基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)參考模板

1、廈門工學院本科生畢業(yè)設計（論文） 題 目： 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng) 姓 名： 劉佳盛 學 號： 1208102022 系 別： 電氣工程 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 12級電氣2班 指導教師： 黃永杰 年 月 日 / 36基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)摘要攪拌機作為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分，在現(xiàn)代技術的支持下攪拌機得到了較大的發(fā)展，以前的攪拌機都是由繼電器控制組成，系統(tǒng)相對來說比較復雜，響應速度緩慢。由于現(xiàn)代PLC控制技術的迅速發(fā)展，采用軟件就可以取代繼電器系統(tǒng)，所以，越來越多的企業(yè)和工廠都選用PLC作為對攪拌機的系統(tǒng)的控制。該課題設計的主要控制是運用可編程控制的技術來實現(xiàn)的。先是

2、根據需求畫出工藝流程圖，再按照工藝流程圖來設計硬件配置，最后是根據設計要求進行系統(tǒng)的主要電路和控制電路的設計，從而達到系統(tǒng)的控制要求。然后再按照控制的要求進行軟件部分的設計，為了將自動化控制加入系統(tǒng)中，該設計是運用PLC來控制主要的電路。其中包括PLC、電動機、電磁閥、泵、液位變送器等元件的選型。其中液位傳送器負責收集攪拌容器中液位的實時高度，再將采集到的信息轉化后送給PLC，PLC再對數據進行分析，然后根據程序輸出控制命令，進而促使整個系統(tǒng)按要求進程。從而達到降低制造成本和維護成本的目的。關鍵詞：PLC，攪拌機，液位變送器，自動控制Based on PLC the mixer control

3、 systemAbstractMixer as an integral part of the modern industry, with the support of modern technology blender got greater development, previous mixer is composed of relay control, system is relatively complicated, the response speed is slow. Due to the rapid development of modern PLC control techno

4、logy, the software could replace relay system, therefore, more and more companies and factories all use PLC as the control of the mixer system.This design is to use PLC technology to realize the main control of the mixing system. First is carries on the process of system design, hardware configurati

5、on according toprocess flow design, and then design the system of the main circuit, control circuit, so as to achieve control requirements. Then according to the requirement of the control software design, in order to achieve the automatic control of the liquid mixing system PLC control technology a

6、re adopted in this design. Including PLC, motor, solenoid valve, pump, liquid level transmitter components selection, etc. Collected in the liquid level transmitter site liquid level height will be transmitted to the PLC, and through the PLC logic of data processing, and then send the requirements o

7、f the control command, prompting the complete command control system. So as to achieve the aim of reducing manufacturing costs and maintenance costs. Key words: PLC,Mixer,Liquid level transmitter,automatic control目 錄第一章 緒論11.1設計攪拌機控制系統(tǒng)的目的11.2 設計攪拌機控制系統(tǒng)的意義11.3 本設計的主要工作2第二章 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)總體方案32.1 攪拌機控制

8、系統(tǒng)的組成32.2 攪拌機控制系統(tǒng)的設計內容32.3 攪拌機控制系統(tǒng)總體結構設計方案32.4 攪拌機控制系統(tǒng)的基本運行原理42.5 攪拌機控制系統(tǒng)的需求分析52.6 攪拌機控制的自動化控制概述52.6.1 PLC應用方面的特點5第三章 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)的硬件部分73.1 攪拌機控制系統(tǒng)的硬件選型73.1.1攪拌機控制系統(tǒng)的PLC選型73.1.2 電磁閥的選擇73.1.3 液位傳感器的選擇83.1.4 變頻器的選擇83.1.5 攪拌電動機的選擇93.2 攪拌機系統(tǒng)硬件結構93.3 攪拌機控制系統(tǒng)的主電路設計103.3.1 攪拌機控制系統(tǒng)的檢測電路113.3.2 攪拌機控制系統(tǒng)的控制部分

9、11第四章 攪拌機控制系統(tǒng)的軟件設計124.1 攪拌機控制系統(tǒng)的工作流程124.2 PLC的I/O分配134.3 攪拌機控制系統(tǒng)梯形圖的設計134.3.1 系統(tǒng)的啟動停止144.3.2 系統(tǒng)的自動入液控制144.3.3 系統(tǒng)的自動加熱部分154.3.4攪拌機出液控制164.3.5 檢測電路16第五章 仿真及調試185.1 仿真軟件的簡介185.2 軟件編程的仿真195.2.1 系統(tǒng)的正確運行195.2.2 仿真調試的誤區(qū)205.3 仿真調試結果21總結22參考文獻23謝辭24附錄 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)程序梯形圖25第一章 緒論 隨著工業(yè)發(fā)展速度的加快，人們越來越注重科學、穩(wěn)定、簡便以及安

10、全的工業(yè)生產方式。生產方式又依賴于生產機器的穩(wěn)定、可靠、高效的運行，而這樣子的運行是可以通過一定的技術手段對生產設備進行改善來達到實現(xiàn)的。目前大部分的企業(yè)對液體攪拌系統(tǒng)都是采用繼電器技術進行控制，這種方法不僅消耗大，而且攪拌效果也很難達到設計要求，這使得企業(yè)的能源和資源不能得到充分的利用。隨著計算機技術的飛速發(fā)展起來，生產廠家對生產的自動化水平有了更高的需求，因此，對攪拌機系統(tǒng)應該加以改進。經過不斷的改良后，一款基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)出現(xiàn)，它既可以靈活的根據設計的要求進行混合材料，并且還能達到節(jié)能、高效、環(huán)保的目的。1.1設計攪拌機控制系統(tǒng)的目的近年來隨著我國經濟的飛速發(fā)展，工廠機器制造業(yè)

11、進程不斷的加快，功能的需求也逐漸增加。攪拌已經成為了現(xiàn)代工業(yè)制造不可缺少的部分，由繼電器控制組成的攪拌機，因為系統(tǒng)比較復雜，反應速度也跟不上工序的需求，應此，需要一款更加高效的控制裝置來代替繼電器為主的系統(tǒng)控制。伴隨著技術的進步、工藝的改進、系統(tǒng)的完善以及人類需求的增加，對于攪拌機的控制便有了更高的要求，本系統(tǒng)就是一款具多功能的攪拌機控制系統(tǒng)，設計中將自動控制的方式融入其中，不僅減少了人員的使用，而且還減輕了員工的日常工作強度，不僅很好的提高了人員的使用效率，而且還能在工作環(huán)境惡劣的行業(yè)中進行工作，具有良好的經濟和社會效益，逐步提高了系統(tǒng)的自動控制的水平。1.2 設計攪拌機控制系統(tǒng)的意義本系統(tǒng)

12、的設計就是將攪拌機工業(yè)化的自動性能進行控制，攪拌機的自動化設計，不但可以對液體攪拌過程的每個部分進行準確的自動控制，并且還能很大程度的降低生產成本，這樣便可以直接的用在現(xiàn)場作業(yè)，對現(xiàn)場人員的要求也不是很高，對企業(yè)提高自動化管理水平具有很大的幫助，同時也提高了生產線的使用壽命和流水線的工作效率，減輕了企業(yè)生產過程中的質量波動性。因此，攪拌機在未來的市場中具有廣闊的發(fā)展前景。由于工業(yè)的快速發(fā)展，技術的不斷前進，自動化和智能化越來越多的被用在工業(yè)生產中。在化學、食品加工等行業(yè)的生產中，液體攪拌是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，液體攪拌最重要的部分是保證原料的混合過程中的準確性，并要求比例精準和保證原料充分混合。

13、所以我自動化的攪拌機控制系統(tǒng)不管是從技術的角度或者發(fā)展的潛力來說都是具有深遠的意義的。希望通過本次設計能夠更加熟悉攪拌機在工業(yè)生產中的作用并且能夠更好地運用。1.3 本設計的主要工作 本設計主要是基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)，設計步驟如下： (1) 深入對攪拌機結構組成和工作原理進行詳細的了解。(2) 分析攪拌機控制系統(tǒng)的硬件結構，確定控制系統(tǒng)整體的設計思路。 (3) 確定好系統(tǒng)的整體控制，根據控制中要實現(xiàn)的要求進行I/O點數的設計，再根據要求選擇PLC型號，編寫I/O分布表或I/O端子的接線圖。 (4) 根據控制要求畫出流程圖，學習使用編程軟件，并且根據流程圖編寫梯形圖，然后進行編譯調試。 (

14、5) 學習使用仿真軟件，并進行系統(tǒng)調試。第2章 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)總體方案2.1 攪拌機控制系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)的主要部分包括PLC、液位檢測裝置、CPU、電機、現(xiàn)場控制柜以及報警裝置組成。系統(tǒng)控制圖如圖2-1所示。計算機PLC 液位裝置報警裝置 電機圖2-1 攪拌機控制系統(tǒng)示意圖液位傳送器通過對現(xiàn)場液位的高度的采集后，并將其轉換成電流信號傳給PLC中心分析，PLC依據現(xiàn)場的狀況以及外部輸入的信號來控制攪拌機系統(tǒng)，并將信號傳送至計算機中心處理，最后再顯示操作指示如操作錯誤及發(fā)出報警。2.2 攪拌機控制系統(tǒng)的設計內容液體攪拌系統(tǒng)由進/出液閥、攪拌機組成。它先讓兩種液體流入攪拌機內，然后在攪拌

15、機的攪拌下混合，最后出液閥打開，流出混合好的液體。兩種原料液體進液時達到設定的液面時，進液閥立即停止放入液體，且攪拌機的攪拌時間可根據濃度不同而另行設計。 要攪拌混合兩種液體，首先要確定攪拌機內無殘留的液體，所以，在控制啟動前，同時讓出液閥打開，然后打開系統(tǒng)啟動鍵，此時進液閥A打開液體進入，當液體在容器中的位置到中限位的時候入液閥關閉，使液體停止流入，同時B入液閥打開開始注液，當液體的位置在上限位時，液體停止注入，同時電動機開始工作，攪拌均勻后，出液閥C打開混合液體流出，當液位的位置到下限位時，再使閥C繼續(xù)保持打開的狀態(tài)，使混合液體流干凈，再開始新一輪的循環(huán)。2.3 攪拌機控制系統(tǒng)總體結構設計

16、方案在圖2-2中的上、中、下液位傳感器只有當液體淹沒時才會接通，液體A、B電磁閥和C電磁閥分別由YV1、YV2、YV3控制的，M為攪拌電機，如下圖所示：圖2-2 攪拌機控制系統(tǒng)示意圖2.4 攪拌機控制系統(tǒng)的基本運行原理如圖2-2中所示分為上限位SL1（上）、中限位SL2（中）、下限位SL3(下)3個液位傳感器，被淹沒時接通信號為ON。電磁閥線圈通電時打開。其中液體A和液體B的進液分別由進液閥A和B控制，混合液體的液出由出液閥C控制。（1）起始操作：為了確保攪拌容器是空的，不殘留前次混合液體，在運行時，進液閥A和B處于關閉狀態(tài)，此時出液閥C打開，使容器中所殘存液體放空，放空后出液閥C關閉。 （2

17、）打開啟動按鈕，進液閥A打開，A液體注入，液體高度持續(xù)上升。 （3）當液位高度到中限位SL2（中）時，開關量變?yōu)镺N，A液體立即停止注入，同時打開進液閥B，B液體便開始注。 （4）當液位高度至上限位SL1（上）處，進液閥B立即關閉，B液體注入停止，同時電動機便開始工作。 （5）電動機帶動攪拌器攪動液體，混合攪拌時間設定60s。 （6）當電機攪拌到達設定時間后，電機線圈失電打開，停止工作，此時出液閥C打開，液位開始下降。 （7）當液體高度到下限位SL3(下)處時，出液閥C保持打開狀態(tài)8s，液體繼續(xù)流出，直至攪拌容器放空為止。 （8）8s后放液閥C線圈失開關閉合，系統(tǒng)將自動開始下一個循環(huán)。 （9）

18、停止操作：設計當工作時，如果按下停止按鈕，系統(tǒng)不會立即停止，而是按照流程需要完成當前的操作直至一個流程結束方會自動停止操作。2.5 攪拌機控制系統(tǒng)的需求分析（1）功能需求 控制系統(tǒng)應具有可靠性能高，功能強大等顯著特點，并且需要做到擴展容易及連接方便，并且能夠實時的滿足I/O口多樣化的控制、I/O端的選擇性多和實時信號通訊等功能；系統(tǒng)還要能夠進行實時的信號采集工作，并且要更保證傳輸過程的可靠性和穩(wěn)定性。（2）實時性需求在生產過程中，根據液體的混合進度設計具有實時性能是非常有必要的，特別是在各種材料的混合測量方面，必須以確保所有種類的液位動態(tài)精度能夠實時的傳送給傳感器進行數據采集分析，在適當的時間

19、，系統(tǒng)可以更快的響應做出相應的操作步驟，或關閉閥門運動。也就是說，要有一個時間限制，系統(tǒng)也必須在規(guī)定的時間內采取行動，并且執(zhí)行器的響應時間盡可能要短，系統(tǒng)必須能夠響應快。2.6 攪拌機控制的自動化控制概述 隨著微電子技術的迅速發(fā)展，本設計以PLC作為攪拌機的控制中心，PLC通過逐步升級也極大的增強了其自身大多功能?，F(xiàn)在PLC已經發(fā)展成為企業(yè)生產不可缺少的部分，是名副其實的聚多功能控制于一身的裝置器。由于PLC的主要控制系統(tǒng)具有控制功能完整強大、可靠性能高、性價比高等特點，并且具有順序性、周期性等優(yōu)良工作特征，即成為工業(yè)自動化的首選控制裝置器2.6.1 PLC應用方面的特點根據實際的應用來分析可

20、編程控制器，且具有以下特點： （1）準確性較高：因為PLC的時間動量是由晶振效果發(fā)生的，所以準確性非常之高，其數據儲存范圍也比較寬；并且具有計數/定時的功能。其內部是通過半導體組成的，控制響應速度快，同時信號也不因外界環(huán)境溫度改變而受到影響。 （2）裝置體積?。涸诠I(yè)生產過程中主要運用微處理器和大規(guī)模的集成電路進行組裝，這樣使安裝更加方便，并逐步實現(xiàn)了體積向小型化方向發(fā)展。 （3）使用方便：PLC是串行工作，所以不受禁錮，并且I/O控制有很好的傳輸保護模塊與信號調節(jié)整理模塊；在受熱性能、防塵性能、受潮性能等方面都考慮的非常周全。在不同的控制系統(tǒng)中，當硬件結構的選擇確定后，如果I/O作為很小的變

21、量時，這時只需根據要求改變對程序做改變即可，并對系統(tǒng)的I/O口連接線做小范圍的調整，不僅能夠使現(xiàn)場調試的工作量減少，而且操作也變得靈活簡便。 （4）穩(wěn)定性能高：因為PLC的I/O口均采用光電耦合器件，并運用了隔離和抗干擾等方法，使其具有了較強抗干擾的能力，因而能夠工作在惡劣的外界因素下；PLC是無觸點結構，并采用了密封、防塵、防潮的外殼封裝，具有自我診斷的功能和監(jiān)控程序執(zhí)行的功能。 （5）通用性能好： 由于PLC采用的是模塊化結構，一般有計算機模塊、PID模塊、模擬I/O模塊等，可以用這些模塊靈活的組成要求不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)中，只要選取需要的模塊完成，因而具有較好的通用性能；本課

22、題攪拌機控制系統(tǒng)，是通過液位變送器對攪拌容器內的液位信號進行實時的采集，并通過A/D轉換將信號輸送給CPU進行處理，實現(xiàn)PLC對系統(tǒng)的控制。該系統(tǒng)的總體方案主要的目的在于保證混合原料過程中的準確性以及保證原料的能夠充分的混合?；赑LC的上述優(yōu)點便能夠實現(xiàn)和滿足本課題的設計內容，所以我選擇攪拌機控制系統(tǒng)為采用西門子的PLC，提高系統(tǒng)的自動化水平。系統(tǒng)的水位，溫度，壓力均可以進行監(jiān)測和控制，減少了人力資源的浪費；變頻器可以根據實際負荷的大小來調節(jié)電動機的運轉頻率，減少能量的損失；對電動機進行軟啟動，會減小電流和機械的沖擊，使系統(tǒng)設備的使用壽命延長。第三章 基于PLC的攪拌機控制系統(tǒng)的硬件部分3.

23、1 攪拌機控制系統(tǒng)的硬件選型根據上面對于攪拌機系統(tǒng)的了解，控制要求的設定，首先清楚了解系統(tǒng)中會使用到的相關元件和性能，然后先對整體的硬件結構進行介紹。3.1.1攪拌機控制系統(tǒng)的PLC選型在該系統(tǒng)中，有5個開關輸入量，7個開關輸出量，對系統(tǒng)的可擴展性和維護進行考慮，可編程控制器可以選擇模塊化裝置。因為本控制系統(tǒng)是一個連續(xù)性的，所以選擇PLC的型號為西門子S7-200 作為控制單元。S7-200PLC的一般結構包括CPU(中央處理單元)、存儲器、輸入輸出接口電路、電源、外設接口、I/O擴展接口。3.1.2 電磁閥的選擇由于電磁閥是進出入液體的流通管道，所以必須考慮攪拌液體的種類、化學性質、濃度密度

24、等方面進行選擇相應的電磁閥，然后經過種種方面比較與選擇，最后該系統(tǒng)的電磁閥決定采用“VF4-25”型。 其中的“V”所表示的是電磁閥，而“F”所表示的是電磁閥得耐腐蝕性，“4”所表示的是設計的序列號，最后的“25”所表示的是電磁閥口徑的（mm）寬度。 “VF4-25”型電磁閥得主要技術參數如下所示： （1）材質：聚四氟乙烯。使用介質：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學試劑等酸堿性液體；（2）介質溫度150、環(huán)境溫度 -20+60；（3）使用電壓：220V 50HZ/24V 60HZ ；（4）功率：2.5KW；（5）操作方式：常閉，通電打開，斷電關閉，動作響應迅速，高頻率。3.1.3 液位傳感器的選擇現(xiàn)

25、在我們先介紹液位傳感器，在系統(tǒng)設計中采用的是光電式液位傳感器。導管內裝有測量元件，它可以將所測量的液面信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并轉換成標準信號輸出。設計中，在攪拌容器中安裝液位傳感器，監(jiān)測水位情況，并且跟設定上限水位和下限水位做比較，使得相應的線圈動作，發(fā)出信號。首先要求液位傳感器精準性，可靠性強，其次應選擇抗液體腐蝕能力以及抗老化能力好。最后，本系統(tǒng)決定采用“LSF-2.5”液位傳感器。其中“L”所表示的是光電的，“S”所表示的是傳感器，“F”表示的是防腐蝕的，“2.5”所表示為最大工作壓力?！癓SF-2.5”液位傳感器主要技術參數如下：(1)工作壓力可達2.5Mpa；(2)工作

26、溫度上限為+125；(3)觸點壽命為100萬次；(4)觸點功率為70W；(5)開關電壓為24V；(6)切換電流為0.5A。該型號是基于光的反射和折射的原理，當容器是空的時候，光經過棱鏡面或球面反射回接觸點；液體淹沒傳感器的光電探頭球面時，光通過棱鏡表面折射出來，使其輸出量發(fā)生相應的變化，相應的晶體管或繼電器的動作便會伴隨著一個開關量的輸出而變化。該設計還采用壓力傳感器，壓力傳感器是一種轉換壓力變量，可以將測量儀器的輸出信號的標準化，并將其輸出信號與給定的連續(xù)函數關系進行壓力。主要用于工業(yè)過程壓力參數的測量和控制。在系統(tǒng)中檢測攪拌容器中的液壓，用來與變頻器結合控制電機，盡量使壓力保持穩(wěn)定。3.1

27、.4 變頻器的選擇 變頻器是利用功率半導體器件的通斷功能來實現(xiàn)工頻功率轉換到另一個頻率功率控制裝置，可以實現(xiàn)交流異步電動機軟啟動和電機轉速的頻率控制，提高操作精度，改變功率因數，過電流/過電壓/過載保護等功能。變頻器使用的時候，根據液體的液壓大小，都可以對電機的轉速進行調節(jié)。使用變頻器調整轉速后，因為內部有電容濾波，這樣不僅可以減小無功的損耗，而且還增加了電機的有功功率。 基于變頻器的各種優(yōu)點，在實際的工業(yè)生產中加入變頻器對于工廠來說是非常有利的。在本系統(tǒng)的設計中加入變頻器就是要根據液體的壓力來調節(jié)電機運轉。3.1.5 攪拌電動機的選擇三相異步電動機的選擇，包括功率、類型、電壓和方式等。（1）

28、功率的選擇根據要求選擇合適的電動機是運行安全性和經濟性重要的保證。一般電機的功率是根據所需的電動機的輸出功率來進行比較選擇。連續(xù)運行電動機功率的選擇：所謂連續(xù)運行電動機功率是指在一長期時間下電動機連續(xù)工作時所消耗的功率：對于連續(xù)運行的電動機，如果負載是恒定負載時，要計算機械功率的產生多大，然后再選擇額定功率的電機應略大于或等于產生機械功率，從而保證經濟安全。 （當負荷變化時，計算復雜，通常根據機械負荷的產生和變化規(guī)律進行等效恒載，然后選擇電機）。（2）種類和型式的選擇 從交流、直流、速度、起動性能、機械性能、等方面進行了選型。（3）電壓的選擇 根據使用現(xiàn)場的相關數據進行選擇。一般的Y系列籠型電

29、機的額定電壓只有380V的等級；而大功率的異步電機則采用的是3/6000V的等級。3.2 攪拌機系統(tǒng)硬件結構通過對以上元件的了解，設計整個系統(tǒng)的總體結構，如圖3-1所示。本系統(tǒng)設計主要是以PLC為控制中心，然后通過壓力輸出信號來控制變頻器，從而控制電機。從液位傳感器、壓力傳感器采集來的狀態(tài)放置在相應的存儲器中，因為PLC只能識別開關量，所以從相應的存儲器中讀取的狀態(tài)會先轉換成為PLC可以識別的信息，然后進行判斷，再輸出相應的信號，比如轉速、功率和報警。在液位傳感器檢測完后，有液位信息輸出，在壓力檢測完成之后，有相應的輸出信號，通過相同的通信協(xié)議傳遞給變頻器。液位傳感器S7-200CPU 226

30、變頻器壓力傳感器攪拌電機圖3-1水循環(huán)系統(tǒng)的硬件結構連接圖3.3 攪拌機控制系統(tǒng)的主電路設計主電路主要由控制電機組成，任務是通過控制電路的作用來完成目標，主電路的支架或下降直接關系到整個系統(tǒng)的功能是否齊全，所需的功率充足，響應靈敏等。主電路由工業(yè)380伏三相交流電源線組成，如圖3-2所示。圖3-2 攪拌機控制系統(tǒng)的主電路圖3.3.1 攪拌機控制系統(tǒng)的檢測電路控制系統(tǒng)中，檢測控制電路是對系統(tǒng)所要求的環(huán)境參數的保障，并且對其出現(xiàn)的狀況，提示相應的信號?？刂齐娐返淖饔檬怯蒔LC來實現(xiàn)的，所以，檢測系統(tǒng)的好壞，直接相關控制系統(tǒng)的可靠度和準確度。本設計的檢測電路主要是通過傳感器來檢測容器中的水位，并輸送

31、液壓。容器中的水位檢測，設定有上限位、中限位和下限位，當高于中限位就會輸出警示進而發(fā)出報警，當高于上限位時也會同樣工作。系統(tǒng)正常運行時，就會向容器中注水，當水量發(fā)生變化時，變頻器根據對壓力的設定值和壓力傳感器反饋值之差，經過PID算法對電機的轉速進行控制。對于水位，水壓的數值的監(jiān)控，以便工作人員更好的進行監(jiān)測。 3.3.2 攪拌機控制系統(tǒng)的控制部分攪拌機系統(tǒng)的控制中心就是PLC，對于一個PLC的控制電路，正確的端口分配和接線連接直接關系著控制程序是否可以按照預先設定的步驟進行，且連接的誤差和連接的分布使得無法識別的設備，甚者導致致命的應用錯誤，造成不必要的損失。在選擇PLC類型的時候首先要確定

32、輸入輸出信號數量，功能等。按照上述的描述，選擇西門子公司S7-200系列CPU226的PLC，一共有5個數字量輸入，7個數字量的輸出，還可帶有7塊擴展模塊，考慮系統(tǒng)的可擴展性和維護方便，可以選擇模塊化的可編程控制器。外部接線圖如下圖3-3圖3-3 PLC外部接線圖第四章 攪拌機控制系統(tǒng)的軟件設計4.1 攪拌機控制系統(tǒng)的工作流程通過之前對于攪拌機控制系統(tǒng)的分析研究，我們設計出該系統(tǒng)的工藝流程，如下圖4-1所示，從系統(tǒng)的開始，運行方式以及水位、水溫的加熱，能夠清晰的看出整個系統(tǒng)的運行情況，能夠更加明確控制目的。圖4-1 工業(yè)水循環(huán)工藝流程圖4.2 PLC的I/O分配通過對工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)運行過程及控

33、制檢測要求的全面分析，采用S7-200系列CPU226型號的PLC對輸入輸出信號進行I/O分配如下圖4-2所示。序號設備/信號類型設備名稱信號地址1啟動按鈕SB1I0.0輸入2停止按鈕SB2I0.13上限位傳感器I0.24中限位傳感器I0.35下限位傳感器I0.46輸出進液閥A/YV1Q0.07進液閥B/YV2Q0.18出液閥C/YV3Q0.29攪拌電動機MQ0.310加熱指示Q0.411液位報警指示Q0.512報警鈴Q0.6表4-2系統(tǒng)I/O分配4.3 攪拌機控制系統(tǒng)梯形圖的設計根據上述工作流程圖，我們可將總體設計分為四個模塊進行設計：系統(tǒng)的啟動和停止、系統(tǒng)自動入液控制、系統(tǒng)的自動加溫控制、

34、系統(tǒng)自動出液控制、系統(tǒng)的檢測部分和系統(tǒng)的主電路部分（即電機的運行情況）分別進行介紹。4.3.1 系統(tǒng)的啟動停止系統(tǒng)的開啟與停止這部分控制就是要求系統(tǒng)可以正常的開啟運行或者停止。圖4-3 系統(tǒng)的啟動停止在梯形圖設計中，只有在系統(tǒng)開啟（即I2.2線圈閉合），檢測上限水位，壓力一切都正常后，中間繼電器M0.0閉合也就是系統(tǒng)啟動準備成功。若是按下系統(tǒng)停止，那也就是整個循環(huán)系統(tǒng)就會停止運行。4.3.2 系統(tǒng)的自動入液控制系統(tǒng)在兩個液體分別到達相應的中限位和上限位時，水位一切都準確的情況下，自動進行入液，梯形圖如下4-4所示圖4-4 系統(tǒng)的自動入液控制在系統(tǒng)中有A、B兩種液體，當A液體開始流入容器中時，中

35、限位開關開啟，一旦液位到達中限位，入液閥A將立即關閉，此時B液體流入，上限位開關開啟，直到液位到達限位地址，液體B立即停止注入。4.3.3 系統(tǒng)的自動加熱部分系統(tǒng)的加熱部分可根據混合液體的需求可加亦可刪去，梯形圖如圖4-5圖4-5 系統(tǒng)的自動加熱 系統(tǒng)的加熱部分的目的是在于一些特殊環(huán)境下的需求，這樣能讓攪拌機系統(tǒng)在各方面各家完全，能涉及的液體攪拌更加多方便，足以應對不同的場合進行攪拌。4.3.4攪拌機出液控制混合液體攪拌完全后，電動機停止，出液閥打開，梯形圖如下圖4-6所示圖4-6 系統(tǒng)的自動出液控制 當攪拌機停止時，出液閥C打開，混合液體流出，為了確保系統(tǒng)能保證混合質量的情況下，流至下限位時

36、，出液閥將繼續(xù)打開8s保證混合液體充分的流出干凈，然后再自動進行循環(huán)。4.3.5 檢測電路當液體超過限位器時，為了減少損失，就必須要設計報警電路模塊來實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控，檢測是否運行正常。一旦液位超過，報警器可立即發(fā)出聲光來提醒人們來排除故障，因此，增加報警電路具有重要的價值和意義。由于條件有限，報警電路的設計較為簡單，如下圖所示為程序運行流程圖。根據比對結果進行相應輸出系統(tǒng)根據比較指令進行數據比對傳感器采集數據圖4-7 系統(tǒng)的檢測流程實際梯形圖如圖4-8所示圖4-8 檢測電路圖在水位檢測中，當達到中限位或者上限水位時，比較指令進行操作，比較觸點接通，儲水池就會發(fā)出報警指示燈亮Q0.5；一旦有報

37、警指示燈亮，就會有報警鈴Q0.6得電發(fā)出響聲。第五章 仿真及調試5.1 仿真軟件的簡介本設計采用的西門子S7200的仿真軟件是Simulation1.2(1) 在 Step 7 Micro Win V4.0中新建一個項目。編譯正確后保存，并在文件中選擇導出，保存后綴為awl的文件，轉換成STL編程語言界面（查看（V） STL(S)）。圖5-1 STL編程語言界面(2) 打開仿真軟件，點“配置”-“CPU 型號”(然后選擇CPU226，再點擊Accept即可)。圖5-2 CPU選型(3) 點擊“程序（P）”-“裝載程序（L）”。在跳出的對話框中選擇導入文件版本，再點擊確定即可。然后選擇第一步所保

38、存的.awl文件的目錄，選擇點擊打開，就會出現(xiàn)如下圖界面圖5-3 程序塊和梯形圖模塊圖(4) 點擊“PLC”然后選擇“運行”(或工具欄上的第五個綠色三角按鈕)，程序已經開始進行模擬運行狀態(tài)。5.2 軟件編程的仿真上述編譯成功的梯形圖復制到Simulation1.2版仿真軟件中，按下相應的按鈕，我們可以觀測到電機啟動，檢測報警等。5.2.1 系統(tǒng)的正確運行在系統(tǒng)設計中正確的運行圖如圖5-4所示，圖5-4 系統(tǒng)正常運行5.2.2 仿真調試的誤區(qū)在仿真過程中很容易出現(xiàn)各式各樣的錯誤，其中最大的問題就是輸出燈不亮或者誤亮。我在仿真過程中也出現(xiàn)輸出燈誤亮的問題，如下圖5-5、5-6所示圖5-5 系統(tǒng)錯誤

39、運行1圖5-6 系統(tǒng)錯誤運行2 如5-5圖所示，當I0.3及中限位開啟時，按照控制要求，此時A液體停止流入，B液體流入，及B入液閥開啟，只有Q0.1燈亮，可是圖中Q0.2也保持亮燈。 圖5-6所示，當I0.2及上限位開啟時，按照控制要求，此時B液體停止流入，攪拌機開始工作，此時應該只有Q0.3燈亮，可是圖中Q0.0也保持亮燈。 經過反復的查找梯形圖后，發(fā)現(xiàn)在啟動和停止模塊的中間繼電器出現(xiàn)問題，錯誤將繼電器M0.6代替了M0.7，這樣才使得系統(tǒng)出錯，指示燈誤亮問題。5.3 仿真調試結果使用西門子的仿真軟件Simulation1.2版對 STEP7-Micro WIN V4.0軟件中已編譯成功的軟件進行仿真，根據相應的I/O口，對相應的按鈕進行強制閉合或者打開，觀察相應的輸出，經過多次的調試之后，所得結果能夠得到設計要求。當然，希望之后會有機會做實物，將PLC與變頻器、壓力和液位警示連接起來，調試結果，能夠更好的在實際生產中運用?？偨Y 本設計首先分析了攪拌機控制系統(tǒng)的發(fā)展前景，從液體混合過程入手，確定了基于可編程控制器的攪拌機控制系統(tǒng)的設計。本次設計的主要任務是由液位傳感器采集的液位