PLC液料混合自动控制

《电气控制与可编程控制器》课程设计说明书

题目：液料自动混合控制

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1011

：胡建缘

学号：1020117135

州科技学院

电子与信息工程学院

摘要

以三种液体的混合灌装控制为例，将三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。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。设计采用西门子公司的S7-200系列PLC去实现设计要求。

关键词：多种液体，混合装置，自动控制

目录

一、设计目的及意义 (1)

二、设计任务要求 (1)

三、液料自动混合控制系统方案设计 (1)

四、液料自动混合控制系统的硬件设计 (4)

4.1总体结构 (4)

4.2元器件的选择 (5)

4.3液位传感器的选择 (5)

4.4 搅拌电机的选择 (6)

4.5电磁阀的选择 (6)

4.6 PLC的选择 (7)

4.7 PLC输入输出口分配 (8)

4.8控制面板元件布置图。 (9)

4.9 PLC输入/输出接线设计 (10)

五、软件系统 (11)

5.1 程序流程图 (11)

5.2 梯形图程序的总体结构图设计 (12)

5.3 语句表程序设计 (14)

六、程序调试 (16)

参考文献 (24)

一、设计目的及意义

在工艺加工最初，把多种原料在合适的时间和条件下进行加工得到产品，一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能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，原来的液体混合装置远远不能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。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、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。

二、设计任务要求

1.可编程程序控制器输入输出接线图。

2.控制面板元件布置图。

3.电动机主电路图。

4.控制梯形图和程序。

5.列出所选设备型号、规格和数量等。

6.完成设计说明书，（包括封面，目录，设计任务书，硬件设计思路，硬件原理图，软件设计思路，梯形图，所有器件型号，总结体会，参考文献）

三、液料自动混合控制系统方案设计

目前常用的控制系统有以下几种：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机和可编程控制器控制。现在将这几种控制系统相比较，并结合本设计的实际确定控制方案。

(1)继电器控制系统

PLC与继电器均可用于开关量逻辑控制。PLC的梯形图与继电器电路图都是用线圈和触点来表示逻辑关系。继电器控制系统的控制功能是用硬件继电器(或称物理继电器)和硬件接线来实现的，PLC的控制功能主要是用软件(即程序)来实现的。

PLC采用的计算机技术、顺序控制、定时、计数、运动控制、数据处理、闭环控制和通信联网等功能，比继电器控制系统的功能强大的多。

继电器系统的可靠性差，诊断复杂的继电器系统的故障非常困难。梯形图程序中的输出继电器是一种“软继电器”，它们的功能是用软件来实现的，因此没有硬件继电器那样的触点易于出现接触不良的现象。PLC的可靠性高，故障率极低，并且很容易诊断和排除故障。

继电器的控制功能被固定在线路中，其功能单一，不易修改，灵活性差。PLC的控制方式灵活，有很强的柔性，仅需修改梯形图就可以改变控制功能。

至今还没有一套通用的容易掌握的继电器电路设计方法，设计复杂的继电器电路既困难又费时，设计出的电路也很难阅读理解。PLC有大量用软件实现的辅助继电器，定时

器和计数器等编程元件供梯形图的设计者使用。用先进的顺序控制设计法来设计梯形图，比设计相同功能的继电器电路花费的时间要少得多。

继电器要在硬件安装，接线全部完成后才能进行调试，发现问题后修改电路花的时间也很多。PLC控制系统的开关柜制作，现场施工和梯形图设计可以同时进行，梯形图可以在实验室模拟调试，发现问题后修改起来非常方便。

（2）单片机控制

单片机又称单片微控制器，将CPU、并行输入/输出接口、定时器/计数器、存储器和通信接口集成在一个芯片中，最便宜的8位单片机销售仅为几元，其功能强，响应速度快，性能价格比极高。但是除了单片机芯片外，单片机还需要设计硬件电路图和印制电路板。单片机一般用汇编语言或C语言编程，编程时需要了解单片机部的硬件结构。将单片机用于工业控制，对开发人员的硬件设计水平和软件设计水平的要求都很高。此外，用单片机设计测控产品需要采用大量的硬件，软件方面的抗干扰措施，才能保证长期稳定可靠的运行。有的专业公司开发的单片机产品的可靠性都难达到PLC的水平。

使用单机机的专用测控装置都由专业厂家来开发，现在很少有最终用户开发单件或小批量的单片机测控装置。

(3) 工业控制计算机控制

控制用的个人计算机(PC)称为工业控制计算机，简称为工控机。工控机是在个人计算机的基础上发展起来的，采用总线结构，硬件的兼容性较强。IPC有各种各样的输入/输出板卡供用户选用，有很强的高速浮点去处、图像运算、通信和人机交互等功能，容易实现管理控制网络的一体化。

PLC的体积小巧紧凑，硬件和操作系统的可靠性总体上比工控机高。工控机则来源于个人计算机，主要用于过程控制或控制系统中的上位机和人机接口。