1、目 錄摘 要1 第一章 混合攪拌機系統方案設計31.1 方案設計原則31.2 系統的整體設計要求31.3 控制方式系統的要求的設計41.4 系統方案的設計思想6 第二章 混合攪拌機的硬件設計62.1 硬件選型7 2.1.1 plc機型選擇7 2.1.2 plc容量選擇7 2.1.3 簡述plc應用及使用中應注意的問題8 2.1.3 i/o模塊的選擇11 2.1.4 電源模塊的選擇122.2 plc i/o點分配132.2.1分析原理132.2.2 plc的i/o接線圖142.3 主電路的設計142.4 混合攪拌機控制系統示意15 第三章 混合攪拌機的軟件設計163.1 程序設計的一般方法16

2、3.1.1 經驗設計法16 3.1.2 邏輯設計法17 3.1.3 順序設計法173.2 plc控制的相關流程圖17 3.2.1 控制流程圖183.3 可編程控制器梯形圖18 第四章 系統常見故障分析及維護224.1 系統常見故障分析及維護224.2 系統故障分析及處理22 4.2.1 plc主機系統故障分析及處理22 4.2.2 plc的i/o端口系統故障分析及處理23 4.2.3 現場控制設備故障分析及處理234.3 系統抗干擾性的分析和維護23結 論25致 謝26附錄28山東輕工業學院2012屆本科生畢業設計（論文）摘 要plc是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程

3、序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通信技術的飛速發展，可編程序控制器plc已在工業控制中得到廣泛應用，而且所占比重在迅速的上升。plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。本文所介紹的兩種液體攪拌plc控制程序可進行單周期或連續工作，可以實現兩種液體的混合、攪拌功能，具有斷電記憶功能，復電后可以繼續運行。操作工藝是：啟動后放入液體a經低液位再注入至中液位，關a，放液體b至高液位，關b，啟動攪拌電機m，攪60s后停，開閥放出混合液體，低液位后延時10s放空后關閥，又重復上述過程，要求工作過程中按下停止按紐后攪拌器不立即停止工作，對當前混合操作處理完畢后才停止攪拌器。關

4、鍵詞：plc 液位傳感器 定時器abstractplc is the computer technology as the core of the general automatic control device, also can say it is a program to change the control function of the computer. with the microprocessor, the computer and the rapid development of communication technology, the programmable contr

5、oller plc has been widely used in industrial control, but also in the rapid rise in the proportion of. plc consists of cpu module, input module, output module and the programming device. this paper introduces two kinds of liquid mixing plc control procedures can be carried out in a single cycle or c

6、ontinuously, can achieve two kinds liquid mixing, stirring function, with power and memory function, complex can continue to run. the operation process is: after starting in liquid a by low level added to liquid level, close a, liquid b high level, close b, start m60s stirring motor, stirring stoppe

7、d, open valve discharges mixed liquid, low level delay10s vent shut the valve, and repeat the above process, working process press the stop button after stirrer does not immediately stop working, on the current mixed operation after the treatment was stopped.key words: plc ; level sensor ; timer第一章

8、混合攪拌機系統方案設計1.1 方案設計原則 整個設計過程是按工藝流程設計，為設備安裝、運行和保護檢修服務，設計的編寫按照國家關于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號（gb4728）及其他相關標準和規范編寫。設計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統在保證安全、可靠、穩定、快速的前提下，盡量做到經濟、合理、合用，減小設備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術、新產品。控制由人工控制到自動控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現由一到多而且更加趨于完善。 對于本課題來說，液體攪拌機部分是一個較大規模工業控制系統的改適升級，控制裝置需要根據企業設備和工藝

9、現況來構成并需盡可能的利用舊系統中的元器件。對于人機交互方式改造后系統的操作模式應盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業的改造要求可以看出在新控制系統中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關量。系統的可靠性要高。人機交互界面友好，應具備數據儲存和分析匯總的能力。 要實現整個液體攪拌機的設計，需要從怎樣實現多個電磁閥的開關以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現在就這個問題的如何實現以及選擇怎樣的方法來確定系統方案。1.2 系統的整體設計要求 在該攪拌裝置中，需要完成兩種液體的進料、攪拌、卸料的功能，控制要求如下： 1.混合過程：開始排放混合液體閥打開延時10s后自動關閉，a液體閥y1

10、打開，注入a液體。當液面上升到sl2時，關閉a液體閥y1，同時注入b液體閥y2打開，注入b液體。當液面上升到sl3時，關閉b液體閥，并開始定時攪拌，攪拌60s后停止。 2.停止過程：停止攪拌后自動排放混合液體，當混合液體的頁面下降到sl1時，開始計時到10s后關閉排液閥y4。一個循環結束。 3.當系統發生故障時，保護動作自動關閉相應的閥門和開啟相應的閥門。執行動作不會立刻結束，等此次過程結束才結束。 4.本設計使用液位h、i、l 3個傳感器控制液體a、液體b的進入和混合液排出的3個電磁閥門及攪拌機的啟停。1.3 控制方式系統的要求的設計就目前的現狀有以下幾種控制方式滿足系統的要求：繼電器控制系

11、統、單片機控制、工業控制計算機控制、可編程序控制器控制。 1.繼電器控制系統控制功能是用硬件繼電器實現的。繼電器串接在控制電路中根據主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現電力拖動裝置的自動控制及保護。系統復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應速度慢。 2.單片機控制單片機作為一個超大規模的集成電路，機構上包括cpu、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生

12、活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部i/o信號相連。要將它用于工業控制還要附加一些配套的集成電路和i/o接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。1 3.工業控制計算機控制 工控機采用總線結構，各廠家產品兼容性強，有實時操作系統的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優勢。但工控機價格較高，將它用于開關量控制有些大材小用。且其外部i/o接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 4.可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制

13、和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化。2 可編程控制器(plc)從上個世紀70年代發展起來的一種新型工業控制系統，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統。隨著30多年來微電子技術的不斷發展，plc也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現在plc已經發展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數據處理功能、連網通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由plc為主構成的控制系統具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優點，是目前工業自動化的首

14、選控制裝置。3故選擇plc來實施本次設計。(1) 開關量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 (2) 運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。(3) 閉環過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。pid調節是一般閉環控制系統中

15、用得較多的調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。4(4) 數據處理現代plc具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。5數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。(5) 通信及聯網plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的plc都具有通信接口，通信非常方便。1.4

16、 系統方案的設計思想控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。液體混合設備要節能、安全、高效和滿足生產及應用要求：1可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。2配套齊全，功能完善，適用性強plc發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。3易學易用，深受工程技術人員歡迎 plc作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為

17、工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。4系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。5體積小，重量輕，能耗低6硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強第二章 混合攪拌機的硬件設計2.1 硬件選型2.1.1 pl

18、c機型選擇機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述。1結構合理對于工藝過程比較固定、環境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結構的plc；否則，選用模塊式結構的plc，物料混合控制系統的設計選用整體式結構的plc能夠達到要求。62功能強弱適當 對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的plc，西門子公司的s7-200系列機或歐姆龍公司的com1。3機型統一 plc的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把plc的i/o和cpu放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內，省去了插接環節，因此體積小

19、、價格便宜。但由于整體式結構的plc功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統。一般大型的控制系統都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業選用plc時，盡量要做到機型統一。由于同一機型的plc，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統一，有利于技術人員的培訓；其外部設備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統的多臺plc聯成一個多級分布式控制相互通信，集中協調管理。物料混合控制系統控制要求比較簡單選擇整體式結構的plc。4是否在線編程plc的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給

20、生產帶來很大方便。plc的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的plc，其主機和編程器共用物料混合控制系統采用離線編程。2.1.2 plc容量選擇plc容量包括兩個方面：一是i/o的點數；二是用戶存儲器的容量（字數）。plc容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當的裕量，以做備用。根據經驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%25%考慮裕量。對于開關量控制系統，存儲器字數為開關量i/o乘以8；對于有模擬量控制功能的plc，所需存儲器字數為模擬內存單元數乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數、移位及算術運算、數據傳輸等指令占用存儲器兩個字。各種指令占存儲器的字數可查閱

21、plc產品使用手冊。i/o點數也應留有適當裕量。由于目前i/o點數較多的plc價格也較高，若備用的i/o點的數量太多，將使成本增加。根據被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數，并考慮到今后的調整和擴充，通常i/o點數按實際需要的10%15%考慮備用量。2.1.3 簡述plc應用及使用中應注意的問題一、簡述 多年來，可編程控制器（以下簡稱plc）從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的plc在處理模擬量、數字運算、人機接口和網絡的各方面能力都已

22、大幅提高，成為工業控制領域的主流控制設備，在各行各業發揮著越來越大的作用。2二、plc的應用領域 目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類： 1開關量邏輯控制 取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。6如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 2工業過程控制 在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量（即模擬量），plc采用相應的a/d和d/a轉換模塊及各種各樣的控制算法

23、程序來處理模擬量，完成閉環控制。pid調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 3運動控制 plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4數據處理 plc具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。 5通信及聯網 plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設備間的

24、通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的plc都具有通信接口，通信非常方便。 三、plc的應用特點 1可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用plc構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除plc以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統將極高的可靠性。7

25、 2配套齊全，功能完善，適用性強 plc發展到今天，已經形成了各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用plc組成各種控制系統變得非常容易。 3易學易用，深受工程技術人員歡迎 plc是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業控制打開了

26、方便之門。 4系統的設計，工作量小，維護方便，容易改造 plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經過改變程序而改變生產過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產場合。四、plc的應用優點 1.可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 2.配套齊全，功能完善，適用性強plc發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯

27、處理功能以外，現代plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。 3.易學易用，深受工程技術人員歡迎 plc作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。4.系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使

28、同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。5.體積小，重量輕，能耗低 6.硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強2.1.3 i/o模塊的選擇plc是一種工業控制系統，它的控制對象是工業生產設備或工業生產過程，它的工作環境是工業生產現場。它與工業生產過程的聯系是通過 通過i/o接口模塊可以檢測被控生產過程的各種參數，并以這些現場數據作為控制器對被控制對象進行控制的依據。同時控制器又通過i/o接口模塊將控制器的處理結果送給工業生產過程中的被控設備，驅動各種執行機構來實現控制。外部設備或生產過程中的信號電平各種各樣，各種機構所需的信息電平也是各種各樣的，而plc的cp

29、u所處理的信息只能是標準電平，所以i/o接口模塊還需實現這種轉換。plc從現場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，plc的i/o接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據實際需要，plc相應有許多種i/o接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據實際需要進行選擇使用。1確定i/o點數i/o點數的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，i/o點數就可能有所不同。2開關量i/o標準的i/o接口用于同傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制（開/關）設備

30、（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數據傳輸。典型的交流i/o信號為24240v（ac），直流i/o信號為524v（dc）。 3選擇開關量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據現場輸入信號與plc輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般24v以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠。如12v電壓模塊一般不超過10m，距離較遠的設備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數取決于輸入電壓和環境溫度。一般同時接通的點數不得超過總輸入點數的60%。4選擇開關量輸出模塊時應從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、

31、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過1hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅動時，應增加中間放大環節。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數。在選用

32、輸出點數時，不但要核算一個輸出點的驅動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數的總電流值不得超過模塊規定的最大允許電流值。2.1.4 電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、i/o模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規則： 1確定電源的輸入電壓；2將框架中每塊i/o模塊所需的總背板電流相加，計算出i/o模塊所需的總背板電流值；3i/o模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： （1） 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； （2） 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地i/o適配器模塊時，應加

33、上其最大電流值。 4如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理； （1） 列出將來要擴展的i/o模塊所需的背板電流； （2） 將所有擴展的i/o模塊的總背板電流值與步驟。 5在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 6根據確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。具體應考隨著plc技術的發展，plc產品的種類越來越多，而且功能也日益完善。plc的種類繁多，其結構、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等各有不同，當然使用場合也有所不同。因此選擇合理的plc對提高plc控制系統技術經濟指標意義重大。 因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方

34、面的慮： （1）合理的結構形式（2）安裝方式的選擇（3）相當的功能要求（4）系統可靠性的要求2.2 plc i/o點分配2.2.1分析原理通過分析控制任務，如不考慮產量顯示，則共需要5個數字量輸入和7個數字量輸出，cpu型號可以選擇s7-200plc的cpu224（本機上有14個數字量輸入和10個數字量輸出）。由于系統需要顯示灌裝的灌數，產量上限為1600，可以使用4個帶譯碼電路的bcd數碼顯示管顯示灌裝產量，這樣就另外需要16點數字量輸出。可以使用2個數字量輸出擴展模塊em22（dc24v）或使用一個數字量輸入/輸出混合擴展模塊em233(di16/do16*dc24v)。sl1(l)、sl

35、2(i)、sl3(h)為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進液閥qo.1、qo.2分別控制a液體和b液體進液，出液閥q0.3控制混合液體出液。該系統所使用的輸入輸出設備的i/o分配如表2-1所示。表2-1 輸入和輸出設備i/o分配表輸入輸出i1.0啟動按鈕sb1q0.1液體a電磁閥y1i1.1停止按鈕sb2q0.2液體b電磁閥y2i1.2低液面傳感器sl1q0.3混合液電磁閥y4i1.3中液面傳感器sl2q0.0攪動電動機接觸器i1.4高液面傳感器sl32.2.2 plc的i/o接線圖 根據表2-1輸入和輸出設備及i/o點分配表畫出圖2-1 i/o主要接線圖如下: 啟動按鈕sb1、停止按鈕sb2

36、分別由i1.0和i1.1控制。圖2-1 i/o接線圖2.3 主電路的設計根據以上所選的cjx1-9，220v型接觸器、dz47-63系列小型斷路器、jr16b-60/3d型熱繼電器和型號為y90s-6/0.75kw的電動機可畫出其硬件電氣原理圖如圖2-2所示。其中本次設計中的混合液體攪拌由電動機m啟動。帶有短路保護、過載保護等，短路保護由fu熔斷器來實現保護功能，過載保護由fr熱繼電器來實現其保護功能。 圖2-2主電路2.4 混合攪拌機控制系統示意本設計為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下：1.初始狀態 開始排放混合液體閥y4打開延時10s后自動關閉2. 啟動操作 按下啟動按鈕sb1，液體

37、裝置開始按以下順序工作： （1）進液閥y1打開，a液體流入容器，液位上升。 (2）當液位上升到sl2（i）處時，進液閥y1關閉，a液體停止流入，同時打開進液閥y2，b液體開始流入容器。 （3）當液位上升到sl3（h）處，進液閥y2關閉，b液體停止流入，同時攪拌電動機開始工作。 （4）當攪拌電機定時攪拌60s后制動停止攪拌，同時y4打開，開始放液，液位開始下降。 （5）當液位下降到sl1（l）處時，開始計時10秒后關閉放液閥y4，自動開始下一個循環。3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕sb2，裝置不會立即停止，而是完成當前工作循環后再停止。如圖2-3所示,sl1（l）、sl2（i）、sl3（h）

38、為3個液位傳感器，液體淹沒時接通。進液閥y1、y2分別控制液體a和液體b進液，出液閥y4控制混合液體出液。圖2-3 攪拌系統示意圖第三章 混合攪拌機的軟件設計3.1 程序設計的一般方法3.1.1 經驗設計法經驗設計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環節和電路設計的基礎上，根據被控對象對控制系統的具體要求，憑經驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統的設計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經驗設計法的具體步驟如下： 1確定輸入/輸出電器；2確定輸入和輸出點的個數、選擇plc機型、進行i/o分配；3做出系統動作工程流程圖；4選擇plc指令并編寫程序； 5編寫其它控制要求的程序； 將各個

39、環節編寫的程序聯系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。3.1.2 邏輯設計法工業電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實現的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數設計電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據數字電子技術中的邏輯設計法進行plc程序的設計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據邏輯表達式畫出梯形圖。3.1.3 順序設計法對那些按動作的先后順序進行控制的系統，非常適合使用順序控制設計法進行編程。順序控制法規律性很強，雖然編程相當長，但程序結構清晰、可讀性。在用順序控制設計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能

40、圖能夠清楚地表現出系統各工作步的功能、步與步之間的轉換順序及其轉換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉移和動作組成，在使用時它有一些使用規則，具體如下：1. 步于步之間必須用轉移隔開；2. 轉移與轉移之間必須用步隔開；3. 轉移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。4. 一個順序功能圖中至少有一出初始步。3.2 plc控制的相關流程圖3.2.1 控制流程圖混合攪拌機的控制是比較復雜的，要滿足控制的要求，電梯在接收用戶信號的同時，還要不斷處理各種定時信號。液體攪拌的循環過程為：開閥門y1-一關閥門y1-開閥門

41、y2-關閥門y2-攪拌一定時一放液體一定時一關閥門y4-停止一個循環。同時在程序設計過程中應遵循定時原則。系統的軟件流程圖 ，如圖3-1所示:圖3-1程序流程圖3.3 可編程控制器梯形圖標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點1. 它是一種圖形語言，沿用傳統控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。2. 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是plc輸入點接的開關也可以是plc內部繼電器的接點或內部寄存器、計數器等的狀態。3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯，但線圈只能并聯不能串聯。4. 內部繼電器、計數器、寄存器等均不能直接控制外

42、部負載，只能做中間結果供cpu內部使用。5. plc是按循環掃描事件，沿梯形圖先后順序執行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。根據圖3-1流程圖，分析畫出梯形圖如3-2所示。圖3-2 梯形圖 梯形圖分析： 1.初始狀態 當裝置投入運行時，進液閥qo.1、qo.2關閉，出液閥qo.3 打開10秒將容器中的殘存液體放空后關閉。2.啟動操作 按下啟動按鈕sb1，液體裝置開始按以下順序工作： （1）進液閥qo.1打開，a液體流入容器，液位上升。 （2）當液位上升到sl2（i）處時，進液閥qo.1關閉，a液體停止流入，同時打

43、開進液閥qo.2，b液體開始流入容器。 （3）當液位上升到sl3（h）處，進液閥qo.2關閉，b液體停止流入，同時攪拌電動機開始工作。 （4）當攪拌電機定時攪拌60s后制動停止攪拌，同時qo.3打開，開始放液，液位開始下降。 （5）當液位不能下降到sl1（l）處時，開始計時10秒后關閉放液閥qo.3，自動開始下一個循環。3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕sb2，待整個循環進行到結束，即待灌內液體排完，切斷y4，不再接通y1，停止y1，停止工作。第四章 系統常見故障分析及維護 為了延長plc控制系統的壽命，在系統設計和生產使用中要對該系統的設備消耗、元器件設備故障發生點有比較準確的估計，也就是

44、說，要知道整個系統哪些部件最容易出故障，以便采取措施。4.1 系統常見故障分析及維護3系統故障一般指整個生產控制系統失效的總和，它又可分為plc故障和現場生產控制設備兩部分。plc系統包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、i/o模塊及相關的網絡和外部設備。現場生產控制設備包括i/o端口和現場控制檢測設備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。4.2 系統故障分析及處理4.2.1 plc主機系統故障分析及處理plc主機系統最容易發生故障的地方一般在電源系統，電源在連續工作，散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可能避免的。系統總線的損壞主要由于現在plc多為插件結構，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接

45、插件接口等處地總線很壞，在空氣溫度變化，濕度變化的影響下，總線的塑料老化、接觸點的氧化等都是系統總線損耗的原因。所以在系統設計和處理系統故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前plc的主存儲器大多采用可擦寫rom，其使用壽命除了主要與制作工藝相關外，還和底板的供電、cpu模塊工藝水平有關。而plc的中央處理器目前都才用高性能的處理芯片，故障率已經大大下降。對于plc主機系統的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使plc的外部環境符合其安裝運行要求；同時在系統維修是，嚴格按照操作進行操作，謹防認為的對主機系統造成損害。4.2.2 plc的i

46、/o端口系統故障分析及處理 plc最大的薄弱環節在i/o端口。plc的技術優勢在于其i/o端口，在主機系統的技術水平相差無幾的情況下，i/o模塊式體現plc性能的關鍵部件，因此它也是plc損壞中的突出環節。要減少i/o模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進行使用。不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。4.2.3 現場控制設備故障分析及處理 在整個過程控制系統中最容易發生故障的地點在現場，現場中最容易出故障的有以下幾個方面： 1. 第1類故障點是在繼電器、接觸器。plc控制系統的日常維護中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空

47、氣開關。主要原因除產品本身外，就是現場環境比較惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環境，減少更換的頻率，以減少其對系統運行的影響。 2. 第2類故障多發生在閥門等設備上。因為這類設備的關鍵執行部位們利用電動執行機構推拉閥門或閘板的位置轉換，機械、電氣、液壓等各環節稍有不到位就會產生誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產生的主要原因，因此在系統運行時要加強對此類設備的巡檢，發現問題及時處理。3. 第3類故障點是傳感器和儀表，這類故障在控制系統中一般反映在信號的不正常。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地

48、，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在plc內部進行軟件濾波。這類故障的發現及處理也和日常的巡檢有關，發現問題應及時處理。4.3 系統抗干擾性的分析和維護由于plc是專門為工業生產環境設計的裝置，因此一般不需要在采取特殊措施就能直接用于工業環境中。但如果工作環境過于惡劣，如干擾特別強烈，可能使plc引起錯誤的輸入信號；運算出錯誤的結果；產生錯誤的輸出信號；造成錯誤的動作，就不能保證控制系統正常、安全運行。因此為提高控制系統的可靠性，在設計時采取相應有效的抗干擾措施是非常必要的。外界干擾的主要來源有：1.電源的干擾供電電源的波動以及電源電壓中高次諧波產生的干擾。2.感

49、應電壓的干擾plc周圍鄰近的大容量設備起動和停止時，因電磁感應引起的干擾；其它設備或空中強電場通過分布電容串入plc引起的干擾。3.輸入輸出信號的干擾輸入設備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在性感負載的場合，輸出信號由斷開-閉合時產生的突變電流和閉合-斷開的反向感應電勢以及電磁接觸器的接點產生電弧等產生的干擾。4.外部配線干擾因各種電纜選擇不合理，信號線絕緣降低，安裝，布線不合理等產生的干擾。提高plc控制系統抗干擾性能的措施： （1）科學選型； （2）選擇高性能電源，抑制電網干擾； （3）正確選擇接點，完善接地系統； （4）柜內合理選線配線，降低干擾。 結

50、 論 本設計主要闡述混合攪拌機的自動控制，實現液體混合、攪拌的全過程：即進料、攪拌、出料的自動控制。其系統結構簡單，運行穩定可靠。使用了西門子s7-200型號plc，設計了控制程序。盡管畢業設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統的適用條件，各種設備的選用標準，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。與老師的交流溝通也使我從各種角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求由于客觀條件的限制，在本設計中沒有將指令程序通過編程器送入plc，并且還進行系統模擬調試和完善程序。至于后面的硬件系統的安裝、對整個系統進行現場調試和安裝運行都無法完成。若以后條件允許，可以對以上設計進行進一步完善。致 謝我完成這篇畢業論文，得到了許多人的幫助。首先，我要特別感謝我的指導老師劉濤老師。在我撰寫論文的過程中，劉老師付出