基于S7-1200的液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳昌英 鐘漢生

摘 要：液體混合裝置是企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的一種控制設(shè)備，一般都要求兩種及以上不同液體按照不同配方進(jìn)行混合，基本流程一般為順序控制流程。本文主要介紹了某一液體混合的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制器選擇西門(mén)子的S7-1200，同時(shí)配合西門(mén)子S7-PLCSIM仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，獲得預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：S7-1200;液體混合;PLC;PLCSIM仿真

1.引言

可編程控制器PLC主要應(yīng)用硬接線(xiàn)的繼電器-接觸器控制，隨著技術(shù)的革新漸漸發(fā)展為以下幾種功能控制裝置：邏輯控制、計(jì)時(shí)、技數(shù)、運(yùn)算數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信等。作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中主要的控制器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程較直觀容易，性?xún)r(jià)比較高，具有高可靠性等優(yōu)點(diǎn)?；旌弦后w控制裝置在化工行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、食品行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，在一些液體混合裝置中還使用傳統(tǒng)的繼電器控制方式，這已經(jīng)不能滿(mǎn)足目前社會(huì)發(fā)展的需要，很多都需要進(jìn)行設(shè)備改造和提升。因此研究基于PLC的液體混合控制系統(tǒng)有較大的應(yīng)用價(jià)值。

2.控制系統(tǒng)要求

本文控制的液體混合裝置如圖所示，其中有A、B兩種液體，四個(gè)液體槽，每個(gè)槽均有上水位和下水位傳感器， P1-P6為水泵，M為攪拌機(jī)，R為較熱元件。具體要求如下：

1）要求當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，泵P1、泵P2打開(kāi);當(dāng)1#池滿(mǎn)泵P1停止，當(dāng)2#池滿(mǎn)泵P2停止;然后加熱器R工作，當(dāng)2#池液體溫度到達(dá)60度后，停止加熱。

2）打開(kāi)泵P3、P4，同時(shí)攪拌機(jī)M工作，60s后停止;當(dāng)1#池空或者3#池滿(mǎn)時(shí)泵P3停止;當(dāng)2#池空或3#池滿(mǎn)時(shí)泵P2停止;

3）打開(kāi)泵P5，當(dāng)3池空或者4池滿(mǎn)時(shí)泵P5停止;

4）打開(kāi)泵P6，當(dāng)4池空時(shí)泵P6停止;進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

3.PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 PLC硬件組態(tài)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇S7-1200PLC作為控制核心，配合HMI觸摸屏進(jìn)行控制，其硬件組態(tài)如下圖所示。HMI觸摸屏可以使得操作界面更加靈活，也可以實(shí)時(shí)觀察程序運(yùn)行的狀態(tài)。另外，在程序調(diào)試過(guò)程中，可以結(jié)合西門(mén)子PLC的仿真軟件S7-PLCSIM進(jìn)行HMI組態(tài)仿真調(diào)試。

在PLC單元的輸入輸出觸點(diǎn)方面，本系統(tǒng)需要輸入繼電器11個(gè)，包括啟動(dòng)按鈕1個(gè)，停止按鈕1個(gè)，水位傳感器8個(gè)，溫度傳感器1個(gè)。需要輸出繼電器8個(gè)，包括水泵6個(gè)，攪拌機(jī)1個(gè)，加熱元件1個(gè)。

3.2 梯形圖設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn)

在梯形圖編程中，考慮到該系統(tǒng)主要是順序控制為主，因此編程時(shí)候考慮的是狀態(tài)專(zhuān)業(yè)圖的編程方式，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。

為了實(shí)現(xiàn)程序的驗(yàn)證及調(diào)試，通過(guò)西門(mén)子PLC配套的PLC仿真系統(tǒng)S7-PLCSIM，可以很方便的對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行仿真調(diào)試，從而驗(yàn)證程序的可行性和準(zhǔn)確性。本文結(jié)合系統(tǒng)控制要求，設(shè)計(jì)了HMI組態(tài)監(jiān)控界面，在HMI中設(shè)置與PLC 輸入變量相應(yīng)的模擬變量（按鈕及傳感器），使得HMI中模擬變量的作用與PLC直連的輸入觸點(diǎn)作用一致。然后在HMI中設(shè)置指示燈來(lái)讀取PLC中輸出變量的狀態(tài)用以觀察程序運(yùn)行結(jié)果，通過(guò)HMI仿真，仿真效果符合預(yù)期。

4.總結(jié)

本文PLC以及HMI的液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案合理，具有較好的仿真效果，對(duì)工程實(shí)際有一定的應(yīng)用性，為其它液體混合控制系統(tǒng)的進(jìn)一步研究有較好的參考價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

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（作者單位：寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院，浙江 寧波 315175）