持指令KP使Y1、Y2輸出繼電器線圈得電并保持，分別與之相接的Y1、Y2電磁閥帶電接通，流進兩種不同成分的液體。 </p><p>　?。?）第三種液體的進人 </p><p>　　當液體達到L2液位傳感器的位置時，X2輸人繼電器接通使Y1、Y2關(guān)閉，同時地址為16的X2接通，利

14、用KP指令使輸出繼電器Y3接通并保持，與之相連的Y3電磁閥得電接通，第3種液體流進液罐。</p><p>　?。?）攪拌機工作 當液位到達L1液位傳感器的位置時，該傳感器檢測到該信息，使Xl輸人繼電器線圈得電，在梯形圖中它的X1常開觸點接通，通過KP指令復(fù)位端，使輸出繼電器Y3關(guān)閉，與之相連的硯電磁閥關(guān)閉，同時接通地址為32的X1常開觸點，使代表攪拌機Y5的輸出繼電器接通。 </p><p&g

15、t;　?。?）加熱器工作 攪拌機通過Y5的輸出信號得電并開始攪拌，并用TIMY0定時器定時，定時時間為10s。10s到后，地址為45的定時器常開觸點T0接通，使Y6輸出繼電器得電，與之相連的加熱器H這時接通，開始加熱液體，同時關(guān)閉Y5使攪拌機M停止。 </p><p>　?。?）混合液體開始排出 當液體溫度達到預(yù)定溫度時，溫度傳感器T檢測到該信息，同時梯形圖中地址為47的X4接通使Y6失電，從而使加熱器H關(guān)閉，同

16、時接通地址為51的X4常開觸點，使X4接通，與之相連的Y4電磁閥打開，排出攪拌均勻后的混合液體。</p><p>　?。?）混合液體排完 當液位低于L3液位傳感器的位置時，L3液位傳感器由通到斷，使X3也由通到斷，這樣相當于一個下降沿，驅(qū)使DF產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖，通過KP指令置位端使輔助繼電器R0接通，接通后使定時器TMY1定時，大約5s時間，液體排完。 </p><p>　　（7）重

17、復(fù)液體混合過程 重復(fù)液體混合過程是通過并聯(lián)在梯形圖地址為2位置上的定時器TMY1常開觸點實現(xiàn)的。同時T1常開觸點也接通，通過保持保持指令KP使R0復(fù)位，定時器關(guān)閉。</p><p>　　4.3 電氣原理圖設(shè)計</p><p>　　圖4.4 液體攪拌機控制中電動機的工作原理圖</p><p>　　4.4 I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)

18、設(shè)備的控制要求及系統(tǒng)的I/O點數(shù)，并考慮富裕量，PLC系統(tǒng)的輸入、輸出元件及I/O地址設(shè)定如下表所示：</p><p>　　表4.1 I/O表</p><p>　　5 PLC程序設(shè)計及過程分析</p><p>　　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、</p><p>　?。?）當按下啟動按鈕后，執(zhí)行以下操作：</p>

19、<p>　　1) Y1=Y2=ON，液體A和B同時注人容器。當液面達到L2時，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即關(guān)閉Y1和Y2閥門，打開液體C的閥門Y3。 </p><p>　　2) 液面達到L1時，Y3=OFF，M=ON，即關(guān)閉閥門Y3，攪拌機M啟動，開始攪拌。 3) 經(jīng)10s鐘攪勻后，M=OFF，停止攪動，H=ON，加熱器開始加熱。</p><p>　　4) 當

20、混合液溫度達到某一指定值時，T=ON，H=OFF，停止加熱，使電磁閥Y4=ON，開始放出混合液體。 </p><p>　　5) 液面低于L3時，L3從ON到OFF,再經(jīng)過5s，容器放空，使Y4=OFF，開始下一周期。</p><p>　?。?）當按下停止按鈕后，所有工作均停止。 </p><p><b>　　6 結(jié) 論</b></p>

21、;<p>　　兩周時間的課程設(shè)計結(jié)束了，我用PLC設(shè)計完成了液體攪拌機的控制程序，達到了控制要求，實現(xiàn)了對液體攪拌機轉(zhuǎn)速的控制。</p><p>　　整個設(shè)計過程是按思想工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機控制，使

22、功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。</p><p>　　就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統(tǒng)靈活性差，響應(yīng)速度慢；單片機控制硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當大；業(yè)控制計算機控制價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用?？删幊炭刂破?PLC)從上個世紀70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)。在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有

23、邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。</p><p>　　對于本課設(shè)來說，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操

24、作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。</p><p><b>　　7 參考文獻</b></p><p>　　[1] 李輝.S7—200PLC編程原理與工程實訓(xùn).北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008<

25、;/p><p>　　[2] 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[3] 程玉華.S7-200工程實例分析.北京：電子工業(yè)出版社</p><p>　　[4] 羅宇航.流行PLC使用程序及設(shè)計.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[5] 周萬珍.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用