沈阳理工大学
摘 要
本组课题是对液体自动混合装置的模拟控制，实现液体混合装置的自动添加液体、自动混合等自动控制功能。在PLC程序设计的基础上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体，在易于扩展其功能的原则而设计。本监控系统采用PLC为控制核心，具备自动混合两种液体的功能。过程监控上，我们采用的是MCGS组态软件，这是我国自主研发的组态软件，适用于各品牌的PLC。
通常新型的工业自动控制系统被划分为控制、监控、管理三个层次结构。监控层的硬件以IPC为主,其软件采用工业组态软件,实现完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能;控制层多以可编程控制器(PLC)为主。PLC适合工业现场的要求,可靠性高、抗干扰能力强,是当今发展非常迅速的工业自动化装置。
这次设计内容有：原理简介、过程分析、I/O分配，梯形图，接线图等。通过对
MCGS画面的设计和对PLC的连级控制，实现动态的的仿真与控制，解决一系列液体混合装置的控制问题。本次实验遇到了许多问题，在老师的帮助和自身的努力下均得以克服，最终顺利完成了实验。
关键词：液体自动混合，可编程控制器PLC，MCGS组态软件
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目录
1 设计原因 ................................................... 1
1.1 课题背景 ...................................................................................................................... 1 1.2 研究目的与意义 .......................................................................................................... 1 1.3 本文的主要工作 .......................................................................................................... 2
2西门子的PLC介绍 ........................................... 3
2.1 西门子PLC特点 ......................................................................................................... 3 2.2 西门子PLC应用 ......................................................................................................... 3 2.3 西门子PLC选择 ......................................................................................................... 5
2基于液体混合装置控制 ....................................... 6
2.1 选择PLC型号 ............................................................................................................. 6 2.2 I/O分配表 ..................................................................................................................... 6 2.3 外部接线图以及控制要求 .......................................................................................... 7
2.3.1 机械装置图 ....................................................................................................... 7 2.3.2工艺流程 ............................................................................................................ 8 2.4工作过程分析 ............................................................................................................... 9
3软件设计 .................................................. 10
3.1程序流程图 ................................................................................................................. 10 3.2其梯形图如下 ............................................................................................................. 11
4基于MCGS的虚拟混合液位控制系统设计 ....................... 15
4.1组建系统工程 ............................................................................................................. 15 4.2液体自动混合控制组态监控画面与实际系统通讯 ................................................. 19
4.2.1 组态工程中的设备添加与设置 ..................................................................... 19
5程序下载整体运行与综合测试 ................................ 22 6结束语 .................................................... 24 参考文献 .................................................... 25
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1 设计原因
1.1 课题背景
随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。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，特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,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。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实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。
1.2 研究目的与意义
在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际 需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。
随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
可编程控制器多种液体自动混合控制系统的特点：
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①系统自动工作；
②控制的单周期运行方式；
③由传感器送入设定的参数实现自动控制； ④启动后就能自动完成一个周期的工作，并循环。 本系统采用PLC是基于以下两个原因：
①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上； ②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实
现；
根据多种液体自动混合系统的要求与特点，我们采用的PLC具有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对多种液体自动混合实现控制。
1.3 本文的主要工作
本文首先回顾多种液体自动混合装置的发展过程，说明了种液体自动混合装置的PLC控制的重要性和必然性 。
然后，讲述了可编程程序控制器的应用，通过论述可编程程序控制器的优点对可控制编程器对多种液体混合装置的控制有一个总体的认识。综合多种液体自动混合装置的控制系统的要求，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等方面，完成了本次的设计任务。
最后，通过对程序液位控制系统的程序的调试，检测，再进行是对系统的更正，使控制系统更加完善，确保系统能顺利运行。
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2西门子的PLC介绍
2.1 西门子PLC特点
（1）超高速处理基本指令只需0.32μs，可快速扫描。小型PLC内，通过高速处理速度0.32μsec，也可对应要求高速扫描的用途。?
（2）充裕的大容量充裕的程序容量达到32k步。注释区域也可以充分保证。※2通过超过小型PLC范畴的高程序容量32K步，可对应随着将来设备扩展而产生的范围广泛的各种应用。?
（3）广泛的扩展性I/O最多300点。可通过功能扩展插件，使扩展范围更进一步扩大。也可控制成本。还有，利用扩展FP0适配器，最多可连3台现有的FP0扩展单元。?
（4）可靠的安全性通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序。? （5）配备USB端口※3通过普通USB电缆（AB型），可与计算机实现简便连接。?
西门子公司近几年PLC产品，具有指令系统功能强的特点；有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块，为复杂系统的开发提供了软件支持；FP系列各种PLC都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致性，这给构成多级PLC网络和开发PLC网络应用程序带来方便。
2.2 西门子PLC应用
（1）西门子FP1 PLC?
FP1是西门子电工生产的小型PLC，该产品有C14、C16、C24、C40、C56、C72多种规格，形成系列化。虽然是小型机性能价格比却很高，特别适合于中小企业。?
FP1硬件配置除主机外还可加I/O扩展模块，A/D（模/数转换）、D/A（数/模转换）模块等智能单元。最多可配置几百点，机内有高速计数器，
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