工业混合搅拌系统的PLC控制.doc

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1、课 程 设 计 报 告 书题 目： 工业搅拌系统的PLC控制 系 名： 信息工程系 2013 年 6 月 26 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程系 题 目： 工业混合搅拌系统的PLC控制 一初始条件1. 给定工业混合搅拌系统的工艺过程和工作模式；2. 给出用于系统调试用的S7-300PLC、计算机及混合搅拌器模型；3. 给出PLC系统的编程软件。二要求完成的主要任务1. 设计要求 控制要求：按下启动按钮，自动进A料A料料位达到（由中液位传感器S2(常开触点）检测）自动停止A料，同时自动进B料总料位达到（由高液位传感器S3(常开触点）检测）停止进B料定时搅

2、拌5S排料排料到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1(常闭触点）检测），延时3S将剩余混合液料排空停止排料自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。按下停止按钮，混合工序自动停止。 程序设计要求： 用线性化编程的方法来实现上述控制要求。 用结构化编程方法，用最简约、高效的程序结构实现上述控制要求。 上述两种程序设计方法都要求使用符号地址。目录引言3一、课程设计项目名称4二、项目设计目的及技术要求42.1项目设计要求4三、项目设计方案论证(电路设计、PLC硬件组态、PLC编程元件的地址分配、编写控制程序、程序调试说明等)43.1 硬件设计53.1.1 电路设计53.12、PLC

3、硬件组态53.2、软件设计（编写控制程序）63.21、PLC编程元件的地址分配63.22、线性化程序83.23、结构化编程11四、项目设计结果分析及体会154.1 程序调试说明154.2 总结体会15五、参考文摘16 引言可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。可编程控制器为“自动化和电气工程及其自动化”专业的一门重要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、分析和设计自动生产过程中的控制电路，掌握其使用方法。课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行诸方面能力的培养和提高，为毕业设计打下良好的基础。这些能力包括：n 独立工作能力；n

4、 综合运用所学过的基础知识和专业知识，提高解决工程应用问题的能力；n 运用各种现代化手段，获取相关资料的能力；n 调试程序的能力；n 工程绘图的能力；n 编写技术资料的能力；n 创新能力。PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行PLC控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要求。本课程设计提供了设计的备选课题。通过课程设计，使学生进一步熟悉PLC控制系统的应用，并培养学生解决实际问题的能力，掌握系统设计的思路及方法。

5、此次设计的工业混合搅拌系统用两种方法实现，一种线性化方法，另一种是结构化的方法，设计的主要过程及内容如下：按下启动按钮，自动进A料A料料位达到自动停止A料，同时自动进B料总料位达到停止进B料定时搅拌5S排料排料到搅拌容器最低液位时，延时3S将剩余混合液料排空停止排料自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。若按下停止按钮，混合工序自动停止。并且对以上设计还有扩展，即希望能达到可以随时停止工序，再按下启动按钮会接着停止前未完成的任务继续进行下去。一、课程设计项目名称 工业混合搅拌系统的PLC控制二、项目设计目的及技术要求2.1项目设计要求 控制要求：按下启动按钮，自动进A料A料料

6、位达到（由中液位传感器S2(常开触点）检测）自动停止A料，同时自动进B料总料位达到（由高液位传感器S3(常开触点）检测）停止进B料定时搅拌5S排料排料到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1(常闭触点）检测），延时3S将剩余混合液料排空停止排料自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。按下停止按钮，混合工序自动停止。 程序设计要求： 用线性化编程的方法来实现上述控制要求。 用结构化编程方法，用最简约、高效的程序结构实现上述控制要求。 上述两种程序设计方法都要求使用符号地址。三、项目设计方案论证(电路设计、PLC硬件组态、PLC编程元件的地址分配、编写控制程序、程序调试说明等)项

7、目设计为工业混合搅拌系统，要将两种流质物料（简称A、B）按一定比例混合，搅拌均匀后送出，混合的比例及搅拌时间完全由操作者控制（即：手动控制），系统的示意图如下图所示。图1.1 工业混合搅拌系统示意图由系统的示意图可看出系统的控制由四部分组成：成分A的进料控制、成分B的进料控制、混合料的搅拌控制及对搅拌后混合料的排料控制。项目设计主要包括硬件设计和软件设计，硬件设计主要包括PLC外部接线、PLC硬件组态，硬件组态是将实验台上的PLC各模块安装顺序将其在STEP7软件中在机架上安装达到在软件中实现PLC的硬件组态。3.1 硬件设计3.1.1 电路设计 此处的电路设计主要是关于PLC的输入/输出接线

8、图。根据设计要求接线图如下： 3.12、PLC硬件组态两种编程方法的硬件组态是相同的，因而如下图所示为PLC的硬件组态图：预设地址分配表：编号地址说明功能数字输出1Q4.1电磁阀液体A进料2Q4.2电磁阀液体B进料3Q4.3搅拌机混合液体搅拌4Q4.4电磁阀排料数字出入5I0.0按钮启动6I0.1按钮停止7I0.2液位传感器L液位检测8I0.3液位传感器I液位检测9I0.4液位传感器H液位检测3.2、软件设计（编写控制程序）软件设计是用运用两种方法设计的，一种是线性化程序设计，另一种是结构化程序设计。线性化程序设计主要是根据程序设计要求一步步完成，一次循环结束接着自动开始下一次循环，当按下停止

9、按钮工序停止，再一次按下启动按钮的时候工序接着停止前未完成的部分继续进行。而结构化编程主要是将程序分块，并且在主程序OB1中调用这些模块完成程序设计要求，结构化程序主要包括以下部分：主程序OB1、FC1为配料A和配料B的控制程序、FC2为搅拌控制程序、FC3为出料控制程序。3.21、PLC编程元件的地址分配在进行编程之前需要对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器M，定时器T，计数器C等。编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。下面表3.13是对线性化程序和结构

10、化程序进行的地址分配及符号表的编辑，在结构化编程中还需要在FC1、FC2、FC3中编辑变量声明表如下图所示：表3.13表3.13-3 FC1变量声明表表3.13-4 FC2变量声明表表3.13-5 FC3变量声明表3.22、线性化程序线性化编程实现设计内容的程序以及其注释如下所示：OB1 实现通过“启动”“停止”按钮来控制项目的运行。由于低限位指示灯在入料后熄灭，所以此程序为达到让A料启动后到达中液位前持续的注入。 当A料进去罐内中液位时，停止A料进入，并开始入B料。实现当两种液体装满罐内后，开启搅拌并搅拌5秒，5秒后M0.0置1时项目能正常排液。当排液置低限位时，继续排液3秒以防止液体为被排

11、空。当排液置低限位时，继续排液3秒以防止液体为被排空。 对进A料置1，排料复位，以便开始下一个循环。3.23、结构化编程结构化编程实现设计内容的程序以及其注释如下所示：结构化总程序OB1FC1程序FC2程序FC3程序四、项目设计结果分析及体会4.1 程序调试说明1、程序应实现的功能：启动后，进A料A处指示灯亮，直至A料进至中液位处，中液位传感器处指示灯亮，A指示灯灭，进B料B处指示灯亮，直至B料进至高液位处，高液位传感器处指示灯亮，停止进B料。定时搅拌5S再排料排料到搅拌容器最低液位时，延时3S将剩余混合液料排空，再停止排料然后自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。2、出现

12、的问题与解决方法：问题一：进入A料，当低限位指示灯熄灭后，便停止了进料解决办法：检查了程序逻辑，没有任何问题，也更换过了工业搅拌实验模块，也解决不了问题。检查了PLC外部连线，发现，PLC模块和工业搅拌实验模块没有共地，在共地之后解决了此问题。A料可以正常进入。 问题二：在搅拌5秒进入排料过程时，刚排至高限位指示灯熄灭，便会跳转至进B料程序段。 解决办法：在搅拌5秒定时处并联一5秒后对M0.0置位程序后，搅拌5秒后可正常跳转至排液过程。 问题三：在排液过程中按下停止按钮，程序不会暂停运作。 解决办法：程序段5排液程序中，设计为排液阀置1从而达到排液目的，所以会出现该状况，将其改为正常开关状态即

13、可解决该问题。 4.2 总结体会结束语 从刚确定设计课题以来，我首先是查找一些相关的书籍及资料，然后分析设计，并根据实际情况拟定设计方案，从而达到优化方案。最难的是调试了，在老师和同学的帮助下，完成的设计达到了预定的要求。同时，通过这次设计，我们在各个方面都有了很大的提高，特别是在理论和实践结合方面使我们受益匪浅，使大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高。在设计的过程中培养了我们的分析能力，动手能力，使得我们学会了有不懂的地方积极主动的去动手查找资料解决难题，我们学会了认真，专心更有恒心去做一件事情，因而在我们以后的生活和工作中才能经得起时间和实践的考验。同时也非常感谢老师和同

14、学在我们设计过程中的帮助，因为你们我们才得以解决设计过程中出现的问题，使我受益良多,也为我即将面临的工作奠定了很好的基础。五、参考文摘1 柳春生 编著、 电器控制与PLC（西门子S7-300机型）、北京：机械工业出版社、2010.22 李晓宁 编著、 例说西门子PLC S7-200、北京：人民邮电出版社、2008.63 孙承志、徐智、张家海、吉顺平 编著 西门子S7-200/300/400PLC基础与应用技术、北京：机械工业出版社、2009.14 魏志清 编著 可编程控制器应用技术、北京：电子工业出版社、2001.75 万太富、蔡春伟、孙明健、S7-200PLC原理及应用系统设计、北京机械出版社、2007.6 6边春元宋崇辉任双艳S7-300400PLC梯形图与语句表编程北京机械工业出版社2009.4 课程设计评分表评 分 项 目评分成绩1选题合理、目的明确（10分）2设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）3项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）4参考文摘不少于5篇（10分）5答辩（25分）总 分（100分）答辩记录：指导教师综合评语：指导教师（签名） 日 期： 年 月 日19