多種液體混合PLC 課 程 設(shè) 計(jì)[優(yōu)選材料]

1、北 京 工 業(yè) 大 學(xué)PLC 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題 目：多種液體自動(dòng)混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及組態(tài) 學(xué) 院：電子信息與控制工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)： 自 動(dòng) 化學(xué) 號(hào)： 1202姓 名： 指導(dǎo)教師： 張會(huì)清 劉紅云 成 績(jī)：2015年6月PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告提綱及要求目錄一、課程設(shè)計(jì)題目：多種液體自動(dòng)混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及組態(tài) 二、課程設(shè)計(jì)目的：在先修課程現(xiàn)代電氣控制技術(shù)中可編程控制器部分學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)松下系列PLC對(duì)多種液體自動(dòng)混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及組態(tài)進(jìn)行控制的編程設(shè)計(jì)與調(diào)試，進(jìn)一步熟悉并掌握PLC的工作原理，了解控制對(duì)象的工藝流程和技術(shù)要求, 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，初步掌握PLC控制系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)靈活運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。通過(guò)使用天工組態(tài)軟件，掌握組態(tài)設(shè)計(jì)的方法及調(diào)試方面的知識(shí)。三、課程設(shè)計(jì)任務(wù)：1 設(shè)計(jì)任務(wù)用PLC和組態(tài)軟件構(gòu)建多種液體自動(dòng)混合監(jiān)控系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的組建和調(diào)試工作，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2實(shí)驗(yàn)設(shè)備TVT-90DT臺(tái)式可編程序控制器訓(xùn)練裝置一套； TVT90HC-7 多種液體自動(dòng)混合實(shí)驗(yàn)板； 天工組態(tài)軟件一套； 連接導(dǎo)線若干。3動(dòng)作過(guò)程（1）初始狀態(tài)容器是空的，4個(gè)電磁閥和攪拌機(jī)均為OFF，3個(gè)液面?zhèn)鞲衅骶鶠镺FF。（2）起動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始下列操作：電磁閥1和2閉合，開(kāi)始注入液體A和B，至液面高度為L(zhǎng)2，停止注入，同時(shí)起動(dòng)電磁閥3，開(kāi)始注入

3、液體C，當(dāng)液面高度為L(zhǎng)1時(shí)，停止注入。停止液體C注入時(shí)，開(kāi)起攪拌機(jī)，攪拌混合時(shí)間為10s。停止攪拌后放出混合液體，至液體高度將為L(zhǎng)3時(shí)，再經(jīng)5s停止放出。（3）停止按下停止按鈕后，在當(dāng)前操作完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。 4控制要求根據(jù)動(dòng)作要求設(shè)計(jì)I/O接口，畫(huà)出I/O接線圖，編寫(xiě)PLC程序，在PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備上調(diào)試并運(yùn)行。 5用天工組態(tài)軟件構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，并與PLC進(jìn)行聯(lián)調(diào)。 6設(shè)計(jì)成果 完成整個(gè)系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)程序的編寫(xiě)和調(diào)試，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 7考核方式 平時(shí)出勤、查找資料、方案設(shè)計(jì)、編寫(xiě)程序和最終調(diào)試情況、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)等情況綜合考慮，并進(jìn)行答辯。四、課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)及設(shè)備：課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)

4、：綜合科技樓708（或709）運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備： TVT90DT PLC訓(xùn)練裝置（含F(xiàn)PX系列PLC主機(jī)）微型電子計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）；自制實(shí)驗(yàn)板； 天工組態(tài)軟件5、 課程設(shè)計(jì)整體方案1.設(shè)計(jì)方案介紹 系統(tǒng)為多種液體自動(dòng)混合，需要對(duì)各種液體的液面的高度監(jiān)控，因此，需要運(yùn)用到傳感器進(jìn)行液面高度的監(jiān)控。各種液體入池的比例需要應(yīng)用電磁閥控制，入池后的攪拌，則需要電機(jī)控制。對(duì)各個(gè)控件的控制，需要一個(gè)完整的控制流程，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)控件的控制。 具體控制方法根據(jù)題目要求，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，A種液體進(jìn)入容器，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，停止進(jìn)入，B種液體開(kāi)始進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，停止進(jìn)入C種液體

5、開(kāi)始進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到一定深度停止所有液體進(jìn)入。攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，t1時(shí)間后攪拌均勻，停止攪拌，放出液體。經(jīng)t2s后停止放出，按停止鍵停止操作。 液體的進(jìn)入和放出，需要電磁閥的控制，液面的深度需要傳感器的控制。對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來(lái)構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類(lèi)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(kāi)關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混

6、合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問(wèn)題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來(lái)確定系統(tǒng)方案。2.松下PLC特點(diǎn)（1）超高速處理基本指令只需0.32s，可快速掃描。小型PLC內(nèi)，通過(guò)高速處理速度0.32sec，也可對(duì)應(yīng)要求高速掃描的用途。（2）充裕的大容量充裕的程序容量達(dá)到32k步。注釋區(qū)域也可以充分保證。2通過(guò)超過(guò)小型PLC范疇的高程序容量32K步，可對(duì)應(yīng)隨著將來(lái)設(shè)備擴(kuò)展而產(chǎn)生的范圍廣泛的各種應(yīng)用。（3）廣泛的擴(kuò)展性I/O最多300點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)功能擴(kuò)展插件，使擴(kuò)展范圍更進(jìn)一步擴(kuò)大。也可控制成本。還有，利用擴(kuò)展FP0適配器，最多可連3臺(tái)現(xiàn)有的FP0擴(kuò)

7、展單元。（4）可靠的安全性通過(guò)8位密碼和禁止上傳功能，有效保護(hù)程序。（5）配備USB端口3通過(guò)普通USB電纜（AB型），可與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便連接。松下公司近幾年P(guān)LC產(chǎn)品，具有指令系統(tǒng)功能強(qiáng)的特點(diǎn)；有的機(jī)型還提供可以用FP-BASIC語(yǔ)言編程的CPU及多種智能模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了軟件支持；FP系列各種PLC都配置通信機(jī)制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級(jí)PLC網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)發(fā)PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來(lái)方便。3.松下PLC應(yīng)用我們所用的是松下FP PLC即FP SIGMA FP型的PLC采用通信模塊插件充實(shí)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)最大100KHZ的位置控制，體現(xiàn)免維護(hù)性及考慮數(shù)據(jù)備份的

8、結(jié)構(gòu)，具有高速、豐富的實(shí)數(shù)運(yùn)算功能。 FP依照小型PLC的標(biāo)準(zhǔn)在保持機(jī)身小巧、使用簡(jiǎn)便的同時(shí)，加載中型PLC的功能。 大幅度充實(shí)通信功能、大幅度提升位置控制性能，實(shí)現(xiàn)卓越的維護(hù)性。考慮到設(shè)備組裝后的維護(hù)問(wèn)題，采用Flash Rom內(nèi)置方式。FP可以對(duì)數(shù)據(jù)寄存器區(qū)進(jìn)行完全備份，日歷時(shí)鐘的數(shù)據(jù)也能由電池后備，配備有2個(gè)分辨率為1/1000的模擬量調(diào)節(jié)旋鈕，可以作為模擬量定時(shí)器等使用。在16點(diǎn)輸出中的12點(diǎn)，采用了帶短路保護(hù)功能的晶體管。為了防止出廠后的意外改寫(xiě)程序或保護(hù)原始程序不被竊取，F(xiàn)P可以設(shè)置密碼功能。其I/O注釋可以與程序一同寫(xiě)入本體，大幅提高了系統(tǒng)保存性。同時(shí)，F(xiàn)PPLC實(shí)現(xiàn)了PID控制

9、的指令化，可以進(jìn)行自整定，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、高性能的控制4.松下PLC選擇在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，PLC的編程問(wèn)題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，有些應(yīng)用系統(tǒng)也需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度。可用的指令集將直接影響實(shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行的時(shí)間。六、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（一）實(shí)驗(yàn)板的設(shè)計(jì)及制作實(shí)驗(yàn)板用的是實(shí)驗(yàn)室自帶的TVT90HC-7多種液體自動(dòng)混合物理模塊板。通過(guò)液位指示燈來(lái)模擬液體上升的

10、液位，液面上也有3個(gè)液面?zhèn)鞲衅鱈1，L2，L3對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)板上的S1，S2，S3。物理模塊板上通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片上的指示燈來(lái)模擬液體攪拌過(guò)程。（2） PLC硬件接線、控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試這是我們的硬件接線圖程序流程圖（三）上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)1、 控制要求（1）初始狀態(tài)容器是空的，4個(gè)電磁閥和攪拌機(jī)均為OFF，3個(gè)液面?zhèn)鞲衅骶鶠镺FF。（2）起動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始下列操作：電磁閥1和2閉合，開(kāi)始注入液體A和B，至液面高度為L(zhǎng)2，停止注入，同時(shí)起動(dòng)電磁閥3，開(kāi)始注入液體C，當(dāng)液面高度為L(zhǎng)1時(shí)，停止注入。停止液體C注入時(shí)，開(kāi)起攪拌機(jī)，攪拌混合時(shí)間為10s。停止攪拌后放出混合液體，至液體高度將為L(zhǎng)3時(shí)，再經(jīng)5s停

11、止放出。（3）停止按下停止按鈕后，在當(dāng)前操作完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。2、 I/O地址表輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能X1SB0啟動(dòng)按鈕Y1電磁閥Y1X0SB1停止按鈕Y2電磁閥Y2X2L2液位傳感器Y3電磁閥Y3X4L3液位傳感器Y4攪拌機(jī)MX3L1液位傳感器Y5電磁閥Y43、 I/O接線圖4、 梯形圖（此處附完整梯形圖）其中y6為小車(chē)控制閥，物理模型上并沒(méi)有小車(chē)模塊，此處為上位機(jī)添加內(nèi)容，因此與i/o接口連線圖相比多了對(duì)小車(chē)起停的控制。5、 設(shè)計(jì)說(shuō)明（此處詳細(xì)解釋每行或每塊梯形圖的功能，設(shè)計(jì)說(shuō)明）x0常開(kāi)為停止按鈕，按下后，當(dāng)操作完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。二行為按下x0常閉按鈕后

12、，y1，y2閥工作并自鎖，閥1與閥2的液體開(kāi)始流入液體混合器中。第三行，當(dāng)液位達(dá)到液位傳感器L2（s2）位置時(shí)，即x2，打開(kāi)閥3，同時(shí)并關(guān)閉閥1閥2，此時(shí)閥 3的液體開(kāi)始流入液體混合器中。第四行，當(dāng)液位達(dá)到液位傳感器L1（s1）位置時(shí)，即x3，閥3關(guān)閉，同時(shí)電動(dòng)機(jī)y5開(kāi)始攪拌。第五行為計(jì)時(shí)器TMY1在液位傳感器x3工作時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)攪拌時(shí)間t1。第六行，攪拌時(shí)間結(jié)束后，開(kāi)始打開(kāi)閥4，放出液體。第七行為，當(dāng)液位達(dá)到液位傳感器L3（s3）位置時(shí)，即x4，計(jì)時(shí)器TMY2開(kāi)始計(jì)時(shí)放水時(shí)間t2。第八行為，當(dāng)放水結(jié)束后，小車(chē)開(kāi)始離開(kāi)，送往目的地。其中t1，t2可以通過(guò)上位機(jī)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。6、 調(diào)試過(guò)程（此處說(shuō)明

13、調(diào)試過(guò)程、調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法）由于梯形圖略為簡(jiǎn)單，連好i/o接線圖后,第一次就能循環(huán),但是停止按鈕還不能讓有些情況返回初始狀態(tài),經(jīng)過(guò)加上互鎖,和稍作改善后就能穩(wěn)定運(yùn)行。7、 上位機(jī)組態(tài)軟件通信設(shè)計(jì)、變量字典、組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)、上下位機(jī)聯(lián)調(diào)等1.畫(huà)面設(shè)計(jì)上圖為上位機(jī)的畫(huà)面截圖，具體可以看動(dòng)畫(huà)演示過(guò)程。2.變量詞典x0-x4，y1-y6對(duì)應(yīng)于下位機(jī)的x0-x4，y1-y6；a1為混合液體的水位，a3小車(chē)水平位移距離；b1-b4為計(jì)時(shí)器的設(shè)定時(shí)間與剩余時(shí)間；c1-c9，d1-d9為模擬的液體上升過(guò)程；f是一個(gè)外加的判斷條件，yanshi1為液位上升過(guò)程中液位上升所需的延時(shí)。3. 畫(huà)面程序if (

14、y1=1 and y2=1 and y4=0) then c1=1;endif; if(x4=1) then c2=1;c1=1;endif;if (c2=1 and yanshi1=2) thenc3=1;endif;if (c3=1 and yanshi1=4 and y4=0) thenc4=1;endif;if(x2=1 and y4=0) then c5=1;endif;if (y3=1 and yanshi1=6 and y4=0) then c6=1;endif; if (c6=1 and yanshi1=8 and y4=0) then c7=1;endif; if (c7=1

15、 and yanshi1=10 and y4=0) then c8=1;endif; if (x3=1 and y4=0) then c9=1;endif; if (y5=1 and yanshi1=12) thenc1=0;c2=0;c3=0;c4=0;c5=0;c6=0;c7=0;c8=0;c9=0;f=1;endif; if(f=1 and yanshi1=12) thena1=100;yanshi1=yanshi1+1;endif;if (y4=1) then a1=a1-20;endif; if (y6=1 and a3400 ) then a3=a3+50;endif; 七、總結(jié)及

16、感想：課程設(shè)計(jì)總結(jié)、收獲和體會(huì)及改進(jìn)建議等。通過(guò)這個(gè)一個(gè)星期的plc課程,我學(xué)會(huì)了plc的基本編程方法,也加深了這學(xué)期剛學(xué)的plc的理論知識(shí)，對(duì)plc的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。除了學(xué)會(huì)了下位機(jī)的設(shè)計(jì)，也學(xué)會(huì)了下位機(jī)的設(shè)計(jì)，上下位機(jī)的互相聯(lián)通。課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的一份綜和性作業(yè).在不斷的努力下我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在程序的調(diào)試，以及梯形圖的改進(jìn)中了解到，plc的編程與其他c，c+，vc的都不相同，更偏向于應(yīng)用方面，與物理實(shí)際測(cè)出的數(shù)據(jù)更有密切的聯(lián)系，而且編程簡(jiǎn)單，很多功能需要換位思考來(lái)完成，需要搭建一個(gè)模擬過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)某一功能，例如本次水位上升的過(guò)程，無(wú)法直接搭建一個(gè)可調(diào)速的水位上升過(guò)程，只能通過(guò)延時(shí)處理來(lái)模擬一次一次添加液體的過(guò)程。還有一些上位機(jī)的動(dòng)畫(huà)處理，也懂得了如何模擬一個(gè)進(jìn)水的動(dòng)畫(huà)。通過(guò)老師不斷給出的建議，這次的課程終于得到完善。我也懂得了實(shí)際上調(diào)試的過(guò)程就是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，能過(guò)鍛煉我們把理論知識(shí)投