基于s7-200plc的多种液体混合控制系统设计毕业论文

基于s7-200plc的多种液体混合控制系统设计毕业论文内容摘要：

发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的国内外现状及未来发展 前景 1. PLC 的国内外 现状 世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司（ DEC）研制的。 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20 世纪70 年代初出现了微处理器。 人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。 为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算 机存储元件都以继电器命名。 此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。 更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。 这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益 上升。 这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 目前，可编程控制器 共 36 页 第 9 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开 始的。 最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。 接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC 的应用。 目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。 上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列、杭州机床电器厂生产的DKK 及 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。 此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 PLC生产厂家。 可以预期，随着我国现代化进程的深入， PLC 在我国将有更广阔的应用天地。 2. PLC 的 未来 发展 前景 21 世纪， PLC 会有更大的发展。 从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计 算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。 目前的计算机集散控制系统 DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。 伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 PLC 的基本结构 从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。 固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 模块式 PLC 包括 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 1. CPU 模块 共 36 页 第 10 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。 进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、 寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。 内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。 但工作节奏由震荡信号控制。 运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速 度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 2. I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 常用的 I/O 分类如下： （ 1） 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 （ 2） 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 420mA,020mA）、电压型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 3. 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。 同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。 电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。 共 36 页 第 11 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 也就是我们系统的上位机。 共 36 页 第 12 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3章 系统硬件设计 总体结构 从图 系统的总体流程框图可知设计的液体混合装置主要通过可编程控制器对各个元件的控制完成三种液体的自动混合搅拌并控制温度，如图 所示。 此装置需要控制的元件有：其中输入端有启动开关 SD， 液面传感器 SL液面传感器 SL 液面传感器 SL3，温度传感器 T。 输出端有进液阀门 A、进液阀门 B、进液阀门 B、排液阀门，搅拌电机 M，加热器 H。 图 系统的总体流 程框图 1. 总体控制要求：本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器 SLSL SL3，液体 A、 B、 C 阀门与混合液阀门由电磁阀 YV YV YV YV4，搅匀电机 YKM，加热器 H，温度传感器 T 组成。 实现三种液体的混合，搅匀，加热等功能。 2. 打开“启动”开关， 装置投入运行时。 首先液体 A、 B、 C 阀门关闭，可 编 程 控 制 器 启动 SD 液面传感器 SL1 液面传感器 SL2 液面传感器 SL3 温度传感器 T 进液阀门 A 进液阀门 B 进液阀门 C 排液阀门 搅拌电机 M 加热器 H 共 36 页 第 13 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 混合液阀门打开 10 秒将容器放空后关闭。 然后液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器。 当液面到达 SL3 时， L3 接通，关闭液体 A 阀门， 打开液体 B 阀门。 液面到达 SL2时，关闭液体 B 阀门，打开液体 C 阀门。 液面到达 SL1 时，关闭液体 C 阀门。 3. 2 秒后搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。 当混合液体在 6 秒内达到设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作 6秒后停止搅动；当混合液体加热 6 秒后还没有达到设定温度，加热器继续加热，当混合液达到设定的温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。 4. 搅匀结束以后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。 当液面下降到 SL3 时， L3 由接通变为断开，再过 2 秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。 5. 关闭“启动”开关，在 当前的混合液处理完毕后，停止操作。 液位传感器的选择 选用 型液位传感器其中“ L”表示光电的，“ S”表示传感器，“ F”表示防腐蚀的， 为最大工作压力。 LSF 系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。 其原理是依据光的反射折射原理，当没有液体时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。 应用此原理可制成单点或多点液位开关。 LSF 光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的 抵抗能力。 相关元件主要技术参数及原理如下： （ 1）工作压力可达 （ 2）工作温度上限为 125176。 C （ 3）触点寿命为 100 万次 （ 4）触点容量为 70w （ 5）开关电压为 24V DC （ 6）切换电流为 温度传感器的选择 选用 KTY81210A 型温度传感器 其中“ T” 表示温度 共 36 页 第 14。