[毕业设计精品]毕业设计说明书液体混合装置PLC控制系统设计毕业设计.doc
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1、液体混合装置PLC控制系统设计毕业说明书目录前言-24第1章:液体混合装置控制介绍-251.1液体混合装置的应用-251.2液体混合装置的PLC控制系统-27第2章:方案的介绍与选定-302.1继电器控制系统-312.2工业控制计算机控制-312.3单片机控制-312.4可编程序控制器控制-312.5方案的选定-31第3章:硬件设计-323.1液体混合控制设计-323.2主电路设计-323.3元器件明细表-333.4元器件选型-343.4.1液位传感器的选择-343.4.2搅拌电机的选择-353.4.3电磁阀的选择-363.4.4接触器的选择-373.4.5三极断路器的选择-373.4.6热继
2、电器的选择-383.5 PLC输入、输出口分配-39第4章:软件设计-4041PLC应用程序的基本设计方法-404.1.1经验设计法-404.1.2应用程序的逻辑设计方法-414.1.3利用状态流程图设计应用程序-424.2PLC控制系统设计的一般步骤-424.2.1控制系统设计原则- -424.2.2控制系统设计的基本内容-434.2.3 程序设计的步骤-4443软件流程-图-454.4梯形图-464. 5指令表-48第5章:系统调试- -505.1调试时的注意事项-505.2程序调试- -505.2.1系统的规则-505.2.2I/O模块选择与地址设定-505.2.3梯形图程序的编写与系统
3、配线-505.2.4系统调试与实际运转-505.2.5程序注释和归档-505.3软件调试-51第6章:系统常规故障分析及维护-516.1系统故障的概念-516.2系统故障分析及处理-516.2.1PLC主机系统-516.2.2PLC的I/O端口-526.2.3现场控制设备-526.3系统抗干扰性的分析与维护-53液体混合装置PLC控制系统设计摘要:本次设计以西门子S7-200的PLC为核心,辅以必要的外围电路,设计一个简易的液体混合装置的PLC控制系统。液体混合系统的控制设计考虑到其动作之间的连续性以及各个被控制设备的动作之间的相互关联性,针对不同的工作状态,进行定时的动作控制输出,从而实现液
4、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。设计液体混合控制系统为中心,以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、外部连接运行等)。关键词: 西门子S7-200PLC 液体混合 控制装置 前 言为了提高产品质量,缩短生产周期,适应产品迅速更新换代的要求,产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。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
5、。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。借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用,了解不同公司的可编程控制器的型号和原理,熟悉其编程方式,而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中,适合大中型饮料生产厂家,尤其见于化学化工业中,便于学以致用。多种液体自动混合系统由于采取了一系列可靠的设计方案,保证系统具有很高的可与实用性。目前在我国此套系统尚处于发展阶段,在设计中有许多的不足,有些地方的设
6、计思想也还不成熟。但随着微可编程逻辑控制系统的日益发展和中国市场对减员高效理念的日渐深入,我相信此套系统会被越来越多的公司所重视,有着良好的实用价值和广阔的市场前景。 在过去,硬件通常是多种液体自动混合领域的主要因素,设计简单实用是本系统最大的优点所在,根据现代质量保证技术,用现代设备制造的,以简单的限位开关、继电器等常用且性价比较高的器件为基件的多种液体自动混合系统,己经获得了过去超过了理论上得出的可靠性。所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置操纵被控对象,使其按照一定归路的运动和变化。要实现对各种生产过程和生产设备的限制,常常需要使其中的某些物理量(如温度、压力、位置、速
7、度等)保持恒定,或者让它们按照一定的归路变化。要满足这种需要,就应该对生产机械或设备进行及时地控制和调整,以抵消外界的干扰和影响。自动控制理论是自动技术、电子技术、计算机科学等许多学科相互渗透的产物。当前,工业发展的一个明显而重要的趋势就是越来越广泛而深刻的引入自动控制。例如:程序控制机床能够按照预定设定的工艺程序自动的进刀切换,加工出预期的几何形状;焊接机器人可按工艺要求焊接流水线上的各个机械部件;自动控制系统能够保持恒温等等。所有这些系统都有一个共同点,即它们都是一个或一些被控制的物理量按照给定量的变化而变化,给定量可以是具体的物理量,如电压、位移、压力、流量等,也可以是数字量。所以说,如
8、何使被控量按照给定的变化归路而变化,这就是控制系统所要解决的基本任务。一方面要保证应用软件本身的可靠性,即尽可能的减少程序中的BUG,使程序能够持续稳定的运行。要做到这一点,首先必须精心设计应用软件的总体结构,按照面向对象的观点,综合考虑用户的观点和程序的易实现性,这样才能少走弯路,编制出高效率的应用软件;在编写代码时,思维一定要严密,尽可能减少人为的失误:最后,程序要经过反复的调试才能投入运行。另一方面,可以通过采取软件方面的简单高效措施提高系统的性能。即使程序尽可能的简单化。以提高系统的反应速度,使硬件可以发挥其最大功效,使整个系统统一结合,在稳定的前提下更加高速快捷的为我们服务。 总之,
9、多种液体自动混合系统的设计是一项很复杂的工程,必须在系统设计、结构设计、软件编制、整机装配和调试阶段各个环节统筹安排,严格把关才能保证系统具有很高的可靠性。相信这套系统在不久的将来会有良好的发展前景,被我们更加合理的应用于我们的生产工作当中,为我们带来经济效益。第1章 液体混合控制装置介绍1.1液体混合控制装置的应用PLC控制技术广泛应用于化工,制药,食品,酒品制造或饮料等工业企业实际生产中,它可按照生产工艺的技术要求,较好地完成各项技术指标的控制。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,
10、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。如图1是化工生产车间的改质沥青工艺,这就是PLC在多种液体自动混合装置中的控制应用。目前绝大多数自动控制系统都是使用计算机来实现的,而计算机的广泛应用也大大促进了自动控制技术的应用与发展,并且出现了许多新的自动控制理论,使得自动控制技术正向着深度和广度两个发向发展。在广度方面,已经深入到国民经济的各个领域,从工业过程控制、农夜生产、国防技术到家用电器等都已广泛使用计算机来进行自动控制,控制对象也从单一对象的局部控制发展到对整个工厂、整个企业等大规模复杂对象进
11、行控制。在深度方面,则向着智能化方向发展,出现了自适应、自学习等智能控制方法。可编程控制器(PLC)是采用微机技术的通用工业自动化装置。近几年在国内已经得到迅速推广普及。PLC正改变着工厂自动控制的面貌。对传统产业的技术改造,发展新型工业具有重大的实际意义。但PLC发展很快,国外PLC产品更新换代更是如此。可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为核心的结构,其功能的实现不仅基于硬件的作用,更要靠软件的支持,实际上可编程控制器就是一种新型的工业计算机。该液体混合系统采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统,采用模块化结构,具有良好的可移植
12、性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动,因此具有广阔的市场前景。液体混合自动配料系统就此应运社会工业生产的需要而诞生了。图1 液体混合装置在工业中的具体工业流程图2 合成反应釜1.2液体混合装置PLC控制系统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
13、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。采用基于PLC的
14、控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统,采用模块化结构,具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动,因此具有广阔的市场前景。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、液体混合自动配料系统、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用于多种液体混合灌装设置的控制,对学习与实用是很好的结合。本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有(1)使
15、液体灌装机能够实现安全、高效的灌装;(2)满足灌装的各项技术要求;(3) 具体内容包括多种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。本课题应解决的主要问题是如何使PLC在饮料灌装中实现控制功能,在相关的研究文献报道中用PLC对灌装机进行控制的研究尚不多见,以致人们难以根据它的具体情况,正确选用参数进行系统控制,也就难以满足提高质量和效率、降低成本的要求,本设计就是基于以上问题进行的一些探索。可编程序控制器的概况:一、可编程序控制器的基本结构图3 PLC的结构框图PLC种类繁多,但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制,实质是按一定算法进行输入输出变换,并将这个
16、变换予以物理实现,应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计,采用了典型的计算机结构,它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图1.1所示。二 可编程控制器的工作原理1. PLC的基本工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求,编制好控制程序后,用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。PLC扫描工作方式主要分三个阶段:输入采样、程序执行、输出刷新。(1)输入采样 PLC在开始执行程序之前,首先扫描输入端子,按顺序将所有输入信号,读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中,这
17、个过程称为输入采样。PLC在运行程序时,所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息,而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变,只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。(2) 程序执行 PLC完成了采样工作后,按顺序从0000号地址开始的程序进行扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。(3)输出刷新 在执行到END的命令时,即执行完用户所有的程序后,PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出
18、,驱动用户设备。 2 编程的基本知识FX系列产品,它内部的编程元件,也就是支持该机型编程语言的软元件,按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等,但它们与真实元件有很大的差别,一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器,它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题;触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下,其工作状态可以无记忆,也可以有记忆,还可以作脉冲数字元件使用。3 PLC常用程序设计语言简介在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。PLC是专为工业控制而开发的装置,其主要使
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