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1、毕 业 论 文（设 计）题目：液体混合系统的PLC控制设计及仿真（英文）：The Design and Simulation of Liquid Mixing System Based on PLC Control 系 别： 电气工程系 专 业： 自动化 姓 名： 林 静 学 号： 2008601543219 指导教师： 陈 龙 日 期： 2012年5月 液体混合系统的PLC控制设计及仿真摘要本次的实验装置选用的主机型号为S7-200CPU224的主机，并在PLC程序设计的基础上结合外围设备形成一个方便工业控制系统的整体。该次设计是以两种液体为例，由液面传感器检测容器中液面的高度，并按顺序加入
2、A和B两种液体，再经过电动机搅拌，最后将液体排除，放空容器，并形成循环。最后，再将PLC中的程序同步到组态王中，进行仿真调试。文中详细的说明了系统的软件和硬件设计。软件的设计包括了系统控制的指令表、梯形图及工作过程，而硬件设计则包含了混合液体装置的电路框图、输入输出分配表和外部接线。整个程序采用了结构化的设计，具有调试方便，维护简单的优点。设计利用PLC实现了在混合过程中的精确控制，提高了混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，因此具有广阔的市场前景，适合于各种液体的混合调配，现在在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。关键词：混合装置；自动控制；西门子PLC；组态王The Desig
3、n and Simulation of Liquid Mixing System Based on PLC Control ABSTRACTThe choice of the experimental setup host model S7-200 series host, peripheral devices and the PLC program design based on the combination form convenient industrial control systems as a whole. The design is based on two liquids,
4、for example, the height of liquid from the liquid level sensor detects the container, according to the order to join the A and B, the two liquids, stirring again after the motor, and finally the liquid out of emptying the container, and the formation of the loop . Finally, PLC then the program is sy
5、nchronized to the Kingview, simulation debugging.In this paper, a detailed description of the system software and hardware design. The software design includes a system control instruction list, ladder and work processes, and hardware design contains a circuit diagram of the mixed liquid devices, in
6、put output allocation table and the external wiring. The entire program uses a structured design, with convenient debugging, maintaining the advantages of easy.Design using PLC to achieve precise control of the mixing process, improve the stability of the mixing ratio, stable operation and high degr
7、ee of automation, so it has broad market prospects. Suitable for a variety of liquid mixed deployment, now play an increasing role in many areas outside of the industry and industrial.Key words:Mixing Device；Automatic Control； Siemens PLC；Kingview目 录1 前言12 PLC的简述22.1PLC的应用领域22.2PLC的应用特点32.3PLC应用中需要注
8、意的问题43 液体混合装置与设计要求53.1液体混合控制装置的应用53.2液体混合装置PLC控制系统53.3液体混合的设计要求53.4液体混合的控制方式53.5液体混合控制装置63.6控制要求64 控制系统的设计74.1控制系统的原则74.2控制系统的内容74.3PLC选型84.3.1I/O点数84.3.2PLC的选择84.4I/0通道分配及I/0接线94.5外部接线图设计94.6软件流程图104.7梯形图114.8指令表114.9顺序功能图134.10系统调试144.10.1调试注意事项144.10.2调试程序145 组态软件155.1组态软件的简介155.2组态王的特点155.3组态王的功
9、能165.4液体混合控制系统仿真166 总结23参考文献24致谢25附录A 实验装置图261 前言随着现在科技水平的迅速发展，如今自动控制技术在人类活动的各个领域中占据重要地位，应用也随之越来越广泛，它的水平早已成为衡量一个国家生产和科学技术先进的标志。在炼油、化工、制药等行业中，液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于在这些行业中，所使用的多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致工作环境非常恶劣，不适合工作人员到现场进行操作。此外，在生产要求中，需要系统要有一定的混合精确和控制可靠等优点，所以一般的人工操作和半自动化控制无法实现。所以为了帮助一些中小企业实现液体
10、混合的自动控制，达到液体混合的目的，现在的液体混合自动配料就是摆在我们眼前的一大重要的研究课题。在工艺加工最早时期，液体混合控制都是采用传统的继电器接触器控制，使用硬连接电器，可靠性差，自动化程度不高，原来的方式已经不能满足工业生产的实际需要。而实际生活中，我们需要的是更精确、更便捷的控制装置。现在的工业生产为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。所以设计装置以利用可编程控制器来实现混合过程中的控制，它不仅可以按照生产工艺的技术要求，而且还能较好地完成各项技术指标的控制。随着计算机技术的飞速发展，对原有液体混和装
11、置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行监视、报警、运行管理等多方面要求。设计的混合液体控制装置，利用PLC实现了在混合过程中的精确控制，提高了混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，因此具有广阔的市场前景，适合于各种液体的混合调配。2 PLC的简述现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中
12、，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。PLC仍然处在不断的发展之中，其功能不断增强，不断开发，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位。PLC应用面之广、普及程度之高，是其他计算机控制设备无法比拟的。2.1PLC的应用领域PLC已经广泛地应用在很多的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：1、 数字量逻辑控制PLC用“与”、“或”、“非”等逻辑控制指令来实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产
13、线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。2、运动控制 PLC使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，可实现单轴、双轴、三轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。 3、闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量IO模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的AD转换和DA转换，并对模拟量实行闭环PID(比例-积分-微分)控制。小型PLC用PID指令实现PID闭环控制。PI
14、D闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 4、数据处理 现代的PLC具有数学运算(包括整数运算、浮点数运算、函数运算、字逻辑运算，以及求反、求补、循环和移位等)、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。 5、通信联网 PLC的通信包括主机与远程IO之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其他智能控制设备(例如计算机、变频器、数控装置)之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以组
15、成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。 必须指出，并不是所有的PLC都有上述全部功能，有些小型PLC只有上述的部分功能，但是价格较低。 2.2PLC的应用特点1、编程方法简单易学梯形图是使用最多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂。2、功能强，性能价格比高一台小型PLC内可提供用户使用的编程元件有成百上千个，功能强大，可以实现复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配有各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便进行系统配置，组成不同功能、规模的系统。硬件配置确定后，通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。4、可靠性高、抗干扰能力高PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，PLC外部仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10到1
