基于PLC多種液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計

連喬

摘 要：可編程控制器結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)，自動控制理論，通信技術(shù)等，是一種基于微處理器的工業(yè)控制產(chǎn)品?？删幊炭刂破鹘Y(jié)構(gòu)比較簡單，工作性能比較優(yōu)越，可靠性能也比較高并且維護(hù)比較方便。所以可編程控制器應(yīng)用非常廣泛，幾乎每個行業(yè)都有可編程控制器的身影。本設(shè)計采用S7-200系列機(jī)型進(jìn)行程序設(shè)計，利用組態(tài)王軟件對自動裝料運(yùn)行進(jìn)行畫面組態(tài)。

關(guān)鍵詞：自動控制；混合裝置；組態(tài)；多種液體

一、多種液體混合控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

（一）控制系統(tǒng)的工藝要求

多種液體混合控制系統(tǒng)基本由三種不同類型的液體混合裝置組成，有SL1液位傳感器、SL2液位傳感器、SL3液位傳感器、SL4液位傳感器，液體的上面有三個電磁閥門，分別為YV1電磁閥，YV2電磁閥，YV3電磁閥，YV4電磁閥控制。

控制系統(tǒng)的要求如下：

1.初始狀態(tài)：當(dāng)設(shè)備投產(chǎn)后，將容器排空的狀態(tài)。

2.啟動：按下啟動按鈕SB1，意味著開始按規(guī)定工作，A液閥打開，A液倒入容器中。

專門用于攪拌的電機(jī)轉(zhuǎn)動后，電機(jī)工作大約1分鐘，混合液體開始流出。當(dāng)容器內(nèi)的液位下降后，液位開關(guān)SL1和液位開關(guān)SL2從開到關(guān)，將容器全部排空。混合液體閥YV4關(guān)閉后20秒后，然后開始操作的下一個周期。

3.設(shè)備停止：要將設(shè)備停止時，必須按下按鈕停止，容器內(nèi)當(dāng)前的循環(huán)周期與余下的循環(huán)工作完成時，整個系統(tǒng)又開始回到初始狀態(tài)。

（二）硬件設(shè)計

1.2.1 PLC機(jī)型的選擇

西門子可編程控制器S7-200系列，具有如下特點(diǎn)，所有輸入輸出的電路采用的是雙向光耦DC24V的數(shù)字量輸入電路。這種類型的繼電器也包含數(shù)字量輸出，也采用單向光耦合輸入的電路。該可編程控制器具有高速計數(shù)器的功能。它采用PPI，MPI等通訊協(xié)議。本PLC也具有很強(qiáng)的擴(kuò)展功能和PID控制功能等。軟件資源豐富，而且指令豐富，功能比較強(qiáng)大。因此本系統(tǒng)選用CPU226 PLC控制。

本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需求，采用S7-200 CPU226 PLC可編程控制器來對本設(shè)計進(jìn)行硬件設(shè)計和編程。

1.2.2 混合裝置的基本組成

1.液體混合罐：散裝液體混合裝置，提供了三個液體混合所需的空間。

2.管道：有四個電磁閥連接到管道上，在三種類型的液體的不同的時間被混合進(jìn)入槽和液體混合輸出。

3.液位傳感器：由于不同的液體進(jìn)入主控制裝置的量，可根據(jù)需要對水平傳感器可相應(yīng)調(diào)整，以滿足輸入混合的液體不同的比例。

4.電機(jī)：連接箱通過軸混合葉片，以提供電源以攪拌液體混合物。

1.2.3 液體混合裝置運(yùn)行流程分析

系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行后，在進(jìn)入A液體，即液位到達(dá)傳感器SL1時 容器開啟，第一閥打開。當(dāng)容器內(nèi)的液位到達(dá)容器SL2傳感器的位置，在流程上就必須關(guān)閉液體的閥門，并且將裝有B液體的閥門打開。類似地，當(dāng)液位到達(dá)傳感器SL3時控制液體B，當(dāng)液位到達(dá)傳感器SL4時關(guān)閉閥門，同時打開液體閥C注入液體C，達(dá)到系統(tǒng)的需求量時關(guān)閉液體閥C，啟動攪拌馬達(dá)，還啟動一個定時器，以控制攪拌電機(jī)的工作時間。需要打開馬達(dá)混合閥混合液體，待流體D產(chǎn)出后停止工作，容器液面通過傳感器SL4，SL3，SL2控制閥門的開關(guān)，但不會使系統(tǒng)其他受控設(shè)備動作。當(dāng)液面下降至傳感器SL1時，SL1控制相應(yīng)的閥門開關(guān)，只是這一次SL1可啟動計時器以完成液體和排氣閥中的定時關(guān)閉D。在D中混合液排氣閉合時，如果系統(tǒng)沒有接收到停止命令時，系統(tǒng)將進(jìn)入下一循環(huán)工作。

1.2.4可編程控制器的硬件設(shè)計

1.I/O點(diǎn)分配

我們在對可編程控制器硬件部分設(shè)計之前，必須對I/O點(diǎn)的地址進(jìn)行分配。如下表中所示的多種液體混合控制系統(tǒng)的外部輸入輸出分配表2-1。

2.PLC外部硬件接線圖

本設(shè)計采用西門子的可編程控制器進(jìn)行多液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)CPU226型號PLC的外部結(jié)構(gòu)及三種液體混合控制系統(tǒng)的控制要求畫出PLC的外部硬件接線圖。如圖2-3 所示為PLC外部硬件接線圖。

二、多種液體混合控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

（一）液體混合系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

通過液體混合設(shè)備及其控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行了簡要的分析，我們對系統(tǒng)和控制要求的進(jìn)一步了解，進(jìn)行梯形圖設(shè)計，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的邏輯控制。

（二）運(yùn)行調(diào)試

1.下載程序

使用STEP 7-MICRO/ WIN32編程軟件打開三種液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計PLC程序，正確編譯，將程序下載到CPU 226芯片模塊。

2.組態(tài)王與PLC連接

設(shè)置組態(tài)王串行通訊，直到所有的I / O連接點(diǎn)是在正確狀態(tài)，右擊設(shè)置好的PLC設(shè)備，選擇“切換查看“選項(xiàng)，打開創(chuàng)建的配置屏幕，準(zhǔn)備運(yùn)行進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試操作。

3.運(yùn)行調(diào)試

進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行時，PLC模塊切換到“運(yùn)行”模式，按三種液體混合物控制系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行系統(tǒng)仿真，以確保系統(tǒng)的所有功能和控制要求達(dá)到一致。

三、總結(jié)

本設(shè)計以三液混合控制系統(tǒng)為例，對其硬件系統(tǒng)的組成進(jìn)行了設(shè)計，涉及到系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計與調(diào)試，對整個系統(tǒng)進(jìn)行了簡要介紹和說明，說明了可編程控制器在各種液體控制系統(tǒng)中的詳細(xì)應(yīng)用。同時，西門子公司的S7-200系列PLC控制系統(tǒng)與組態(tài)王軟件的完美結(jié)合提高了整個系統(tǒng)的可靠性與可操行。

參考文獻(xiàn)

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（作者身份證號：210211198111054526）