两种液体混合装置PLC控制系统设计.docx
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1、摘要之答禄夫天创作创作时间:贰零贰壹年柒月贰叁拾日S7-200是一种小型的可编程序控制器,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。本系统使用S7-200PLC实现了对液体混合装置的自动控制要 求。同时控制系统利用仿真设备不但能满足两种液体混合的功 能,而且可以扩展其功能满足多种液体混合系统的功能。提出了 一种基于PLC的多种液体混合控制系统设计思路,提高了液体混 合生产线的自动化程度和生产效率。文中详细介绍了系统的硬件 设计、软件设计。其中硬件设计包液
2、体混合装置的电路框图、输 入/输出的分配表及外部接线;软件设计包含系统控制的梯形图、 指令表及工作过程。在本装置设计中,液面传感器和电阀门以及 搅动电机采取相应的钮子开关和发光二极管来模拟,另外还借助 外围元件来完成本装置。整个程序采取结构化的设计方法,具有 调试方便,维护简单,移植性好的优点.关键词:PLC ;液体混合装置;程序目录1液体混合装置控制系统设计任务21.2设计内容及要实现的目标22系统总体方案设计32.1系统硬件配置及组成原理32.2系统接线图设计33控制系统设计43.1估算43.5外部接线图设计73.6控制程序流程图设计83.7控制程序设计83.8创新设计内容104系统调试及
3、结果分析114.1系统调试114.2结果分析11总结12致谢13参考文献141液体混合装置控制系统设计任务课程设计的目的在工艺加工最初,把多种原料再合适的时间和条件下进行需 要的加工以得到产品一直都是在人监控或操纵下进行的,在后来 多用继电器系统对顺序或逻辑的操纵过程进行自动化操纵,但是 现在随着时代的发展,这些方式已经不克不及满足工业生产的实 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 的液体混合远远不克不及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
4、收了分散式控制系统和集 中控制系统的优点,采取尺度化、模块化、系统化设计,配置灵 活、组态方便。可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点:1)系统自动工作;2)控制的单周期运行方式;3)由传感器送入设定的参数实现自动控制;4)启动后就能自动完成一个周期的工作,并循环。本系统采取PLC是基于以下两个原因:1) PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万 小时以上;2) 编程能力强,可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地 用软件来实现。根据多种液体自动混合系统的要求与特点,我们采取的 PLC 具有小型化、高速度、高性能等特点,可编程控制器指令丰富, 可以接各种输出、输入扩充设备,有丰
5、富的特殊扩展设备,其中 的模拟输入设备和通信设备是系统所必须的,能够方便地联网通 信。1.2设计内容及要实现的目标利用西门子PLC的S7-200系列设计两种液体混合装置控制系 统。在实验之前将容器中的液体放空,按动启动按钮SB1后,电 磁阀A通电打开,液体A流入容器。当液位高度达到中限位时, 液位传感器I0.0接通,此时电磁阀A断电关闭,而电磁阀B通电 打开,液体B流入容器。当液位达到上限位时,液位传感器I0.1 接通,这时电磁阀B断电关闭,同时启动电动机M搅拌。60分钟 后电动机M停止搅拌,这时电磁阀C通电打开,放出混合液去下 道工序。当液位高度下降到下限位后,再延时5s电磁阀C断电关 闭,
6、并同时开始新的周期。图1.1两种液体混合装置2系统总体方案设计波体A QO.O 阀 A,101上限&中限位根据设计要求,本系统为两种液体自动混合,需要对各种液 体的液面的高度监控,因此,需要运用到传感器进行液面高度的 监控。各种液体入池的比例需要应用电磁阀控制,入池后的搅 拌,则需要电机控制。对各个控 件的控制,需要一个完整的控制 流程,运用PLC技术进行编程, 可以实现对各个控件的控制。W.2 下限位L具体控制方法根据题目要求, 按下启动按钮时,A种液体进入容创作时间:贰零贰壹年柒月贰叁拾日器,当达到一定值时,停止进入,B种液体开始进入,当达到一 定值时,停止进入。搅拌机进行搅拌,一分钟后搅
7、拌均匀,停止 搅拌,放出液体。液体放出达到一定值时停止放出。液体的进入 和放出,需要电磁阀的控制,液面的深度需要传感器的控制。2.1系统硬件配置及组成原理在炼油、化工、制药、饮料等行业中,多种液体混合是必不 成少的程序,而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。我准备设计一个可以将两种食用液体自动混合成饮料的控制 装置,两种饮料分别命名为液体A和液体B。基本的设计硬件如 下表所示:板中,液面传感器用钮子开关来模拟,启动、停止用动合按钮来 实现,液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及 搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。图2.1液体混合控制装置控制的模拟实验面板图2.2
8、系统接线图设计表2.2输入/输出接线列表面板 sb1 rB2nsriPLC3控制系统设计3.1估算首先统计被控设备对输Y1Y2Y3 KMp o o j M倾 L+ H I /|o o o I|o 6 o;SBl! I壹年iM壹年柒月贝,叁拾日I I | L 膈劫 SBL 停止 SE11 r LLLfE j表2.1设计硬件选择名称型号数量微型计算机专用计算机1台PLC主机单元西门子S7-200系列1台两种液体自动混合单元配套1台通信电缆配套若干图液体混合控制装置控制的模拟实验面板图如图2.1所示,此面创作时间:贰零贰壹年柒月贰叁拾日入、输出点的总需求量,把被控设备的信号源一一列出,认真分 析输入
9、、输出点的信号类型。在初始状态时,根据要求要实现液体的自动混合导出控制, 在开始操纵之前,各阀门必须为关闭状态,容器为空。此时液体 控制电磁阀Y1=Y2=Y3=OFF状态;传感器L1=L2=L3=OFF状态;电 动机M为关闭状态。在启动操纵中,当装置和液体的都准备好之后,按下启动按 钮,开始下列操纵:1)Y1=ON,液体A流入容器;当液面到达L2时,Y1=OFF,Y2=ON;2)液体B流入,液面达到L1时,Y2=OFF,M=ON,电动机开始进行 液体的充分混合搅拌;3)当混合液体搅拌均匀后(设时间为60s),M=OFF,Y3=ON,开始 放出混合液体;4)当液体下降到L3时,L3从ON变成OF
10、F,把时间控制为再过 5s后容器放空,关闭Y3,Y3=OFF完成一个操纵周期;5)在只要没有按停止按钮的状态下,则自动进入下一个循环操 纵周期。在停止操纵中,当工作完成之后需要关闭系统,按一下停止 按钮,则在当前混合操纵周期结束后,才停止操纵。从而使系统停 止在开始状态,以便下次启动系统时能够顺利的开始系统的循 环。硬件电路设计选用型液位传感器其中。LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。其原 理是依据光的反射折射原理,当没有液体时,光被前端的棱镜面 或球面反射回来;有液体覆盖光电探头球面时,光被折射出去, 这使得输出发生变更,相应的晶体管或继电器动作并输出一个开创作时间:贰零贰壹年
11、柒月贰叁拾日关量。应用此原理可制成单点或多点液位开关。LSF光电液位开 关具有较高的适应环境的能力,在耐腐蚀方面有较好的抵抗能 力。相关元件主要技术参数及原理如下:(2)工作温度上限为125C(3)触点寿命为10 0万次(4)触点容量为70w(5) 开 关 电 压 为 24V DC 3.2.2搅拌电机的选择选用EJ15-3型电动机其中“E”暗示电动机,“广暗示交流的,15为设计序号,3 为最大工作电流相关元件主要技术参数及原理如下:EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异 步电动机。(1)额定电压为220V,额 定频率为50Hz,功率为2.5KW, 采取三角形接法。(2)电动机
12、运行地点的海拔 不超出1000moX作温度-15 40C /湿度 W90%。(3)EJ15系列电动机效率 高、节能、堵转转矩高、噪音 低、振动小、运行平安可靠。其 硬件接线如图3.1o硬件接线电磁阀的选择(1) 入罐液体选用VF4-25型电磁阀其中“V”暗示电磁阀,“F”暗示防腐蚀,4暗示设计序 号,25暗示口径(mm)宽度。相关元件主要技术参数及原理如下:1) 材质:聚四氟乙烯。使用介质:硫酸、盐酸、有机溶剂、 化学试剂等酸碱性的液体。2) 介质温度W150C/环境温度-2060C。3) 使用电压:AC: 220 V50Hz/60Hz DC: 24V。4) 功率:AC: 2.5KW。5) 操
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