完成两种液体混合装置控制系统的设计

目录引言 (3)1 课题要求 (3)系统总体方案设计 (3)2.1 系统硬件配置及组成原理 (6)2.2 系统变量定义及分配表2.3 系统接线图设计2.4 系统可靠性设计3 控制系统设计 (8)3.1 控制过程工艺流程图设计3.2 控制程序顺序功能图设计3.3 控制程序设计思路3.4 创新设计内容4 人机界面设计 (9)4.1 选用界面介绍4.2 画面制作与设计5 系统调试及结果分析 (10)5.1 系统调试及解决的问题5.2 结果分析结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)引言多种液体自动混合是工业中经常遇到的一个工艺流程。

它一般要求多种液体在不同时刻向容器中注入不同的量。

液体向容器中注入的量可以采用传感器进行检测，然后通过电磁阀控制继续加入液体与否。

即当某种液体向容器中注入，达到传感器所在位置时停止注入该液体，然后注入另一种液体。

上述过程的控制如果采用传统的手动控制液体流量的话，是很可能会产生误差的，其误差会导致整个混合的报废。

这在工业生产中肯定是不允许的，同时手动操作费时费力，很难达到高效率生产。

随着微处理器技术的发展，可编程控制器得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。

它不仅以良好的性能特点满足了工业生产控制的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，使得其功能日趋完善。

伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

此外，应用PLC技术实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高生产率。

在工业生产中多种液体混合是工业中常通到的一个工艺流程，在此，将对两种液体的混合实际案例行分析，以充分的说明了PLC控制技术的重要性，以及多处优点。

1.课题要求⑴课题目的本课题的目的是完成两种液体混合装置控制系统的设计，调试，模拟和运行，切实提高PLC运用技能，加强PLC知识的理解与掌握。

⑵设计内容有两种液体A、B 需要在容器中混合成液体C 待用，初始时容器是空的，所有输出均失效。

按下启动信号，阀门X1 打开，注入液体A；到达I 时，X1 关闭，阀门X2 打开，注入液体B；到达H 时，X2 关闭，打开加热器R；当温度传感器达到60℃时，关闭R，打开阀门X3，释放液体C；当最低位液位传感器L=0 时，关闭X3 进入下一个循环。

按下停车按钮,要求停在初始状态。

启动信号X0，停车信号X1，H（X2），I（X3），L（X4），温度传感器X5，阀门X1（Y0），阀门X2（Y1），加热器R（Y2），阀门X3（Y3）。

图25 液体混合装置示意图⑶课题任务与要求1）确定输入/输出设备；2）PLC I/O 点分配，并绘制I/O 接线图以及其它外部硬件图；3）绘制系统功能表图；设计梯形图和人机界面并调试运行并模拟调试；4）整理技术资料，编写使用说明书。

2 系统总体方案设计硬件采用中南民族大学计算机科学学院自动化PLC实验室提供的欧姆龙CJ1MPLC,及相应的电气控制柜。

用按钮模拟传感器和启动停止信号，用位灯模拟阀门和加热器。

设计的流程为：分析设计要求→作出I/O表→画出顺序功能图→画出外部接线图→设计T形图→设计PT界面→PT—PLC模拟调试→组态王界面设计→完成组态王和PLC的综合调试→检查验收。

2.1 系统硬件配置及组成原理本课题采用的PLC的CPU为CJ1M-CPU22，最大I/O点数320,10K程序容量，不可扩展机架。

PLC的组成为:本实验采用的CJ1MPLC的组成为：2.2 系统变量定义及分配表2.3 系统接线图设计2.4 系统可靠性设计由于液体混合的实际要求，在工序完成的过程中是不允许中断的，因此在设计控制程序的时候考虑到了加工中途按下停止按钮的情况，通过软件设计实现了即使在加工中途按下停止按钮也要等到整个工序完成才能停止。

分配 地址 符号 说明 输入0.00 X1 停车信号 0.01 X0 启动信号 0.02 X2 H 液位传感器 0.03 X3 I 液位传感器 0.04 X4 L 液位传感器 0.05X5 温度传感器 输出1.00 Y0 阀门X1 1.01 Y1 阀门X2 1.02 Y2 加热器R 1.03Y3阀门X324VDCX1X0X2X3 X4 X5Y1 Y2Y3Y0220V ACPLC3 控制系统设计3.1 控制过程工艺流程图设计开始按启动开X1到达I关X1开X2到达H关X2加热达到温度关R开X3到达L关X2无停止信号有结束3.2 控制程序顺序功能图设计3.3 控制程序设计思路根据顺序功能图分析，此程序是一个简单的循环结构，故采用先进的步进指令进行编程相当方便，只需按流程图一步一步翻译出来即可。

A200.11W1.00W0.01Y0X3W0.02Y1X2W0.03Y2X5W0.04Y3X4W0.003.4 创新设计内容考虑到系统停机必须停在初始状态的特殊要求，本程序采用了步进指令和通用指令混合使用，简单快捷的实现了控制要求，具体内容参见程序附录。

4 人机界面设计4.1 选用界面介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。

该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。

组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。

组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。

组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。

此外，还可以实现值的行列统计功能。

组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。

组态王集成了对KingHistorian的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。

KingHistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。

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能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。

[4.2 画面制作与设计打开组态王程序，新建一个工程，选择COM1口，完成对其配置，绘制画面，设置数据字典，然后在画面中设置好各参数，最后的系统画面如下：5 系统调试及结果分析5.1 系统调试及解决的问题系统的调试遇到了不少问题，但最后都一一解决了，问题的解决归功于自己的努力探索和同学们的帮助。

首先遇到的问题就是PC不能与PLC电气控制柜通信，后来发现时CPU 型号选择不正确。

正常连接之后，调试时发现运行组态王后，按下启动按钮，无论是电气控制柜还是组态王界面上的内部灯都没有反应，后来发现时程序没有传送到PLC，完成程序传送之后，再次点击启动按钮，PLC控制柜上的灯正常点亮，但是发现内部灯没有反应，后发现时内部灯的画面属性中的链接函数不正确，更正后再次调试，实验现象正常。

5.2 结果分析在组态王控制界面，按下启动按钮，Y0点亮，按下X3，Y1点亮，按下X2，Y2点亮，按下X5，Y3点亮，当按下X4时，Y0重新点亮，此时按下停止按钮，继续重复上述步骤，发现现象一样，当再次按下X4时，所有的灯都为熄灭状态，系统停止。

根据此现象分析，整个系统运行正常，出色的完成了课题要求。

结束语经过两整天全身心的设计与研究，本次课程设计终于圆满完成了。

通过本次的课程设计，我对欧姆龙CJ1MPLC有了更深的了解，巩固了PLC程序设计的基础知识，学会了分析要求，设计系统的整体思想，提高了全面考虑问题的能力，在实验的过程中，面对各种问题，通过自己的分析去解决问题，对我的分析能力也有很大的提高。

通过与同学共同解决问题，增强了团队意识和个人交际能力。

参考文献樊金荣.欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用．北京：机械工业出版社，2008.9附录T形图：。