基于PLC的液体混合控制系统设计毕业设计：基于PLC的液体混合控制系统设计.doc

毕业设计（论文） 题目： 基于PLC的液体混合控制系统设计姓 名： 专 业： 学 院： 继续教育学院 学习形式： 助学单位： 指导教师： 2011年3月 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题目 院 别： 专 业： 班 级： 设 计 人： 指导教师： 毕业设计（论文）任务书一、题目：二、基础数据三、内容要求：1. 说明部分：2. 计算部分：3. 绘图部分：四、发 给 日 期： 年 月 日五、要 求 完 成 日 期： 年 月 日 指导教师： 系 主 任： 年 月 日基于PLC的液体混合控制系统设计摘 要随着计算机技术的飞速发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行监视、报警、运行管理、等多方面要求。设计的混合液体控制装置,利用PLC实现了在混合过程中的精确控制,提高了混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，因此具有广阔的市场前景，适合于各种液体的混合调配。本设计采用可编程控制器(PLC)作为系统控制器。并在其中介绍了什么是可编程控制器（简称PLC），它的产生和发展史，PLC在我国的发展及其PLC的发展趋势，PLC的主要特点，PLC的基本结构与工作过程。本设计以两种液体的混合控制为例，其要求是将两种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后将混合的液体输出容器。并形成循环状态，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能结束。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。关键词：可编程控制器,自动控制,液体混合Liquid Mixture Control System Design Based on PLCAbstractWith the rapid development of computer technology, the original liquid mixed device technology, the data acquisition, automatic control, operation monitoring, alarm, operation management, and other requirements. Design of mixed liquid control devices, the use of PLC in the mixing process to achieve the precise control, improves the stability of the mixing ratio and stable operation, a high degree of automation, it has broad market prospects for the deployment of a variety of liquid mixture. The design uses a programmable logic controller (PLC) as a system controller. And in which what is described a programmable controller (PLC), its emergence and development of history, PLC in the development of our country and its development trend of PLC's, PLC's main characteristics, PLC's basic structure and working process.The design of hybrid control of two liquids as an example, the request is based on a certain percentage of the two liquids mixed, stir in the motor output will be a mixture of liquid containers. And the formation of the cycle, and in the press after the stop button to complete the end of this meeting can be mixed. Liquid hybrid system control design, taking into account the continuity of its movements, as well as all charged with equipment moves between the relevance of the work of different state of motion control to the corresponding output, in order to achieve liquid hybrid systems by adding a liquid from the first completion of the mixed output of such a cycle control of the program. The design of hybrid control system in the liquid as the center, from the control system hardware components, software selection of the design process to the system (including design, design process, design requirements, ladder design, external communications, etc.), which seeks to the design and production process to do a brief introduction and notesKeyWords: PLC ;Automatic control; Liquid mixture目录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1背景11.2研究现状及未来发展31.3研究解决的主要问题和目的6第2章 液体混合装置72.1 液体混合装置的结构72.2 液体混合控制系统的工艺流程8第3章 PLC与液体混合控制方案103.1 PLC的简介103.2 控制方案13第4章 硬件选择与软件设计154.1 硬件设计154.1.1 PLC的选择154.1.2 输出/输入地址分配194.1.3 接线图224.2软件设计224.2.1流程图234.2.2语句表24第5章 结 论29参考文献30谢辞31 第1章 绪 论1.1背景随着计算机技术的飞速发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行监视、报警、运行管理、等多方面要求。设计的混合液体控制装置,利用PLC实现了在混合过程中的精确控制,提高了混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，因此具有广阔的市场前景，适合于各种液体的混合调配。 目前大部分自动混合配料、计量设备的控制系统的构成主要有三种方法： 第一种是采用工业计算机作为控制器，称重传感器信号通过A/D数据采集卡进入计算机，其它信号通过计算机上的DI/DO卡处理；人机交互界面采用计算机显示界面或专门开发的薄膜面板、LED数显等。这种方法控制程序用VB或VC等语言编写。具有称重算法丰富，数据库功能强大，人机交互性能好等特点。但缺点是控制软件为各个厂家专门开发的兼容性能不好，同时系统的再开发能力和对开关量的处理能力都比较差。另外计算机的稳定性和可靠性也有待提高。 第二种方法采用的控制器为单片机，并利用其开发专用的称重控制器。利用一台或多称重控制器和称重传感器构成配料系统。这种方法控制程序用汇编语言编写。具有成本低廉、设备可靠性高以及操作简单等特点。但还是有兼容性能、再开发能力差的缺点。另外这种方法较适合于单台设备的控制，对于复杂的控制系统难以处理。 第三种方法是采用可编程控制器(PLC)作为系统控制器，称重传感器信号通过PLC的AID模块进入PLC主机，其它信号通过的DUDQ模块处理；人机交互界面采用触摸屏、LED数显等。这种方法控制程序用梯形图等PLC编程语言编写。具有算法丰富，可靠性能高，开关量的处理能力强及人机交互性能好等特点。但缺点是数据储存和处理的能力较差1。可编程序控制器(简称PLC)是近年来出现在我国 的一种新型工业控制器，它综合了计算机技术与自动化技术，具有可靠性高，灵活性强，操作简便等优点正日益广泛地用于各种生产机械过程控射领域。目前，液体混合操作作为一些工厂关键的或不可映少的一环，要求设备艟合质量高生产效率高自动化程度高，适应范围广等，而采用 PLC控制液体辊合恰恰能满足这些要求因此，多种液体的PLC控制具有一定的围实用范。计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。1968年，美国最大的汽车制造厂商通用汽车（GM）公司提出了公开招标方案，设想将功能完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题的“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用控制器，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能像继电器那样方便地使用。这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。该公司于1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC（有的称为PC），并在GM公司的汽车自动装配线上试验获得了成功。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。本次设计是将PLC用于多种液体混合物装置的控，对学习与实用是很好的结合3。 另外在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质, 以致现场工作环境十分恶劣, 不适合人工现场操作。另外, 生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点, 这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业, 特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制, 从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。1.2研究现状及未来发展 PLC在问世以来，经过40多年的发展。在美、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一，世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 PLC的发展趋势： 向高速度、大容量方向发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms每千步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。 向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多个CPU并行工作和大容量存储器，功能强。超小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司系列PLC6 。PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力 为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。 为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。 增强外部故障的检测与处理能力 根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势4。 目前 ，随着计算机控制技术的快速发展，自动控制领域基本上采用了以PLC和微控制器为核心的微机控制系统口而 PLC作为新一代的工业控制器，具有体积小、编程简单、使用方便，抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，易于实现机电一体化但是用PLC经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，给工程技术人员和初学者带来很大麻烦对于不同的控制系统也没有一种通用的设计方法在设计复杂系统的梯形图时，经常需用大量的中间器件来完成记忆、连锁和互锁等功能，这些器件组成的逻辑关系往往又相互制约、错综复杂，分析起来非常困难在修改某一局部电路时，很可能对系统的其它部分产生意想不到的影响因此需要有一种先进的设计方法而顺序控制设计法是按照生产工艺预先规定的逻辑顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的先后顺序，在生产过程中各个执行机构有秩序进行操作的一种设计方法，该方法简单易懂、逻辑性强,便于阅读，可以有效缩短程序设计时间它要求被控对象的步序按照转换条件的先后顺序一步接一步地转换。这种控制方式广泛应用于各种工业控制领域，尤其是机械制造行业。复杂的顺序控制过程不容易直接设计出梯形图，通常是先绘制出控制流程图，再按一定的规则将流程图转换成梯形图5。 自动化程序控制不应该只是使生产最佳化，也必须有足够弹性使作业人员能够随意安排生产计划，此处所谓随意安排也包含未来工厂或流程的扩展与现有设备的重整，因此他说，电脑设备的选择，对生产程序的未来发展非常重要，业者必须考虑是要经由中央电脑来施行自动化，或者是由多部微处理机与一大型主电脑连线来施行自动化。 目前人们认为以一中央电脑来同时控制所有的程序，不管是在拥有程序控制设备的新设工厂，或是加装程序控制设备的现有工厂，都是非常危险的，底下几点是可能出现的问题：安装时会耽搁生产较久。 工厂较易因一点小故障而停摆。 工厂扩展时生产便停摆。成本较贵。 较无弹性。 由一中央电脑控制全局的缺失。选择中央电脑与几个微处理机以控制个别程序的系统，其主要的优点是制造者可以选择他所要匹配中央电脑系统的设备。我一直认为，以一部中央电脑与几部微处理机来做程序控制的系统，仍然是目前为止最具弹性与最有可能适应未来发展的系统。而这种控制系统可以应用在液体混合控制方面来提高生产效率，降低成本。并且可以提高多种液体混合时的比率准确率6。1.3研究解决的主要问题和目的液体混合系统的控制要解决的问题就是如何控制注入混合池中的液体所占的比例，按照最简单的办法，在混合池中按比例设置液位讯号，先加入一种液体到达一定的位置后停止，再加入另一种液体到一定的位置，这样就可以实现按比例注入，这是考虑到混合迟的容量一定的情况下，不同的液位对应于相应的液体量。同时考虑到混合后的液体送出控制，还需要在混合池的底部设置送出控制阀门，用于将混合好的液体送至下一处理单元。综合上述的思路，对液体的假入和送出采用电磁阀来控制管路的开闭，利用液位信号来实现具体的控制逻辑。而对于搅拌，则需要在液体注入完成后，控制搅拌电机拖动搅拌器运转来完成，为了达到要求的混合效果，对搅拌的时间需要给予控制。在搅拌混合均匀后，以达到最终混合效果。针对PLC控制系统进行设计，介绍了系统的工作过程与系统的几种操作方式，更加详细的说明了系统的硬件设计:PLC的选型、PLC的输入/输出地址分配表、I/O接线图。软件设计：流程图、梯形图。对于机械手的PLC控制系统进行了详细的总结。详细的列出本文所参考的文献资料。第2章 液体混合装置2.1 液体混合装置的结构图2-1 两种液体混合装置该装置包括进料段和静态混合段，两股或多股物料先在进料段中进行初步的混合，然后通过动态混合段进行彻底的混合，最终达到均匀混合或乳化的要求。由于物料的混合和乳化在动态条件下进行，无需转动设备，占地面积小，可以连续操作，产品质量稳定，可以实现连续的工业自动化控制。随着PLC在不同领域的应用，对PLC能实现更多更好的功能让人们期待。在对多种液体混合7装置的控制时，最主要解决的就是液体的按比例混合13，而依据上面提出的设计思路，先得建立一个液体混合装置的模型，并在容器上标出各种液体对应的刻度，在相应的刻度上装上液位检测传感器，用传感器的检测信号作为下个动作的控制信号。由于设计本身所需的器件实验室不能完全满足，所以用按键去替换设计中传感器检测到信号（输入信号），用指示灯来替换电磁阀的开关、搅拌电机以及加热器的开关信号（输出信号）。因此该设计并没有做成实物装置，而是借助实验室的THORM-A型可编程控器来完成的虚拟演示。2.2 液体混合控制系统的工艺流程混料罐有两个进料口，一个出料口，上部有搅拌电动机。混料罐上有三个液面位置传感器，分别指示液面的高，中，低。当液面处于某种水平时，相应的液面位置传感器有信号。操作面板上有开始和停止两个按钮，两个按钮上带有指示灯。混合控制装置如图3-1所示。其中L1、L2、L3为液面传感器，液面到位时闭合；Y1、Y2、Y4为电磁阀，M为搅拌电动机。（1）、初始状态：容器为空的，各阀门均关闭（Y1、Y2、Y4均为OFF），液面传感器无信号（均为OFF），电动机M停止。（2）、按起动按钮SB1，电磁阀Y1=ON，开始注如入液体A；至液面到达L2时，关闭Y1，停止注入液体A，同时开启电磁阀Y2，注入液体B；至液面升至L1时，关闭Y2，停止注入液体B，同时开启搅拌机M，搅拌混合时间6s；停止搅拌后，放出混合液体（Y4=ON）。当液面降至L3时，再延时3.5s，停止放出（Y4=OFF），完成一个工作循环。自动进入下一工作循环。（3）、按下停止按钮SB2，当前操作循环完成后，停止操作，回到初始状态。目前，随着计算机控制技术的快速发展，自动控制领域基本上采用了以 PLC和微控制器为核心的微机控制系统口而 PLC 作为新一代的工业控制器，具有体积小、编程简单、使用方便，抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，易于实现机电一体化但是，用 PLC 经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，给工程技术人员和初学者带来很大麻烦对于不同的控制系统，也没有一种通用的设计方法L2在设计复杂系统的梯形图时，经常需用大量的中间器件来完成记忆、连锁和互锁等功能，这些器件组成的逻辑关系往往又相互制约、错综复杂，分析起来非常困难在修改某一局部电路时，很可能对系统的其它部分产生意想不到的影响，因此需要有一种先进的设计方法而顺序控制设计法是按照生产工艺预先规定的逻辑顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的先后顺序，在生产过程中各个执行机构有秩序进行操作的一种设计方法，该方法简单易懂、逻辑性强、便于阅读，可以有效缩短程序设计时间本文就顺序控制法在液体混合控制系统的应用进行探讨12第3章 PLC与液体混合控制方案3.1 PLC的简介为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC有以下特点：1. 可靠性高，抗干扰能力强    工业生产对控制设备的可靠性要求：平均故障间隔时间长故障修复时间（平均修复时间）短任何电子设备产生的故障，通常为两种：偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。·硬件措施：主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。 屏蔽对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。 滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。 电源调整与保护对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。 隔离在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。 采用模块式结构这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。·软件措施：    有极强的自检及保护功能。故障检测软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。信息保护与恢复当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。设置警戒时钟WDT（看门狗）如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。加强对程序的检查和校验一旦程序有错，立即报警，并停止执行。对程序及动态数据进行电池后备停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1S的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万上千万小时；制成系统亦可达45万小时甚至更长时间。2 .通用性强，控制程序可变，使用方便PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。3.功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”9-12。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。5.减少了控制系统的设计及施工的工作量由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24128点。3.2 控制方案为了实现液体混合系统的控制8，首先要确定系统对可编程控制器的输入输出要求。根据前面的分析，输入点分别设置启停按钮输入信号、液位检测信号和传感器温度检测信号，包括最低位（用于第一种液体的加入量控制和控制放流阀关闭）、中间液位（第二种液体的加入量控制），系统的输出考虑实际工作的需求，设置搅拌电机启动信号和3个电磁阀的控制信号，这就是4个输出信号的输出，3个电磁阀分别对液体A、液体B和放出管路的关闭进行控制。对于这样的小型系统，可以选用一些小型可编程器来实现单体设计，也可以在大型控制系统中作为一个组成部分来实现，依据设计求，本设计以两种液体的混合控制为例，其要求是要两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，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能结束。采用本装置为两种液体混合装置，AI+和AI-为液位传感器输出信号，L1、L2、L3为液位指示，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下：初始状态：装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。起动操作：按下起动按钮SB1，装置就开始按下面规律操作：液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达L2时，L2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达L1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作1分钟后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到L3时，L3由接通变为断开，再过20秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作：按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，停在初始状态，当有下一启动输入时，又开始工作。第4章 硬件选择与软件设计4.1 硬件设计随着PLC在不同领域的应用，对PLC能实现更多更好的功能让人们期待。在对多种液体混合装置的控制时，最主要解决的就是液体的按比例混合，而依据上面提出的设计思路，先得建立一个液体混合装置的模型，并在容器上标出各种液体对应的刻度，在相应的刻度上装上液位检测传感器，用传感器的检测信号作为下个动作的控制信号。4.1.1 PLC的选择1.选择型号 西门子S7-200及S7-300SIMATIC S7-200系列2PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性 极丰富的指令集 易于掌握 便捷的操作 丰富的内置集成功能 实时特性 强劲的通讯能力 丰富的扩展模块 S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。大中型PLC系统一般采用模块式结构设计，整个系统有功能不同的各种模块组合而成，这样构建的系统能够更加灵活地适应实际的生产需求，是维修和调试更是简单方便，有利于提高系统的可靠性。S7-300是模块化中小型PLC系统，它能满足中等性能要求的应用。其模块化结构，无派风扇设计，易于实现分布式安装，便于用户掌握等特点使得S7-300成为能够适应各种冲小规模到中等规模性能要求的控制任务。本设计我主要使用的是S7-300可编程序控制器。2电源模块电源模块用于将AC110V或AC220V电源转换为DC24V电源，为CPU、I/O模块及接口模块等功能模块提供工作电源。按期输出电源大小可分为2A、5A和10A三种。由于S7-300的是采用紧凑、无插位限制的模块化结构设计，因此各个模块都是安装在DIN导轨上的。该导轨是一种专用的金属导轨，专门用来固定各种模块，在安装时只需要将模块卡在导轨的固定槽内，然后拧紧锁紧螺栓就可以了。各种功能不同的模块，其安装位置也是不同的，但电源模块永远安在导轨的第一个槽位（也就是导轨的最左边）。3数字量模块S7-300的数字量模块包括数字量输入模块、数字量输出模块和数字量输入/输出模块三种。数字量模块需要安装在DIN导轨上，通过背面的总线连接器与相邻的模块连接。数字量模块与外部信号的连接需要通过连接器来完成，首先将外部信号的连接线连接在前连接器的端子上，然后将前连接器插入数字量模块的前盖板下面的凹槽内，这样就完成了数字量模块与外部信号的连接。 当发生故障时只需将前连接器取下，然后换上新的模块就可以了，不需要断开与之相连接的外部接线，这样就提高了维修的效率和可靠性。1）数字