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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学电气控制与电气控制与PLCPLC技术技术 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：基于基于S7-300S7-300的三种液体自动混合控制系统设计的三种液体自动混合控制系统设计院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间： 本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： 学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目基于S7-300PLC的3种液体自动混合控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数
2、实现功能实现功能工艺控制过程为：3 种液体混合控制系统中，Y1、Y2、Y3、Y4 分别为 A、B、C 三种液体的进料阀门和混合液体的出料阀门；当液位为 0%、30%、60%、90%时，分别加入3 种液体和搅拌混合液体；搅拌 5s 后放出混合液体；当液位重新达到 0%时，延时 3s 关闭出料阀门。3 种液体的进料、出料、搅拌等由 PLC 控制。设计任务及要求设计任务及要求1. 分析系统的工艺要求，确定系统设计方案；2. 完成系统的硬件组态以及 PLC、电源、输入和输出模块、传感器、电机等关键器件的选型；3. 编写整个系统的符号表，绘制 PLC 外部接线图；4. 规划程序结构，绘制程序流程图；5.
3、 编写并调试程序。OB1 为主程序，负责调用 FB1 和 FC1、FC2；FB1 为 3 种液体控制 程序，其背景数据块分别为 DB1DB3；FC1 为搅拌控制；FC2 为出料控制。程序在 PLCSIM 中仿真调试或者在实验室调试运行。6. 按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。技术参数技术参数1. 液位变送器输出为 010V；2. 输入模拟量的精度为 12 位。进度计划1. 布置任务，查阅资料，确定系统的方案（2 天） 2. 完成硬件设计，包括主要元器件选型、硬件组态、硬件电路图（2 天
4、） 3. 规划程序结构，编写系统程序（3 天） 4. 模拟仿真，或实验室调试程序（1 天） 5. 撰写、打印设计说明书（1 天） 6. 验收及答辩。 （1 天）本科生课程设计（论文）III注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）IV摘 要在化工试剂和制药生产中,经常需要将三种或者更多种溶液按一定的比例进行混合,然后再做相应的后续处理和加工。在传统的继电器控制系统中,溶液的过程控制系统很难保证对混合中的各种成分的含量进行精确控制。采用西门子 S7-300 系列 PLC 来
5、控制整个溶液混合过程控制系统,大大提高了各种成分含量的控制效率,提高了生产效率,同时自动化程序得到了很大的提高。本次课程设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。此装置需要控制三种液体的自动混合搅拌，通过压力变送器检测搅拌机内液位的变化在液位分别为0%、30%、60%、90%时分别加入三种液体并搅拌，达到混合液体自动混合的目的。3 种液体的进料、出料、搅拌等由 PLC 控制。经过本次课程设计，可达到多种液体混合的效果，并且能够使液体混合均匀。若在工业中使用此设计则能够降低经济成本和保证操作人员的安全性。关键词：液体混合；PLC；压力变送器本科生课程设计（论文）V目 录第 1 章 绪论
6、.1第 2 章 液体自动混合控制系统设计方案 .22.1 概述 .22.2 方案选择 .22.3 总体设计框图 .3第 3 章 液体自动混合控制系统设计硬件设计 .43.1 控制系统电源 .43.2 控制系统 CPU .53.3 控制系统信号模块 .53.4 压力变送器 .63.5 搅拌器 .73.6 电磁阀 .73.7 系统 I/O 分配表 .83.8 系统外部接线图 .9第 4 章 液体自动混合控制系统软件设计 .104.1 软件介绍 .104.2 系统程序结构图 .104.3 系统流程图 .114.4 S7-300 硬件组态.124.5 系统符号表 .134.6 系统梯形图程序 .14第
7、 5 章 课程设计总结 .19参考文献 .20本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论在炼油、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、控制可靠的特点，这也是人工操作和半自动化控制所难实现的。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混合的目的，液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液
8、体混合装置利用可编程控制器是现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller） ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。根据多种液体自动混合系统的要求与特点，本次课程设计采用的 PLC 具有高速度、高性能等特点，可编程逻辑控制器指
9、令丰富，可以接各种输入输出扩展设备，能够方便地联网通信。通过论述可编程逻辑控制器的优点对基于 S7-300 三种液体混合装置的控制有了一个总体的认识。综合本次课程设计要求，进行了外部电路的连线和 PLC 程序设计，从部件的选择，流程的分析，程序顺序控制的设计方面，完成了本次设计任务。本科生课程设计（论文）2第 2 章 液体自动混合控制系统设计方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计基于 S7-300PLC 的 3 种液体自动混合控制系统设计，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“PLC”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握 S7-300 系统设计的
10、基本方法。应用场合: 应用于多种液体混合 ，3 种液体混合控制系统由压力变送器、S7-300 模块、电磁阀、搅拌电机组成。通过压力变送器检测到液位的变化传送给PLC，通过模拟量转化为数字量和液位相比较后，使控制阀和电机得到控制。达到本次课程设计要求。系统功能介绍:3 种液体混合控制系统实现的的是 3 种液体通过 PLC 控制器能过按照一定比例混合。液体混合装置通过 PLC 控制器调解输出，实现基本的多种液体混合。并且达到液位变送器输出为 010V，输入模拟量的精度为 12 位。2.2 方案选择方案一：使用液位传感器检测液位，检测到液位后传给控制器 PLC，通过程序处理后使电磁阀和电机得到控制输
11、出。方案二：使用压力变送器检测液位，通过压力变送器检测到液位的变化传送给 PLC，通过模拟量转化为数字量和液位相比较后，使控制阀和电机得到控制。经过比较由于本次课程设计要求液位变送器输出为 010V，由于液位传感器输出的为数字量而非模拟量，且 PLC 模拟量输入单元为 0-24V 所以无法达到课程设计要求。所以使用方案二实现本次课程设计。通过分析该液体混合系统的工艺流程，考虑各个被控对象动作的相互关联，决定采用顺序控制方案。在不同状态下，输出量有不同的输出。例如进料电磁阀A 打开的前提是混料罐中的液位为 0%，且进料阀 B、C 和出料阀关闭。这就要求系统启动前个输出量必须是初始状态。因此设计时
12、可考虑采用一些中间状态寄存器来传送状态转换信息，完成系统的各个流程。本科生课程设计（论文）32.3 总体设计框图3 中液体混合控制系统主要由 S7-300 控制器、上位机监控、压力变送器电路、流量调节阀、控制开关和搅拌电机等构成。系统结构图如图 2.1 所示。可编程逻辑控制器 S7-300A进料阀压力变送器 检测液位启动、停止按 钮B进料阀C进料阀搅拌电机混合出料阀上位机图 2.1 系统总体框图控制系统启动后，A 经过阀门进入混料罐中，随着进入混料罐中的液体不断增多，混料罐的液位不断增加，然后将这些实时检测到的数据送往主控制器PLC，PLC 根据输入控制开关和现场采集到的数据进行多变量的运算，将运算结果输出控制各种输出开关符合要求则启动搅拌电机，搅拌三秒后出料阀打开，重复上述的过程。本科生课程设计（论文）4第 3 章 液体
