多种液体混合控制系统设计

目录

1 题目背景与意义 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 课题意义 (1)

2 设计题目介绍 (2)

2.1 设计目的 (2)

2.2 设计内容及要求 (2)

3 系统设计方案 (3)

3.1 PLC输入输出地址分配 (3)

3.2 整体控制流程图 (3)

4 系统硬件设计 (5)

4.1 S7-300组态 (5)

4.1.1 S7-300特点 (5)

4.1.2 S7-300工作过程 (5)

4.2 S7-300组成部件 (5)

4.3 S7-300硬件组态步骤 (6)

5 系统软件设计 (7)

6 系统仿真调试 (8)

6.1 WinCC组态 (8)

6.2 触摸屏连接 (8)

6.3 变量定义 (9)

6.4 显示界面设置 (9)

6.5 管理画面设置 (11)

6.6 报警画面设置 (11)

设置超限报警值为100，具体操作如图6-9。 (11)

6.7 配方画面设置 (12)

6.8 趋势图画面设置 (13)

7 心得体会 (13)

8 参考文献 (14)

附录 (15)

1 题目背景与意义

1.1 课题背景

在众多生产领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等容器中的液位进行监控，以往常采用传统的继电器接触控制，这种控制方式自动化程度不高，使用的硬件设备多，不易连接，可靠性差。目前已有许多企业采用先进控制器对传统控制器进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。

1.2 课题意义

在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，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配料精确、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自动混合的目的,液体自动混合配料的自动控制程序就显得尤为重要。

对于本课题来说，液体混合控制部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，控制装置需要根据企业和设备现况来构成并需尽量用以前系统中的元器件。对于人机交互方式改变后系统的操作模式应尽量和改造前的相似，以便于操作人员快速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量。系统的可靠性要高，人机界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。

2 设计题目介绍

2.1 设计目的

PLC课程设计是学习电厂开关量控制技术的重要实践环节，其目的是通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对相关专业理论知识的理解；培养学生运用所学知识和技能，配合相关技术资料的查阅，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对PLC控制系统分析、设计的能力。要求学生了解可编程控制器的原理、硬件结构；掌握基本的编程语言；掌握系统硬件配置的方法与步骤；掌握PLC软件编程与调试的操作方法与步骤。

2.2 设计内容及要求

利用西门子S7-300PLC ，组态软件Wincc Flexible，触摸屏，交换机及外围的相关低压电器，组成控制系统，根据项目要求，编写相关程序，完成相应的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真。具体要求：

(1)制作画面模板，在模板画面中显示“多种液体混合控制系统”和日期时钟。

(2)先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切换。

(3)在系统画面中作出两种液体混合的系统图。

(4)A液体与B液体的数值可在0～99进行设置。液体总量为A与B液体的总和，为计算结果。

(5)通过HMI可对模拟液体混合实现手动和自动控制。手动控制时，按下A 阀就进A液体，松开就停止；B阀与出料阀类似。设定A液体设定值、B液体设定值，若容器为空，可进行自动控制。如A液体设定值为15，B液体设定值为27，切换到自动控制时则先打开A阀进A液体到15停止，再接着进27的B液体；当容器中总液体数量达到42时，B液体停止流入，打开出料阀开始流出到空后再循环。

(6)容器中的液体可动画显示，并通过棒图刻度标记当前数值。

(7)为了显示流畅的液位动画，可通过PLC编写每秒加1或减1的程序，然后把PLC与flexible做好连接（模拟显示）。

(8)组态若容器中的液位超过100时产生一个液位偏高的报警。

(9)组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。

(10)组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班组长”用户组，“user1”的密码为“000”。“班组长”用户组的权限为操作和“输入Ａ设定值”。然后在系统画面中的A液体设定值设定安全权限。即一般用户不能进行A液体设定值的设定，用户“user1”可以进行设定。

(11)组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名。能与系统画面进行切换。

(12)组态趋势视图画面，能显示容器中液体总量的数据趋势曲线。能与系统画面进行切换。

(13)建立配方，能实现液体A设定值、液体B设定值的各个配方。并建立配方画面运行。能与系统画面进行切换。

3 系统设计方案

输入元件输入地址输出元件输出地址

开始按钮SB1 I0.0 电动机驱动Q0.0

停止按钮SB2 I0.1 电磁阀Y1打开Q0.1

液位L1 I0.2 电磁阀Y2打开Q0.2

液位L2 I0.3 电磁阀Y3打开Q0.3

液位L3 I0.4

3.2 整体控制流程图

本设计是通过外围的开关及信号的操作，模拟两种液体混合控制系统在进液混合过程中各个阀门及搅拌机的状态，以液位高度为对象编写程序，程序顺控为：按下启动按钮，控制A液体进料的阀门Y1打开，开始注入液体A；当液位高度