目 录
1
课题的内容和设计要求 ........................................................................................................... 2 1.1控制系统简介 ..................................................................................................................... 2 2.控制要求如下： .................................................................................................................... 3 2 系统整体方案设计 ................................................................................................................... 3
2.1总体方案选择说明 ............................................................................................................. 3 2.2控制方式选择 ..................................................................................................................... 4 2.3操作界面 ............................................................................................................................. 4 3 PLC控制系统的硬件设计 ........................................................................................................ 5
3.1 PLC选择： ..................................................................................................................... 5 3.2 I/O点数的估算 ............................................................................................................... 5 3.3 电动机所用接触器的选择 ................................................................................................ 6 3.4 热继电器的选择 ................................................................................................................ 7 3.5笼型电动机所用低压断路器的选择 ................................................................................. 7 3.6 电气元器件明细表 ............................................................................................................ 8 3.7 电气元器件布置图设计 .................................................................................................... 9 3.8 电气元器件接线图设计 .................................................................................................... 9 4 PLC控制系统系统程序设计 .................................................................................................... 9
4.1 I/O分配表 ..................................................................................................................... 9 4.2 电气原理图 ........................................................................................................................ 9 4.3 顺序功能图 ........................................................................................................................ 9 4.4 状态分配表 ...................................................................................................................... 10 4.5 控制程序设计思路 .......................................................................................................... 10 5 系统调试及结果分析 ............................................................................................................... 14
5.1 系统调试及解决的问题 .................................................................................................. 14
5.1.1系统梯形图 ............................................................................................................ 14
5.2 调试情况 .................................................................................................................................. 27
5.2.1 程序检验 ....................................................................................................................... 27 5.2.2 信号模拟 ....................................................................................................................... 27 5.2.3 按要求进行模拟运行 ................................................................................................... 28 6 设计小结 ................................................................................................................................... 28 7 附录........................................................................................................................................... 30
7.1 附录A .............................................................................................................................. 30 7.2 附录B .............................................................................................................................. 30 7.3附录C ............................................................................................................................... 31 7.4 附录D .............................................................................................................................. 31 8 参考文献 ................................................................................................................................... 31
1
1 课题的内容和设计要求
1.1控制系统简介
液体混合装置控制的模拟实验面板图：如图所示
本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机。SA1、SA2为工作流程选择开关。SA3为单次工作和循环工作的选择开关。SB1、SB2为启动和停止。
2
2.控制要求如下：
（1）初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。
（2）启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作： （3）液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
停止操作:按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。
通过PLC控制实现工作流程的选择并且准确控制每个流程的每一步完美完成。
选择工作流程一：这个流程只工作一次就自动停止，首先液体阀门A打开；当液面到达SL2时阀门A关闭，阀门B打开；当液面到达SL1时液体阀门B关闭并且搅匀电机M开始工作，搅匀电机工作六秒后关闭并且混合液体阀门打开；当液面到达SL3时混合液体阀门延时两秒关闭并且停止工作。
选择工作流程二：开始液体阀门A、B同时打开，当液面到达SL2时液体阀门A关闭；当液面到达SL1时，液体阀门B关闭并且搅匀电机M运行，搅匀电机运行十秒后混合液体阀门打开；当液面到达SL2时搅匀电机停止；当液面到达SL3时混合阀门延时两秒关闭接着液体阀门A、B打开进行下次工作。
选择工作流程三：开始液体阀门A和B轮流打开五秒，当液面到达SL2后，液体阀门A和B轮流打开八秒；当液面到达SL1，立即关闭液体阀门并且混合液体阀门打开；当液面到达SL3混合液体阀门延时两秒，两秒后进行下次工作（总共循环三次）。
2 系统整体方案设计
2.1总体方案选择说明
刚开始拿到这个实训课题时还不知道如何下手，然后通过网上查找相关的资料得出了自己的设计思想。
首先根据课题的要求画出了大致的顺序功能图，然后根据课题要求有3个工作流程，我们就把这3个工作流程分作对应的3个工作功能块。在OB1中通过开关SA1、SA2开关，来选择工作流程方式。当SA1接通时选择工作流程1；当
3
SA2接通时选择工作流程2；当SA1、SA2同时接通时选择工作流程3。
功能块FC1为工作流程1。 功能块FC2为工作流程2。 功能块FC3为工作流程3。
2.2控制方式选择
由于PLC控制系统较继电-接触器控制系统有许多优点，如硬件电路简单，修改程序容易，可靠性高等，所以本设计选择PLC控制系统。
2.3操作界面
4
3 PLC控制系统的硬件设计
刚开始拿到这个实训课题时还不知道如何下手，然后通过网上查找相关的资料得出了自己的设计思想。
首先根据课设要求我们做出了输入/输出分配表，然后在做出了流程图，接着根据流程图画出了系统流程图。之后，用PLC做出LAD图，通过流程一、流程二、流程三的分别调试、更改、修正、直到成功的满足课设要求之后。再根据LAD图画出了原理图，进而得出了混合液体装置控制的接线图和器件分配图。整体思路，就是这样。沿着这条线做的
梯形图编程语言是一沿用了种图形化的编程语言，它沿用了继电器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理图非常相似，但又加入了许多功能强又使用灵活的指令，他比较直观，形象，对于那些熟悉继电器的人来说，易被接受。
3.1 PLC选择：
本次液体混合装置的模拟设计用的是来自西门子公司的S7-300可编程控制器。西门子公司的SIMATIC S7-300系列属于中型PLC，可用来代替继电器的简单控制场合，也可用于负载的自动化控制系统。由于他有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。它可靠性高，可以用梯形图，语句表和功能图块三种语言来编程。它是指令丰富，指令功能强大，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器，高速输出，PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议，MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有30多个KB程序和数据存储空间。
3.2 I/O点数的估算
I/O是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数即可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入/输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量等输入/输出设备情况(包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出设备数元件要占用一个输入/输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上加上20%～30%的备用量。
根据实验前的输入输出分配表可知本次试验用了11个I/O口，所用PLC满
5