液體混合裝置的控制系統(tǒng)設計

1、機電工程學院課程設計說明書設計題目： 液體混合裝置的控制系統(tǒng)設計 學生姓名： 學 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制F09 指導教師： 2012年 12月 14日內容摘要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(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)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。它應用于工業(yè)混合攪拌設備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體

2、混合的PLC控制程序可進行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復電后可以繼續(xù)運行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關鍵詞：PLC；液位傳感器；定時目錄前言1第1章 液體自動混合系統(tǒng)方案設計31.1 方案設計原則31.2 系統(tǒng)的整體設計要求31.3 控制系統(tǒng)的設計4繼電器控制系統(tǒng)4單片機控制4工業(yè)控制計算機控制4可編程序控制器控制4第2章 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計62.1 硬件選型62.1.1 PLC機型選擇62.1.2 PLC容量選擇72.1.3 I/O模塊的選擇72.1.4 電源模塊的選擇82.2 PLC I/O點分配10控制系統(tǒng)I/0數(shù)量10

3、2.2.2 PLC的I/O接線圖112.3 主電路的設計12第3章 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計133.1 程序設計的一般方法133.1.2 經(jīng)驗設計法133.1.2 邏輯設計法133.1.3 順序設計法133.2 PLC控制的相關流程圖143.2.1 控制流程圖143.3 可編程控制器梯形圖15第4章 系統(tǒng)調試18結論25設計總結26謝 辭27參考文獻28附錄29前言為了提高產品質量，縮短生產周期，適應產品迅速更新?lián)Q代的要求，產品生產正向縮短生產周期、降低成本、提高生產質量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產過程中十分重要的組成部分。但是由于這些

4、行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質，以至現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。另外，生產要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所以為了幫助相關行業(yè)，特別是中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制，從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設備熟悉工業(yè)生產中PLC的應用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產中，適合大中型飲料生產廠家，尤其見于化學工業(yè)中，便于學以致用。計算機的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動化帶來了曙光。1968年，美國最大的汽車制造廠商通用汽車

5、（GM）公司提出了公開招標方案，設想將功能完備、靈活、通用的計算機技術與繼電器便于使用的特點相結合，把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題“自然語言”編程，生產一種新型的工業(yè)通用繼電器，使人們不必花費大量的精力進行計算機編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個方案首先得到了美國數(shù)字設備（DEC）公司的積極響應，并中標。該公司于1969年研制出了第一臺符合招標要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER），簡稱PLC（有的稱為PC),并在GM公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可

6、靠性好、設計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內外技術人員和工商業(yè)界廠商的極大關注，生產PLC的廠商云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應用，使PLC的功能不斷得到增強，產品得到飛速發(fā)展。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代園林單片機、繼電器等構成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結構，具有良好的可移植性和可維護性，對提高企業(yè)生產和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產線的效率、使用壽命和質量，減少了企業(yè)產品質量的波動，因此具有廣闊是市場前景。用PLC進行開關量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要它，例如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫

7、、液體混合系統(tǒng)、生產流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設計是將PLC用于兩種液體混合裝置的設計的控制，對學習與實用是很好的結合。 第1章 液體自動混合系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)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?？刂朴扇斯た刂?/p>

8、到自動控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對于本課題來說，液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設備和工藝現(xiàn)況來構成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)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(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設計，需要從怎樣實現(xiàn)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(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方

9、案。1.2 系統(tǒng)的整體設計要求在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進料、混合、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放完液體后自動關閉，A液體閥YV1打開，注入A液體。當液面上升到SL2時，關閉A液體閥YV1，同時注入B液體閥YV2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1分鐘后停止。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2秒后關閉排氣閥YV3。一個循環(huán)結束。3.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 控制系統(tǒng)的設計就

10、目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 1.3.1繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)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(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)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(tǒng)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。 1.3.2單片機控制單片機作為一個超大規(guī)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

11、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(yè)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。 1.3.3工業(yè)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(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(yōu)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。 1.3.4可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝

12、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(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化。 可編程控制器(PLC)從上個世紀70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，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(tǒng)。隨著30多年來微電子技術的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升級換代大大增強了其功能?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)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(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)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

13、成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。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(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)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(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各

14、樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)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 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5 通信及聯(lián)網(wǎng)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(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)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(wǎng)絡系統(tǒng)。新

15、近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應該選擇可編程序控制器控制。第2章 液體自動混合系統(tǒng)的硬件設計 2.1 硬件選型 PLC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(tǒng)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(huán)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(tǒng)的設計選用整體式結構的PLC能夠達到要求。2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COM

16、1。3機型統(tǒng)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(huán)節(jié)，因此體積小、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(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)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(yè)選用PLC時，盡量要做到機型統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要

17、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(tǒng)采用離線編程。5PLC的環(huán)境適應性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產廠家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度：工作溫度055

18、，最高為60儲存溫度： -4085濕度：相對濕度5%95%(無凝結霜)振動和沖擊： 滿足國際電工委員會標準電源：交流220V，允許變化范圍為-15%15%，頻率為4753Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境：周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應用在特殊環(huán)境下的PLC，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。 PLC容量選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)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(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量I/O乘以8；對于有模擬量控制功能的

19、PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱PLC產品使用手冊。I/O點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前I/O點數(shù)較多的PLC價格也較高，若備用的I/O點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%15%考慮備用量。 I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產設備或工業(yè)生產過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產現(xiàn)場。它與工業(yè)生產過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊可以檢測被控生產過程

20、的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。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(yè)生產過程中的被控設備，驅動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)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CPU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(xiàn)這種轉換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)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(jù)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(jù)實際需

21、要進行選擇使用。1確定I/O點數(shù)I/O點數(shù)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(shù)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（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)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(jù)現(xiàn)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

22、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(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)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、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

23、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(huán)節(jié)。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(shù)。在選用輸出點數(shù)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(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)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(guī)則：1確定電源的輸入

24、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(jù)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(fā)展，PLC

25、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(tǒng)、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(tǒng)技術經(jīng)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面的慮：1）合理的結構形式2）安裝方式的選擇3）相當?shù)墓δ芤?）系統(tǒng)可靠性的要求綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇S7-200系列PLC，S7-200系列PLC屬于小型整體式結構的PLC，本機自帶RS485通信接口，內置電源和I/O接口，它的結構小巧，運行速度快，可靠性高，具有極其豐富的指令系統(tǒng)和擴展模塊，實時性和通信能力強大，便于操作，易于掌握，性價比

26、高，是中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的理想控制設備。2.2 PLC I/O點分配 控制系統(tǒng)I/0數(shù)量通過分析控制任務，共需要6個數(shù)字量輸入和4個數(shù)字量輸出，CPU型號可以選擇S7-200PLC的CPU222（本機上有8個數(shù)字量輸入和6個數(shù)字量輸出）。SL1(L)、SL2(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Q0.4控制混合液體出液。該系統(tǒng)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分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號啟動信號常開按鈕SB1I0.0停止信號常開按鈕SB2I0.1液位傳感信

27、號L液位傳感器SL1I0.2液位傳感信號I液位傳感器SL2I0.3液位傳感信號H液位傳感器SL3I0.4初始化信號轉換開關QSI0.5輸出信號電動機M控制信號線圈KMQ0.0電磁閥YV1控制信號電磁閥YV1Q0.1電磁閥YV2控制信號電磁閥YV2Q0.2電磁閥YV3控制信號電磁閥YV3Q0.4 2.2.2 PLC的I/O接線圖根據(jù)表2-1及I/O分配表畫出圖2-1 I/O接線圖如下： 圖2-1 I/O接線圖2.3 主電路的設計根據(jù)以上所選的器件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驅動。該電路帶有短路保護、過載保護、失壓零壓保護等，短路保護由FU熔斷器來實

28、現(xiàn)保護功能，過載保護由FR熱繼電器來實現(xiàn)其保護功能，失壓零壓保護功能由接觸器來實現(xiàn)其保護功能。 圖2-2主電路第3章 液體自動混合系統(tǒng)的軟件設計3.1 程序設計的一般方法 經(jīng)驗設計法經(jīng)驗設計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設計的基礎上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)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(shù)、選擇PLC機型、進行I/O分配；3做出系統(tǒng)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；將各個環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系起來，即得

29、到一個滿足控制要求的程序。 邏輯設計法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設計電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)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(jù)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(tǒng)，非常適合使用順序控制設計法進行編程。順序控制法規(guī)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。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、

30、步與步之間的轉換順序及其轉換條件。綜上所述，本控制系統(tǒng)采用順序設計法設計。3.2 PLC控制的相關流程圖 控制流程圖液體混合動作的循環(huán)過程為：開閥門YV1關閥門YV1開閥門YV2關閥門YV2攪拌定時放液體定時關閥門YV3開始下一個循環(huán)。系統(tǒng)的控制流程圖 ，如圖3-1所示。圖3-1控制流程圖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(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線，左邊畫輸入、右邊畫輸出。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

31、繼電器的接點或內部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPU內部使用。5. PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當作條件使用。梯形圖的編制采用STEP7Micro/WIN32軟件，STEP7Micro/WIN32軟件是西門子S7200PLC的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，該軟件具有Windows應用軟件的通用界面,易學易用。梯形圖分析：1.初始狀態(tài) 當裝置投

32、入運行時，轉動轉換開關QS（即I0.5得電），進液閥QO.1、QO.2關閉，出液閥QO.4打將容器中的殘存液體放空后關閉。2.控制過程如下：(1) 啟動電源，按下啟動按鈕SB1，中間繼電器M0.0接通，使Q0.1接通，即A液體閥門打開，流入A液體，液體B閥門關閉，當液體達到傳感器SL2的高度，SL2發(fā)出信號，切斷YV1接通YV2。(2) YV2接通，即Q0.2接通，流進液體B，當液位高度達到SL3，SL3發(fā)出信號，關斷YV2，接通Q0.0，使得電動機M得電。(3) M得電接通，攪拌液體，使之混合，攪拌1分鐘后，切斷電動機M，同時接通YV3即排放閥接通。(4) 當液面下降到SL1處時再過2秒，放

33、液閥門YV3關閉，開始下一個循環(huán)周期。(5) 當按停止按鈕SB2，系統(tǒng)停止工作。第4章 系統(tǒng)調試根據(jù)所設計攪拌控制系統(tǒng)的梯形圖，選用STEP7Micro/WIN32軟件進行調試。本次設計的梯形圖運行狀態(tài)監(jiān)控調試圖如下：當裝置投入運行時，轉動轉換開關QS（即I0.5得電），進液閥QO.1、QO.2關閉，出液閥QO.4打將容器中的殘存液體放空后關閉。按下啟動按鈕SB1（即I0.0得電）,M0.0得電自鎖,同時電磁閥YV1接通(即線圈Q0.1得電)液體A流進容器。當容器液面高度上升到I時（即I0.3得電），此時電磁閥YV2接通（即Q0.2得電）液體B流進容器,電磁閥YV1斷開(即Q0.1失電)液體A

34、不再進入容器。當容器液面高度上升到H時（即I0.4得電），攪拌電動機開始轉動（即Q0.0得電），并啟動定時器T37定時1分鐘，同時電磁閥YV2斷開(即Q0.2失電)液體B不再進入容器。定時1分鐘到，定時器常開觸點閉合（即T37得電），電磁閥YV3接通（即Q0.4得電）開始放出混合液。當容器內液面下降到L時（即I0.2得電），M0.1得電自鎖，啟動定時器T38定時2秒。圖4-1 梯形圖的運行監(jiān)控調試圖定時器T38定時到，T38常開觸點閉合，電磁閥YV1接通，液體A流進容器開始新一輪循環(huán)，常閉觸點斷開，電磁閥YV3斷開不在放出混合液。 結論本設計主要闡述液體混料罐的自動控制，實現(xiàn)液體混料全過程：即

35、進料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結構簡單，運行穩(wěn)定可靠。使用了西門子S7-200型號PLC，設計了控制程序。盡管課程設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)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，在本設計中沒有對硬件系統(tǒng)進行安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)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。設計總結通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關PLC應用方面的知識，在設計過程中尤其是自己動手編制程序時，遇

36、到了很多困難，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我掌握的知識不再是紙上談兵，而是學以致用。同時，這次課程設計讓我感受到了我對所學習的內容是多么的不熟練，在設計過程中總是需要翻書，還總是會出現(xiàn)問題，同時這些問題也提醒了我那些地方?jīng)]學好，加深了對這部分知識的印象。課程設計不僅僅是一門專業(yè)課，使我學到很多專業(yè)知識以及提升了專業(yè)技能上，同時又是一門提升自我綜合能力的課程，給了我莫大的發(fā)展空間，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高；更重要的是，在課程設計中，我們學會了很多學習的方法，而這些都將為日后做準備，會使我們終身都受益匪淺。面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐，才能在最大程度上發(fā)掘自己。這對于我們的將來也有很大的幫助。以