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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习液体自动混合装置的 PLC控制系统设计摘要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
2、 可以继续运行。另外， PLC 还有通信联网功能，再通过组态，可直接对现场监 控、更方便工作和管理。关 键 词 ： PLC ， 液 位 传 感 器 ， 定 时Automatic L iquidMixingDevice The of PLCControl System DesignABSTRACTPLC is a general-purpose computertechnology as the core of theautomatic control device, you can alsosay that it is anapplication tochange the control co
3、mputer. With themicroprocessor,computer andcommunications technology, the rapiddevelopment ofprogrammableand the rapidinput module,It is used inof automatedlogic controller PLC is widely used in industrial control, rise in the proportion. Mainly by the PLC CPU module, output module and the programmi
4、ng device composition.industrial mixing equipment, making the mixing process control, and work to enhance the stability of the mixing device formixing machine smooth, orderly, and accurate work to create a strong guarantee. This paper described a varietyof liquids can be mixed in thePLC control prog
5、ram for single-cycle or continuous work, with power and memory function, can continue to run after restoration. In addition, PLC communication networking functions as well, and through configuration, can be directly on-site monitoring, work and management more convenient.KEY WORDS: PLC, level sensor
6、, timer 目录 前 言 1 第 1 章液体自动混合系统方案设计 31.1 方案设计原则 31.2 系统的整体设计要求 31.3 控制方式系统的要求的设计 41.4 系统方案的设计思想 6第 2 章液体自动混合系统的硬件设计 72.1 硬件选型 72.1.1 PLC 机型选择 72.1.2 PLC 容量选择 82.1.3 I/O 模块的选择 82.1.4 电源模块的选择 102.2 PLC I/O 点分配 112.2.1 分析原理 112.2.2 PLC 的 I/O 接线图 112.3 主电路的设计 112.4 液体混合控制系统示意 12第 3 章液体自动混合系统的软件设计 136.2.1
7、 程序设计的一般方法 131. 经验设计法 132. 逻辑设计法 133. 顺序设计法 131.3 PLC 控制的相关流程图 143. 控制流程图 141.3 可编程控制器梯形图 14第 4 章组态设计 161. 组态王软件 162. 组态王相关操作 16第 5 章系统调试 193.1 系统模拟调试 193.2 系统联机调试 19第 6 章系统常见故障分析及维护 213.1.1 系统常见故障分析及维护 213.1.2 系统故障分析及处理 211. PLC 主机系统故障分析及处理 21212. PLC 的 I/O 端口系统故障分析及处理3. 现场控制设备故障分析及处理 223.1.3 系统抗干扰
8、性的分析和维护 22 结 论 24 谢辞 25 参考文献 26 附 录 27外文资料翻译29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， 产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼 油、化工、制药等行业中，多种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。但是由于这些行业中多为易燃易爆、有 毒有腐蚀性的介质，以至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混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操 作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业，特别是中小型 企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目
9、的，液体混合 自动配料势必是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产 中 PLC 的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编 程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮 料生产厂家，尤其见于化学工业中，便于学以致用。计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。 1968 年，美国最大 的汽车制造厂商通用汽车（ GM ）公司提出了公开招标方案，设想将功能 完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算 机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题“自然语 言”编程，生产一种新型的工业通用继电器，使人们不必花费大量的精力 进
10、行计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。这个方案首先得到了美 国数字设备（ DEC ）公司的积极响应，并中标。该公司于 1969 年研制出 了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器 （ PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ），简称 PLC （有的称为PC）, 并在 GM 公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。PLC 一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、 使用和维护简便等独特优点，备受国内外技术人员和工商业界厂商的极大 关注，生产 PLC 的厂商云起。随着大规模集成电路和微处理器在 PLC 中 的应用，使 PLC 的功能不断得到增强，产
11、品得到飞速发展。采用基于 PLC 的控制系统来取代园林单片机、继电器等构成的控制 系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性，对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命 和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔是市场前景。用 PLC 进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、 铁路等行业几乎都需要它，例如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机 械、电梯、自动化仓库、液体混合系统、生产流水线等方面的逻辑控制， 都广泛应用 PLC 来取代传统的继电器控制。本次设计是将 PLC 用于两种 液体混合装置的设计的控制，对学习与实用是很好的结合
12、。本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：3.2.1 液体混合装置能够实现对混合罐安全、高效的加液、混液、出液的 控制；3.2.2 满足混合液的各项技术要求；3.2.3 具体内容包括两种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、 常见故障分析等等。第 1 章液体自动混合系统方案设计3.3 方案设计原则整个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服 务，设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本 图形符号（GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括： 工作条件：工程对电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可 靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经
13、济、合理、合用，减小设备成本。 在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工 控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更 加趋于完善。对于本课题来说，液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的 改适升级，控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利 用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和 改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出 在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量。系统的可靠 性要高。人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从
14、怎样实现多个电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现在就这个问题的如何实现 以及选择怎样的方法来确定系统方案。3.4 系统的整体设计要求在该混合液体装置中，需要完成两种液体的进料、混合、卸料的功 能，控制要求如下：1. 混合过程：开始排放混合液体阀打开延时 10S 后自动关闭， A 液体 阀丫1打开，注入 A液体。当液面上升到 SL2时，关闭A液体阀Y1，同 时注入B液体阀丫2打开，注入 B液体。当液面上升到 SL3时，关闭B液 体阀，并开始定时搅拌，搅拌 10S 后停止。2. 停止过程：停止搅拌后自动排放混合液体，当混合液体的页面下降到 SL1 时，开始计时到 10S 后关闭排气阀
15、 丫4。一个循环结束。3. 当系统发生故障时，报警灯闪烁。保护动作自动关闭相应的阀门和 开启相应的阀门。停止混合系统运行。4. 本设计使用液位 H、I、L 3 个传感器控制液体 A、液体B的进入 和混合液排出的 3 个电磁阀门及搅拌机的启停。3.5 控制方式系统的要求的设计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
