关于西门子的多种液体混合装置控制系统的设计

学号0814108《电气控制与PLC》课程设计（2008级本科）题目：液料自动混合装置控制系统设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：金武明指导教师：王宗刚职称：讲师完成日期：2011年12月30日论文题目液料自动混合装置控制系统设计作者姓名金武明所属系专业年级电气工程及其自动化专业08级1班指导教师姓名、职称王宗刚讲师任务下达日期2011年12月19日设计的主要内容一、设计内容：某一液料自动混合装置如下，用于将3种液体按一定的容积比例进行混合。M搅拌电动机电磁阀4YV4液位传感器4SQ4液位传感器3SQ3SQ2液位传感器2SQ1液位传感器1电磁阀1电磁阀2电磁阀3YV1YV2YV3液料1液料2液料3L1L4L3L2L5液料自动混合装置工作示意图1.初始状态，液灌为空，电磁阀YV1-4、电动机M均为失电状态，液位传感器SQ1-4均为不动作状态。2.物料自动混合控制按下启动按钮SB1，电磁阀YV1得电，正式注入液料1。当液料1的液位达到液位传感器SQ3时，YV1关，YV2阀开，L3亮。注入液料2。当液位达到液位传感器SQ2时，YV2阀关，YV3阀开，注入液料3，L2亮，L3灭。当液位达到液位传感器SQ1时，YV3阀关，L1亮，L2灭，搅拌电动机M起动，L5亮。搅拌20秒后停止。L1灭，放液电磁阀YV4动作，L5灭。当液位下降到液位传感器SQ4以下时，L4亮，在经过5秒钟（放掉剩余液料)后，YV4阀关闭，L4灭。之后，自动循环上述过程。3.停止操作。按下停止按钮SB2，当完成一个循环过程，即液灌液体放空后再全部停止。按下急停按钮SB3，所有输出立即停止。二、设计报告要求1.可编程程序控制器输入输出接线图。2.控制面板元件布置图。3.电动机主电路图。4.控制梯形图和程序。5.列出所选设备型号、规格和数量等。6.完成设计说明书，（包括封面，目录，设计任务书，硬件设计思路，硬件原理图，软件设计思路，梯形图，所有器件型号，总结体会，参考文献）三、设计进度第一周星期一、二熟悉课题，初步设计星期三、四PLC输入输出接线图，初步设计星期五梯形图，控制面板图初步设计第二周星期一、二PLC输入输出接线图，梯形图，控制面板图的修改及完善星期三、四绘图，写说明书及操作使用说明星期五答辩指导教师签字：摘要以三种液体的混合灌装控制为例，将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能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。设计以液体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等）,旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。设计采用西门子公司的S7-200系列PLC去实现设计要求。关键词：多种液体，混合装置，自动控制目录一、设计目的及意义........................................................................................................................................1二、液料自动混合控制系统方案设计............................................................................................................1三、液料自动混合控制系统的硬件设计........................................................................................................33.1总体结构..............................................................................................................................................33.2元器件的选择......................................................................................................................................53.3液位传感器的选择..............................................................................................................................53.4搅拌电机的选择.................................................................................................................................53.5电磁阀的选择......................................................................................................................................63.6PLC的选择..........................................................................................................................................73.7PLC输入输出口分配..........................................................................................................................83.8控制面板元件布置图。......................................................................................................................93.9PLC输入/输出接线设计...................................................................................................................10四、软件系统..................................................................................................................................................114.1程序流程图.......................................................................................................................................114.2梯形图程序的总体结构图设计.......................................................................................................124.3语句表程序设计...............................................................................................................................14五、程序调试..................................................................................................................................................16小结................................................................................................................................................................18参考文献..........................................................................................................................................................19电气控制与PLC技术课程设计成绩评定表.................................................................................................20一、设计目的及意义在工艺加工最初，把多种原料在合适的时间和条件下进行加工得到产品，一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要，实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合装置远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。通过该课程设计使我得到了工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二、液料自动混合控制系统方案设计目前常用的控制系统有以下几种：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机和可编程控制器控制。现在将这几种控制系统相比较，并结合本设计的实际确定控制方案。(1)继电器控制系统PLC与继电器均可用于开关量逻辑控制。PLC的梯形图与继电器电路图都是用线圈和触点来表示逻辑关系。继电器控制系统的控制功能是用硬件继电器(或称物理继电器)和硬件接线来实现的，PLC的控制功能主要是用软件(即程序)来实现的。PLC采用的计算机技术、顺序控制、定时、计数、运动控制、数据处理、闭环控制和通信联网等功能，比继电器控制系统的功能强大的多。继电器系统的可靠性差，诊断复杂的继电器系统的故障非常困难。梯形图程序中的输出继电器是一种“软继电器”，它们的功能是用软件来实现的，因此没有硬件继电器那样的触点易于出现接触不良的现象。PLC的可靠性高，故障率极低，并且很容易诊断和排除故障。继电器的控制功能被固定在线路中，其功能单一，不易修改，灵活性差。PLC的控制方式灵活，有很强的柔性，仅需修改梯形图就可以改变控制功能。至今还没有一套通用的容易掌握的继电器电路设计方法，设计复杂的继电器电路既困难又费时，设计出的电路也很难阅读理解。PLC有大量用软件实现的辅助继电器，定时器和计数器等编程元件供梯形图的设计者使用。用先进的顺序控制设计法来