基于PLC的物料混合装置的设计1

I攀枝花学院PanzhihuaUniversity本科综合课程设计（论文）物料混合装置PLC控制系统设计院（系）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制三班学生姓名：龙良均学号:201010601123指导老师：谭兴强2013年12月17日II摘要PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。本文所介绍的多种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，再通过WINCC组态，可直接对现场监控、更方便工作和管理。关键词：可编程序控制器PLC；液位传感器；定时器；1目录第一章引言...............................................................................................................1第二章总体方案设计................................................................................................2第三章硬件设计....................................................53.1硬件选型，根据PLC的输入、出点数，控制功能选择适用型号的PLC....53.1.1PLC机型选择.................................................................................................53.1.2PLC容量选择.................................................................................................63.1.3I/O模块的选择...............................................................................................63.1.4电源模块的选择..............................................................................................83.1.5设备型号选择..................................................................................................93.2外部接线图.......................................................................................................103.3系统安全设计，可靠性、实用性强...............................................................10第四章程序设计......................................................................................................114.1设计程序的流程图............................................................................................124.2I/O分配表..........................................................................................................134.3控制程序设计，最大限度的满足被控对象的控制要求...............................134.3.2程序设计..........................................................................错误!未定义书签。第五章人机界面设计..............................................................................................155.1设计思想，使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性...........155.2画面组态，包括对变量、画面、动画、报警、用户管理、数据记录、趋势图、配方、报表、运行脚本和以太网通信的组态..............................................15第六章系统调试......................................................................................................176.1系统模拟调试，在编程软件和仿真软件对控制程序调试...........................176.2系统联机调试，WINCC画面中对整个系统进行运行和调试.....................17第七章总结..............................................................................................................187.1本设计的整体内容和要求...............................................................................1827.2本设计的功能和优点.......................................................................................187.3本次设计的心得体会.......................................................................................18结论..............................................................................................................................20致谢............................................................................................................................21参考文献......................................................................................................................221第一章引言1.1传统的物料混合设备的控制存在的问题鉴于搅拌设备的广泛应用，随着近年来工业技术的发展，流体混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是十分危险的,至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力,而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损失每年约为10—100亿美元。因此，从更微观更本质的角度,例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场,不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义,对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。1.2引入PLC来实现其物料混合设备的控制功能本设计基于采用可编程序控制器（PLC）的设计方案，实现对液体混合搅拌的控制。以PLCS7-200为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等，设计中可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时，从而满足其控制要求。根据控制要求，可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题。这样就可以先按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图，然后在根据顺序功能图画梯形图，最后再用仿真软件对其进行调试仿真。这样就可以实现PLC对混合搅拌控制程序的设计。2第二章总体方案设计2.1总体方案论证，系统是将计算机技术、PLC、网络技术和工业自动化技术紧密结合起来，采用分布式的数据采集，集中式的数据处理。就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。（1）继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。（2）单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。（3）工业控制计算机控制工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。（4）可编程序控制器控制可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬茧配制和设计外部接线图，同时采用梯形3图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。故选择PLC来实施本次设计。(1)开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领