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1、济源职业技术学院毕业设计题目基于 PLC 的物料混合控制系统系别电气工程系专业电气自动化班级电气 0801姓名张冬林学号08040117济源职业技术学院毕业设计指导教师张新军日期2010年12月设计任务书设计题目：基于 PLC 的物料混合控制系统设计要求：（ 1）当混合液体装置中的液体放空时，液体 A 阀门打开，液体进入混合液体装置。（ 2）当液体面到达中液位传感器时，关闭液体 A 阀门，打开液体 B阀门，液体 B 进入混合液体装置。（ 3）当液面到达高液位传感器时，关闭液体 B 阀门，搅拌电动机开始转动，进行搅拌，先正转 2 秒，停 1秒，再反转 2秒，停 1秒。（ 4）当搅拌电动机正反转
2、3 次后，停止，混合液体卸料阀门打开，开始放出液体。（ 5）当液面到达低液位传感器时，延时 2秒，时间到，关闭混合液体卸料阀门，然后开始下一混合液体操作。设计进度要求：第一周：确定题目，查阅相关资料。第二周：根据设计要求分析PLC 物料混合系统工作原理。第三周 : 收集 PLC 物料混合系统的资料 ,对硬件进行设计。第四周：从整体出发对PLC 物料混合系统软件进行设计。第五、六周：进行上机调试程序，找出问题，进行修改，并改进设计。第七、八周：撰写毕业设计论问，进行毕业答辩。指导教师（签名）II济源职业技术学院毕业设计摘要PLC 是以计算机技术为核心的通用自动控制装置， 也可以说它是一种用程序来
3、改变控制功能的计算机。 随着微处理器、 计算机和通信技术的飞速发展， 可编程序控制器 PLC 已在工业控制中得到广泛应用， 而且所占比重在迅速的上升。 PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、 并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、 有序、准确的工作创造了有力的保障。本文所介绍的多种液体混合的PLC 控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外， PLC 还有通信联网功能，再通过WINCC 组态，可直接对现场监控、更方便工作和管理。关键词： 可编程序控制器PLC，液位传感器，
4、定时器III济源职业技术学院毕业设计目录设计任务书II摘要III目录IV1 引言11.1 传统的物料混合设备的控制存在的问题11.2 物料设备的发展趋势用PLC 来代替传统物料混合设备控制11.3 引入 PLC 来实现其物料混合设备的控制功能22 总体方案设计32.1 总体方案论证， 系统是将计算机技术、 PLC 、网络技术和工业自动化技术紧密结合起来，采用分布式的数据采集，集中式的数据处理。32.2 系统方案的设计思想，控制系统简单、经济、使用和维护方便。物料混合设备要节能、安全、高效和满足生产及应用要求。43 硬件设计63.1 硬件选型，根据PLC 的输入、出点数，控制功能选择适用型号的P
5、LC63.2 外部接线图103.3 系统安全设计，可靠性、实用性强104 程序设计124.1 设计程序的流程图124.2 I/O 分配表134.3 控制程序设计，最大限度的满足被控对象的控制要求145 系统调试205.1 系统模拟调试，在编程软件和仿真软件对控制程序调试205.2 系统联机调试， WINCC 画面中对整个系统进行运行和调试206 总结216.1 本设计的整体内容和要求216.2 本设计的功能和优点216.3 本次设计的心得体会21结论23致谢24IV济源职业技术学院毕业设计参考文献25V济源职业技术学院毕业设计1 引言1.1 传统的物料混合设备的控制存在的问题鉴于搅拌设备的广泛
6、应用， 随着近年来工业技术的发展， 流体混合技术在上世纪 60 到 80 年代期间得到了迅猛发展 , 其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、 混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来 , 虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系 , 但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模 , 仍是十分危险的 , 至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力 , 而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损失每年约为10100 亿美
7、元。因此，从更微观更本质的角度 , 例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场, 不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义, 对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。而对于搅拌设备的研究， 除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。这方面已做了许多工作， 但尚需扩大和深入。 在液体中进行搅拌时， 搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动， 而且要在液体中产生湍动， 湍动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系。这些旋涡因经常地互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的搅拌。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极其重
8、要的。1.2物料设备的发展趋势用PLC 来代替传统物料混合设备控制近代化学工业中， 流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。 它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对于非牛顿型液体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度流体， 特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究， 也是近年来的一个方向。 聚合釜的传热特性与其中所用的搅拌器的型式关系甚大。随着科学技术的发展。 设备有大型化发展的趋势， 也需求搅拌设备大型化。 如国外聚合釜的容积已由最初的3338 40m扩大到 60100m，最火的
9、已达到140m。采用大1济源职业技术学院毕业设计型聚台釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。随着容积的大型化， 釜型逐渐由细长型向矮胖型发展。 而且采用底部搅拌的方式越采越多， 多用三叶后掠式搅拌器。 三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好搅拌器。因它排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达510 次，能促使釜内反应均匀一致。搅拌也可以在管路中进行， 采用在管路中安装装置的办法对气 - 液系和液 - 液系进行混合。侧如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合； 在石油精制中， 也采用使液体流过设置在管路中的锐孔板或挡板， 以便使两种液体进行接触。 还有在管
10、道中放入搅拌器的，即所谓管道搅拌。可见，科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大。 搅拌技术的发展又使得搅拌设备大型化。为了提高搅拌的全自动化和稳定性能， 就需要一个功能更强、 性能更好的系统做支持。在本设计中我将引入PLC 来实现其搅拌控制功能。1.3 引入 PLC 来实现其物料混合设备的控制功能本设计基于采用可编程序控制器（PLC）的设计方案，实现对液体混合搅拌的控制。以 PLC S7-200 为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等，设计中可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时，从而满足其控制要求。根据控制要求， 可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题。这样就可以先
11、按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图，然后在根据顺序功能图画梯形图，最后再用仿真软件对其进行调试仿真。这样就可以实现PLC 对混合搅拌控制程序的设计。2济源职业技术学院毕业设计2 总体方案设计2.1 总体方案论证，系统是将计算机技术、 PLC 、网络技术和工业自动化技术紧密结合起来，采用分布式的数据采集，集中式的数据处理。就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、 单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。（1）继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置
12、的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。（2）单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入 /输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部 I/O 信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O 接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。（3）工业控制计算机控制工控机采用总线结构， 各厂家产品兼容性强， 有实时操作系统的支持， 在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工
