PAGE./JINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)設(shè)計〔論文基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)的研究學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化年級班別09級3班學(xué)號2009401020306學(xué)生姓名******指導(dǎo)教師******2013年5月10日摘要PLC是以計算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動控制裝置,也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機(jī)。隨著微處理器、計算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用,而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備,使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性,為攪拌機(jī)械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作,具有斷電記憶功能,復(fù)電后可以繼續(xù)運行。另外,PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能,再通過WINCC組態(tài),可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：可編程序控制器PLC；液位傳感器；定時器；.目錄第一章引言1第二章總體方案設(shè)計3第三章硬件設(shè)計53.1硬件選型,根據(jù)PLC的輸入、出點數(shù),控制功能選擇適用型號的PLC53.1.1PLC機(jī)型選擇53.1.2PLC容量選擇73.1.3I/O模塊的選擇73.1.4電源模塊的選擇93.1.5設(shè)備型號選擇103.2外部接線圖103.3系統(tǒng)安全設(shè)計,可靠性、實用性強11第四章程序設(shè)計134.1設(shè)計程序的流程圖134.2I/O分配表144.3控制程序設(shè)計,最大限度的滿足被控對象的控制要求154.3.2程序設(shè)計17第五章人機(jī)界面設(shè)計205.1設(shè)計思想,使計算機(jī)在人機(jī)界面上適應(yīng)人的思維特性和行動特性205.2畫面組態(tài),包括對變量、畫面、動畫、報警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢圖、配方、報表、運行腳本和以太網(wǎng)通信的組態(tài)21第六章系統(tǒng)調(diào)試226.1系統(tǒng)模擬調(diào)試,在編程軟件和仿真軟件對控制程序調(diào)試226.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試,WINCC畫面中對整個系統(tǒng)進(jìn)行運行和調(diào)試24第七章總結(jié)247.1本設(shè)計的整體內(nèi)容和要求247.2本設(shè)計的功能和優(yōu)點247.3本次設(shè)計的心得體會25結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28.第一章引言1.1傳統(tǒng)的物料混合設(shè)備的控制存在的問題鑒于攪拌設(shè)備的廣泛應(yīng)用,隨著近年來工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,流體混合技術(shù)在上世紀(jì)60到80年代期間得到了迅猛發(fā)展,其重點主要是對于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時間等宏觀量進(jìn)行實驗研究。長期以來,雖然有大量設(shè)計經(jīng)驗和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預(yù)測混合體系,但將攪拌反應(yīng)器從實驗室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模,仍是十分危險的,至今仍然需要通過逐級放大來達(dá)到攪拌設(shè)備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。這種方法不但耗費巨額的資金和大量的人力物力,而且設(shè)計周期很長。據(jù)統(tǒng)計,在工業(yè)高度發(fā)達(dá)的美國,化學(xué)工業(yè)由于攪拌反應(yīng)器設(shè)計不合理所造成的損失每年約為10—100億美元。因此,從更微觀更本質(zhì)的角度,例如采用先進(jìn)的測試手段和建立合理的數(shù)學(xué)模型,獲取攪拌槽中的速度場、溫度場和濃度場,不僅對開發(fā)新型攪拌設(shè)備,而且對攪拌設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義,對放大和混合的基礎(chǔ)研究具有現(xiàn)實的理論意義。1.2引入PLC來實現(xiàn)其物料混合設(shè)備的控制功能本設(shè)計基于采用可編程序控制器〔PLC的設(shè)計方案,實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。以PLCS7-200為主要控制器。根據(jù)攪拌設(shè)備的功能特性、運作順序等,設(shè)計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時,從而滿足其控制要求。根據(jù)控制要求,可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。這樣就可以先按照攪拌設(shè)備的先后運行順序畫出相應(yīng)的順序功能圖,然后在根據(jù)順序功能圖畫梯形圖,最后再用仿真軟件對其進(jìn)行調(diào)試仿真。這樣就可以實現(xiàn)PLC對混合攪拌控制程序的設(shè)計。第二章總體方案設(shè)計2.1總體方案論證,系統(tǒng)是將計算機(jī)技術(shù)、PLC、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)自動化技術(shù)緊密結(jié)合起來,采用分布式的數(shù)據(jù)采集,集中式的數(shù)據(jù)處理。就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計算機(jī)控制、可編程序控制器控制?！?繼電器控制系統(tǒng)

控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作,以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜,在控制過程中,如果某個繼電器損壞,都會影響整個系統(tǒng)的正常運行,查找和排除故障往往非常困難,雖然繼電器本身價格不太貴,但是控制柜的安裝接線工作量大,因此整個控制柜價格非常高,靈活性差,響應(yīng)速度慢。

〔2單片機(jī)控制

單片機(jī)作為一個超大規(guī)模的集成電路,機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能,成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機(jī)之一。但是,單片機(jī)是一片集成電路,不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路,硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。

〔3工業(yè)控制計算機(jī)控制

工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu),各廠家產(chǎn)品兼容性強,有實時操作系統(tǒng)的支持,在要求快速、實用性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機(jī)價格較高,將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座,直接從印刷電路板上引出,不如接線端子可靠。

〔4可編程序控制器控制

可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇,用戶不用自己設(shè)計和制作硬件裝置,只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設(shè)計外部接線圖,同時采用梯形圖語言編程,用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線,通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。

可編程控制器<PLC>從上個世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng),起初它主要是針對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置,可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能,是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點,是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇PLC來實施本次設(shè)計。<1>開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。<2>運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制,世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。<3>閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。<4>數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算〔含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。<5>通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。2.2系統(tǒng)方案的設(shè)計思想,控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。物料混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求?！?可靠性高,抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性?！?配套齊全,功能完善,適用性強PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域?！?易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門?！?系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合?！?體積小,重量輕,能耗低〔6硬件配套齊全,擁護(hù)使用方便,適應(yīng)性強第三章硬件設(shè)計3.1硬件選型,根據(jù)PLC的輸入、出點數(shù),控制功能選擇適用型號的PLC3.1.1PLC機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下,保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述?！?結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合,選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則,選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC,物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達(dá)到要求。〔2功能強、弱適當(dāng)對于開關(guān)量控制的工程項目,若控制速度要求不高,一般選用低檔的PLC,西門子公司的S7-200系列機(jī)或歐姆龍公司的COM1?！?機(jī)型統(tǒng)一PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上,并封裝在一個殼體內(nèi),省去了插接環(huán)節(jié),因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限,只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu),這樣功能易擴(kuò)展,比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用PLC時,盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的PLC,其模塊可互為備用,以便備件的采購和管理；另外,功能及編程方法統(tǒng)一,有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機(jī),可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信,集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC〔4是否在線編程PLC的特點之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時,只需用編程器重新修改程序,就能滿足新的控制要求,給生產(chǎn)帶來很大方便。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC,其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程〔5PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器,生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此,每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件,用戶在選用時,特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時,對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般PLC及其外部電路〔I/O模塊、輔助電源等都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度工作溫度0～55℃,最高為60℃儲存溫度-40℃～＋85℃濕度相對濕度5%～95%<無凝結(jié)霜>振動和沖擊滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)電源交流200V,允許變化范圍為-15%～＋15%,頻率為47～53Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的PLC,要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。3.1.2PLC容量選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量〔字?jǐn)?shù)。PLC容量的選擇除滿足控制要求外,還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?以做備用。根據(jù)經(jīng)驗,在選擇存儲容量時,一般按實際需要的10%～25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng),存儲器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量I/O乘以8；對于有模擬量控制功能的PLC,所需存儲器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常,一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊。I/O點數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點數(shù)較多的PLC價格也較高,若備用的I/O點的數(shù)量太多,將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù),并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充,通常I/O點數(shù)按實際需要的10%～15%考慮備用量。3.1.3I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng),它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程,它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù),并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備,驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣,各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的,而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平,所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤,PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要,PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊,包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊,可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇使用?！?確定I/O點數(shù)I/O點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量,能方便地對功能進(jìn)行擴(kuò)展。對一個控制對象,由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣,I/O點數(shù)就可能有所不同?！?開關(guān)量I/O標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器和開關(guān)〔如按鈕、限位開關(guān)等及控制〔開/關(guān)設(shè)備〔如指示燈、報警器、電動機(jī)起動器等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號為24～240V〔AC,直流I/O信號為5～24V〔DC?！?選擇開關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平,其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超過10m,距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊,如32點輸入模塊,能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%?！?選擇開關(guān)量輸出模塊時應(yīng)從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中,繼電器輸出價格便宜,使用電壓范圍廣,導(dǎo)通壓降小,承受瞬時過電壓和過電流的能力強,且有隔離作用。但繼電器有觸點,壽命較短,且響應(yīng)速度較慢,適用于動作不頻繁的交／直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動電感性負(fù)載時,最大開閉頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出〔交流和晶體管輸出〔直流都屬于無觸點開關(guān)輸出,適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓,必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值,如果負(fù)載電流較大,輸出模塊不能直接驅(qū)動時,應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載,考慮到接通時有沖擊電流,要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時,不但要核算一個輸出點的驅(qū)動能力,還要核算整個輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力,即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。3.1.4電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：〔1確定電源的輸入電壓；〔2將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加,計算出I/O模塊所需的總背板電流值；〔3I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流：①框架中帶有處理器時,則加上處理器的最大電流值；②當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時,應(yīng)加上其最大電流值?！?如果框架中留有空槽用于將來擴(kuò)展時,可做以下處理；①列出將來要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流；②將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟?！?在框架中是否有用于電源的空槽,否則將電源裝到框架的外面?！?根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值,從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。需要,還要力爭最佳的性價比。具體應(yīng)考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC產(chǎn)品的種類越來越多,而且功能也日益完善。PLC的種類繁多,其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同,當(dāng)然使用場合也有所不同。因此選擇合理的PLC對提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。因此在選擇機(jī)型時不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮：〔1合理的結(jié)構(gòu)形式〔2安裝方式的選擇〔3相當(dāng)?shù)墓δ芤蟆?系統(tǒng)可靠性的要求3.1.5設(shè)備型號選擇1西門子S7-200PLC2PS307電源〔2A〔6ES7307-1BA00-0AA01塊3CPU315-2DP〔6ES7315-2AG10-0AB01塊4數(shù)字量輸入模塊SM321DI16*24VDC〔6ES7321-1BH02-0AA02塊5數(shù)字量輸出模塊SM322DO8*RELAC230V〔6ES7322-1HF01-0AA02塊6仿真模塊1塊7機(jī)架1塊8計算機(jī)1臺9SX-805-7多種液體自動混合控制模板1塊3.2外部接線圖圖1-13.3系統(tǒng)安全設(shè)計,可靠性、實用性強本設(shè)計設(shè)計為兩種液體混合攪拌控制,其元件、要求如下：該系統(tǒng)有三個液面?zhèn)鞲衅鳎篖1為高液面?zhèn)鞲衅?L2為中液面?zhèn)鞲衅?L3為低液面?zhèn)鞲衅鳌．?dāng)液面到達(dá)某傳感器的位置時,該傳感器就會發(fā)出ON信號,若低于傳感器位置時,傳感器就變?yōu)镺FF狀態(tài)。該系統(tǒng)有三個電磁閥：Y1為液體A輸入電磁閥,Y2為液體B輸入電磁閥,X3為混合液體輸出電磁閥,當(dāng)電磁閥為ON狀態(tài)時,閥門打開,為OFF時閥門就關(guān)閉,閥門的開和閉來實現(xiàn)液體的流入和流出。M為攪拌電動機(jī),當(dāng)M=ON時,攪拌電動機(jī)運行；當(dāng)M=OFF時,攪拌電動機(jī)停止。初始狀態(tài)：起動攪拌器之前,容器是空的,各閥門關(guān)閉,傳感器L1=L2=L3=OFF,攪拌電動機(jī)M=OFF。操作工藝：攪拌器開始工作時,先按下起動按鈕,閥門Y1打開,開始向倉里放液體A,當(dāng)液面到達(dá)傳感器L3時,L3=ON、A液體繼續(xù)注入,直到液面到達(dá)L2時,L2=ON,使Y1=OFF,Y2=ON,即關(guān)閉閥門Y1,停止送A液體,打開閥門Y2,開始輸入液體B,當(dāng)液面到達(dá)液體L1時,關(guān)閉Y2,同時啟動攪拌電動機(jī)M,電機(jī)開始攪拌60S后,液體均勻,停止攪拌,即M=OFF,打開閥門Y4,放混合液體。當(dāng)液面低于傳感器L3時,再過15S,容器中的混合液體全部放空,關(guān)閉閥門Y4,自動開始下一個操作循環(huán)。若在工作中按下停止按鈕。攪拌器不會立即停止工作,只有當(dāng)混合攪拌操作結(jié)束后才能停止工作,即停在初始狀態(tài)。第四章程序設(shè)計4.1設(shè)計程序的流程圖圖1-34.2I/O分配表表1-1I/O分配SymbolAddresDatatypeSymbolAddresDytatype啟動I0.3BOOL放混合液體M0.4BOOLL1I0.1BOOL放液體延時M0.5BOOLL2I0.0BOOL循環(huán)控制M1.0BOOLL3I0.2BOOLY1Q0.0BOOL停止I0.4BOOLY2Q0.1BOOL初始狀態(tài)M0.0BOOLMQ0.2BOOL放A液體M0.1BOOLY4Q0.3BOOL放B液體M0.2BOOL攪拌延時T37TIMER混合攪拌M0.3BOOL放液體延時T38TIMER4.3控制程序設(shè)計,最大限度的滿足被控對象的控制要求4.3.1程序梯形圖第五章人機(jī)界面設(shè)計5.1設(shè)計思想,使計算機(jī)在人機(jī)界面上適應(yīng)人的思維特性和行動特性圖1-45.2畫面組態(tài),包括對變量、畫面、動畫、報警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢圖、配方、報表、運行腳本和以太網(wǎng)通信的組態(tài)圖1-5該系統(tǒng)工作方式設(shè)有周周期、單步、手動、連續(xù)和回原點五種工作方式。<1>在單周期工作方式下,按下啟動按鈕后,攪拌設(shè)備從初始步M0.0開始,按規(guī)定步驟完成一個周期工作后返回并停留在初始狀態(tài)。<2>在連續(xù)工作方式下,在初始狀態(tài)下按下啟動按鈕,設(shè)備從初始步開始運行,工作一個周期后又開始新一輪攪拌,反復(fù)連續(xù)的工作,但按下啟動按鈕系統(tǒng)并不會馬上停止運行。只有在完成當(dāng)前周期的工作后系統(tǒng)才會返回并停留在初始狀態(tài)。<3>在單周期工作運行方式下,從初始步開始,按下啟動按鈕,系統(tǒng)將會轉(zhuǎn)換到下一步的工作狀態(tài),完成該步的任務(wù)后系統(tǒng)就會自動停止在該步；再按一下啟動按鈕,又往前走一步。第六章系統(tǒng)調(diào)試6.1系統(tǒng)模擬調(diào)試,在編程軟件和仿真軟件對控制程序調(diào)試根據(jù)所設(shè)計的關(guān)于攪拌控制的梯形圖,選用PLC的S7_200的仿真軟件進(jìn)行仿真。具體步驟如下：〔1首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226〔點CONFIGURACION—TIPODECPU,然后點Accepter〔2導(dǎo)入梯形圖〔3點擊運行〔4進(jìn)行調(diào)試觀察仿真軟件上的燈是否按照程序要求依次點亮,延時是否準(zhǔn)確。是就說明程序正確,不是就說明程序還存在問題。6.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試,WINCC畫面中對整個系統(tǒng)進(jìn)行運行和調(diào)試〔1編好梯形圖后必須先編譯,看是否有誤。〔2打開仿真軟件后必須得將CPU更改為CPU226形式。〔3將梯形圖導(dǎo)出后訪可下載?！?下載后利用WINCC畫面對系統(tǒng)進(jìn)行運行和調(diào)試。第七章總結(jié)7.1本設(shè)計的整體內(nèi)容和要求根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同,可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。〔1整體式PLC整體式PLC又叫做單元式或箱體式,它的體積小、價格低,小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。它的CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接,可以選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量I/O擴(kuò)展單元來改變輸入/輸出點的比例。整體式PLC還配備許多準(zhǔn)用的特殊功能模塊,例如模擬量輸入/輸出模塊、熱點阻模塊和通信模塊等,使PLC的工能得到擴(kuò)展?！?模塊式PLC大、中型PLC及復(fù)雜和要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。7.2本設(shè)計的功能和優(yōu)點可編程控制器<PLC>是以中央處理器為核心,綜合了計算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù),具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點,已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小,可靠高,故障率低,動作精度高等優(yōu)點。PLC對物料混合的控制,并借助必要的精密傳感器,使其能夠?qū)Σ煌后w的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行混合,動作靈活多樣,適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn),廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制,是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料混合的自動化裝置,可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè),并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時,可以允許方便的改動或重新設(shè)計其新部件,而對于位置改變時,只要重新編程,并能很快地投產(chǎn),降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。本設(shè)計主要完成機(jī)械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計。7.3本次設(shè)計的心得體會隨著畢業(yè)日子的到來,畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié),但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗,而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多,以前老是覺得自己什么東西都會,什么東西都懂,有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計,我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。

在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了,同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法對我們更好的理解知識,所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

我的心得也就這么多了,總之,不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多,真是萬事開頭難,不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外,還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了,但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事,所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。

在此要感謝我的指導(dǎo)老師張強老師對我悉心的指導(dǎo),感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中,我通過查閱大量有關(guān)資料,與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué),并向老師請教等方式,使自己學(xué)到了不少知識,也經(jīng)歷了不少艱辛,但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好,但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富,使我終身受益。結(jié)論本論文在張強老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成,從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容,無不凝聚著老師的心血和汗水,在三年的學(xué)習(xí)和生活期間,也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷,我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益,我感受到做論文是真正用心去做的一件事情,是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程,沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力,沒有自己的研究,就不會有所突破,那也就不叫論文了。