基于某生产线碱洗工序的西门子plc自动化设计毕业设计(编辑修改稿)

基于某生产线碱洗工序的西门子plc自动化设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

第 二 次上料（先打开阀门 Q26 Q26 Q2 再 打开电机P203） 第 三 次清洗补水 （ 先打开阀门 Q27 Q273 再 打开电机 V207 到 达高液位搅拌机 P220 启动） ， 第 三 次上料（先打开阀门 Q26 Q26 Q1再 打开电机P203） 第 四 次清洗补水 （ 先打开阀门 Q27 Q274 再 打开电机 V208 到达高7 液位搅拌机 P221 启动） ， 第 四 次上料（先打开阀门 Q26 Q26 Q2 再 打开电机P203） 第五次 送料 （ 打开 Q26 Q26 Q275 再打开 电机 P203） 这五个流程顺序紧密联合共同构成了硅电池板切削液回收生产线中 二次清洗。 详细 见图 21 流程 图 8 图 21 流程图 9 生产线的 控制 方式 生产线的控制要求具备 三 种控 制方式： 自动控制 能够 在没有人直接 控制 的情况下， 生产线 能够按照 PLC 编制的 程序 使 生产线 自动地运行。 这样可以 节省人力， 增强了 系统控制精度，完成 了 人工控制系统无法完成的工作等特点 半自动 控制 本设计 设置半自动控制是为了能够在自动控制运行时出现故障先通过手动控制 再 用半自动 控制 达到全部用手动控制的复杂情况，即可以排除故障又可以提高点效率。 纯手动 控制。 纯手动控制 可以随时随地 控制 整个生产线的各个电机或者 一组 阀门 ， 如果生产线在生产过程中出现问题停止生产无法进行下一步，就可以直接运用手动控制进行 单独 控制电机、阀门 使 生 产线 得以 排除问题，达到节约的目的 ，不然此次 生产到一半 就因 故障停止 的 产品就要浪费 ， 维修好故障从 头再来 运行生产。 生产线 的检测 系统设计 生产线的自动检测控制系统主要可以分成三大块：信号采集系统、中央处理控制系统和执行系统。 信号采集系统是指液位及阀门的开关到位传感器产生 监测 情况，并将信号以模拟或数字的形式传送到中央处理控制系统中。 中央处理控制系统主要是指 PLC，包含 电源、 CPU、通讯模块、 DI 数字量输入模块、 DO 数字量输出模块，它们主要作用就是对生产线采集到的各种各样信号 进行比对分析处理，并根据要求先编写好的程序和人为的操作对现场执行器件（如电磁阀、电机）进行控制，从而达到预 先要求 设计 效果。 执行系统 是指直接对生产线进行动作而达到正常生产要求，主要包括电磁阀和泵。 这 三 个子系统共同组成了生产线的自动检测控制系统，他们之间的关系如下10 图所示。 图 21 生产线自动检测控制系统示意图 自动检测系统主要接收的是数字量信号，如气动阀开关到位信号和电机启停信号，这类信号被直接传送进入 PLC 的数字量输入模块（ DI），能够直接使 PLC内部直接得到该电磁阀开关到 位或者是电机启停的信息，并根据该信息做出判断。 图 22自动检测系统的方案 在生产线中，需要我们控制的对象只有两类，一类是 气动 阀，另一类则是以搅拌机和泵为代表的电机，两类控制对象的控制方案各不相同。 电磁 阀的控制方案 11 图 23 电磁 阀的控制方案 再经过分析和判断后， PLC 通过它的数字量输出模块（ DO）对与某一个电磁阀相连接的电磁继电器进行动作，继电器吸合或者弹开后，就会直接对 气动 阀进行控制。 从而实现 用小电流去控制大电流 的 运作。 电机的控制方案 图 24 电机 的控制方式 在电机的控制过程中，一般都要用到空气开关和交流接触器，其中交流接触器 起到频繁 吸合 开关作用 ，经常被用于 电力的开断和控制电路 ，而空气开关则是在电路内发生问题时能自动切断，起到很好的保护作用。 另外空气开关还要对PLC 输入一个故障信号，当空气开关对应的电机运行故障的时候能够使 PLC 读取到这个信息。 12 3 I/O 分配与统计 I/O 分配 表 31 输入点 分配表 输入元件 输入继电器 作用 输入元件 输入继电器 作用 SB1 常开 启动 按钮 限位开关 SQ26 Q268 关到位 SB2 常闭 停止 按钮 液位开关 SV1（浮球式） V207 高液位 限位开关 SQ1 Q269 开到位 V207 低液位 限位开关 SQ2 Q269 关到位 液位开关 SV2（浮球式） V208 高液位 限位开关 SQ3 Q273 开到位 V208 低液位 限位开关 SQ4 Q273 关到位 液位开关 SV3（浮球式） V203 高液位 限 位开关 SQ5 Q262 开到位 V203 低液位 限位开关 SQ6 Q262 关到位 SB3 常开 半自动控制启动 限位开关 SQ7 Q1 开到位 SB4 常开 半自动控制停止 限位开关 SQ8 Q1 关到位 SB5 常开 纯手动 控制 阀门 Q269 Q273 限位开关 SQ9 Q275 开到位 SB6 常开 纯手动控制 复位 13 限位开关 SQ10 Q275 关到位 SB7 常开 纯手动控 制 电机 P210 限位开关 SQ11 Q270 开到位 SB8 常开 纯手动控制 搅拌机 P220 限位开关 SQ12 Q270 关到位 SB9 常开 纯手动 控制 阀门 Q262 Q Q275 限位开关 SQ13 Q274 开到位 SB10 常开 纯手动控制 电机 P202 限位开关 SQ14 Q274 关到位 SB11 常开 纯手动 控制 阀门 Q270 Q274 限位开关 SQ15 Q263 开到位 SB12 常开 纯手动控制 电机 P211 限位开关 SQ16 Q263 关到位 SB13 常开 纯手动控制 搅拌机 P221 限位开关 SQ17 Q2 开到位 SB14 常开 纯手动 控制 阀门 Q263 Q26 Q2 限位开关 SQ18 Q2 关到位 SB15 常开 纯手动控制 电机 P203 限位开关 SQ19 Q271 开到位 SB16 常开 纯手动 控制 阀门 Q271 Q273 限位开关 SQ20 Q271 关到位 SB17 常开 纯手动控制 电机 P212 限位开关 SQ21 Q264 开到位 SB18 常开 纯手动 控制 阀门 Q264 Q26 Q1 14 限位开关 SQ22 Q264 关到位 SB19 常开 纯手动 控制 阀门 Q279 Q274 限位开关 SQ23 Q279 开到位 SB20 常开 纯手动控制 电机 P201 限位开关 SQ24 Q279 关到位 SB21 常开 纯手动 控制 阀门 Q268 Q26 Q275 限位开关 SQ25 Q268 开到位 表 32 输出点 分配表 输出名称 输出 继电器 输出元件 输出名称 输出 继电器 输出元件 Q269 KA1 P203 KM3 Q273 KA2 P210 KM4 Q262 KA3 P211 KM5 Q1 KA4 P212 KM6 Q275 KA5 搅拌机P220 KM7 Q270 KA6 搅拌机P221 KM8 Q274 KA7 P201 指示灯 HL1 Q263 KA8 P202 指示灯 HL2 Q2 KA9 P203 指示灯 HL3 15 Q271 KA10 P210 指示灯 HL4 Q264 KA11 P211 指示灯 HL5 Q279 KA12 P212 指示灯 HL6 Q268 KA13 P220 指示灯 HL7 P201 KM1 P221 指示灯 HL8 P202 KM2 自动控制指示灯 HL9 半自动控制指示灯 HL10 手动控制指示灯 HL11 表 33 气动阀 位存储分配表 程序中气动阀位存储器分配 Q269 开到位信号 Q263 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q273 开到位信号 Q2 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q262 开到位信号 Q271 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q1 开到位信号 Q264 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q275 开到位信号 Q279 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q270 开到位信号 Q268 开到位信号 关到位信号 关到位信号 Q274 开到位信号 16 关到位信号 I/O 统计 表 34 生产线 PLC 的硬接点数 PLC硬接点数类别 数量 数字量输入点 53 数字量输出点 32 总计 85 17 4 设备选型 选型 设计生产现的控制系统是为了能够实现设计要求的目标，从而达到提高产品的质量、 减少人工 和提高生产效率。 以在设计 PLC 的自动化控制系统的时候，有以下四个原则： 要完全 符合 被控制对象的基本需求。 符合 被控对象的控制要求，是设计 PLC自动控制系统时首要考虑的 对象。 要求设计人员在设计 PLC自动控制 系统之前 必须 和 老师要求 的技术功能一样 ， 以及设计 过程中需要注意的环节，并与 老师 详 细讨论，确定出 合适的 正确 的 合理的自动控制方案，遇到 什么难点与 老师 交流 解决问题。 设计 PLC控制系统要能够长期安全、可靠、稳定运行。 就 是 要求设计时特别是在硬件选型和程序编写的时候做到全 方位 的考虑，以确保控制系统安全可靠这样才能 有效率的 完成设计要求。 控制系统要求简单、易学易用、便于维护。 就是 程序编写时要简单明了达到要求，易于 修改， 方便维修。 PLC控制系统要求能适应 现代 工业 发展的需要。 由于自动化技术的不断 日益更新 发展，对 它 的 控制系统的要求也将会不断地 增加 ， 因此 设计的时候要考虑到今后生产线 设计 和它的 控制系统的发展和完善。 必须 要在 PLC选型和确定 I/O点数的时候要 多加 考虑， 多点 备用 就能 达到 今后 工业 自动化的更新要求。 易于与工业控制系统形成一个整体； 易于扩充其功能的原则选型； 必须是成熟可靠的系统； 硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应； 18 选用可编程控制器必须 是自己熟悉，了解，会运用。 PLC 控制 是采用循环扫描的工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新。 I/O 映像区分别存放执行程序之前的各中输入状态和执行过程 中各结果的状态。 PLC 任务的完成是建立在其硬件的支持下，通过执行反映用户程序来实现的，这一点是和计算机工作原理 是相 一致的。 因此， PLC 的工作原理 就是 建立在计算机工作原理 的基础上。 PLC 是采用 “顺序扫描、不断循环 ”的方式进行工作的。 即 PLC 运行时， CPU根据用户按控制要求编制好并 存储 于用户存储器中的程序，按指令作周期性循环扫描。 如果无跳转指令，则从第一条指令开始 一一 顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 周而复始。 PLC 的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段 ，并进行周期性循环。 PLC相关信息 根据以上相关信息和生产线设计要求及 自身所学 考虑，最终选择德国SIEMENS（西门子） PLC，该公司 是 欧洲最大 的电气设备制造商，是世界上研制、开发 PLC 较早 的少数几个国家之一。 S7 系列 PLC 产品以其 编程 均使用 STEP 7 软件 ， 可靠性高，。