电气控制与PLC__液体混合装置控制

设计内容与设计要求 一. 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调式。 2.绘制液体混合装置控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

主 要 设 计 条 件 1.PLC实验设备若干。 2.参考文献若干。 说 明 书 格 式 1. 课程设计任务书 2. 目录 3. 说明书内容 1）控制对象的概述 2）设计任务和要求 3）确定控制方案 4）控制系统的硬件设计 5）控制软件设计 6）调试结果与必要的调试说明 7）结束语 8）参考文献 9）致谢 10）附录 4. 评分表

1

参 考 文 献 1.可编程序控制器的编程方法与工程应用.廖常初.重庆大学出版社 2.可编程序控制器及其应用.万太福.重庆大学出版社 3.毕业设计指导.刘祖润.机械工业出版社 4.新旧电气图形符号对照读本.本书编写组.兵器工业出版社 5.电力拖动与控制.谢桂林.中国矿业大学出版社 6.工厂常用电气设备手册（上、中、下）.本书编写组.水利电力出版社。

2

目录

第1章 概述 …………………………………………………………………… 6 1.1引言 …………………………………………………………………………… 6 1.2设计任务及要求 ……………………………………………………………… 7 第2章 确定控制方案及说明 …………………………………………………… 9 第3章 控制系统的硬件设计…………………………………………………… 10 3.1 PLC I/0接线图设计……………………………………………………… 10 3.2 PLC输入输出接线………………………………………………………… 10 第4章 控制系统软件设计及说明……………………………………………… 11 4.1梯形图程序的总体结构图设计……………………………………………… 11 4.2语句表程序设计……………………………………………………………… 13 第5章 程序的调试 …………………………………………………………… 17 第6章 总结 …………………………………………………………………… 18 附录…………………………………………………………………………………20

3

第1章 概述

1.1 引言

所谓软PLC，实际就是在PC机的平台上，在Windows操作环境下，用软件来实现PLC的功能，也就是说，软PLC是一种基于PC机开发结构的控制系统，它具有硬PLC的功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可以将标准的工业PC转换全功能的PLC过程控制器。软PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数算、数值处理、网络通信等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期，可靠的操作和可连接各种I/O系统及网络的开放式结构。

PLC的应用领域目前不断扩大，并延伸到过程控制、批处理、运

动和传动控制、无线电遥控以至实现全厂的综合自动化。PLC的技术发展除了小型化、超高速，大容量存储器，多CPU，多任务并行运行外，PLC的开放性更大，通信联网能力更强，集成化软件更优。标准化的IEC61131-3PLC编程语言已被众多PLC厂商所接受，其推广速度越来越快。软PLC的应用范围将更广。

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。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。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。

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。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。

S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因

4

此S7-200系列具有极高的性能价格比。

1.2 设计任务及要求

本系统为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体

A、B阀门与混合液

体阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机。控制要求如下：按下启动按钮SB1，装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液体阀门打开20秒将容器放空后关闭：液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过5秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作:当前的液体混合操作完毕后。按下停止按钮SB1，停止操作。

5

设计任务及要求

1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。

2.选择电气元件，编制电气元件明细表。 3.设计操作面板电器元件布置图。 4.上机调试程序 5.编写设计说明书。

1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。

3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

4.动作顺序和要求有PLC设计控制系统

6

第2章 确定控制方案及说明

本设计以两种液体的混合控制为例，其要求是将两种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。并形成循环状态，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能结束。󰀀 液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。󰀀

设计以液体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等）,旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。 󰀀 设计采用OMRON公司的CPM2AH型（CPM2AH型号所用CPU单元为CPM2AH-20CDR-A CPU，CPM2AH-20CDR-A CPU 单元为20点I/O，12 点输入，8 点输出）PLC去实现设计要求。󰀀

7

第3章 控制系统的硬件设计

3.1 PLC I/O接线图设计

3.2 PLC输入输出接线

符号 SB SL1 SL2 SL3 YV1 YV2 YV3 YKM

地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 8

作用 启动开关 上液面传感器 中液面传感器 下液面传感器 液体A阀门 液体B阀门 混合液体阀门 搅拌

第4章 控制系统软件设计

4.1梯形图程序的总体结构图设计

9

10

液体混合装置控制系统的梯形图

4.2 语句表程序设计

语句表程序 LD I0.0 O M1.0 A I0.4 = M1.0 Network 2 LD M0.6 A T39 AN M1.0

11

O M0.0 O SM0.1 AN M0.1 = M0.0 Network 3 LD M0.0 A I0.0 LD M0.6 A M1.0 A T39 OLD

O M0.1 AN M0.2 = M0.1 TON T37, 20 Network 4 LD M0.1 A T37 O M0.2 AN M0.3 = M0.2 = Q0.0 Network 5 LD M0.2 A I0.2 O M0.3

12

AN M0.4 = M0.3 = Q0.1 Network 6 LD M0.3 A I0.1 O M0.4 AN M0.5 = M0.4 = Q0.3 TON T38, 60 Network 7 LD M0.4 A T38 O M0.5 AN M0.6 = M0.5 Network 8 LD M0.5 AN I0.3 AN M0.0 AN M0.1 O M0.6 = M0.6 TON T38, 60 Network 9

13

LD M0.1 O M0.5 O M0.6

14

第5章 程序的调试

这个课题在调试当中还是比较成功的，没有遇到太大的问题。有小的问题也在同学和老师的帮助下迅速的弄好。

在这之中有些知识点掌握的不是很牢固。因此，在此其中闹了些问题。比如，在实验过程中，我按下启动按钮SB1,装置投入运行，A、B阀门关闭，混合液体阀门打开20秒将容器防控后关闭。但液体A阀门打开。A却不流入容器。但在自己翻阅书本，上网查询及寻问同学之后都一一得以解决。

另外，由于实验设计比较简单，电路图设计的并不是非常完美，用的器件少，因而，并不能很好的保证所要的理想结果。总而言之，调试的结果还是比较顺利。

15

第6章 结束语

在刘星平老师耐心的指导下，经历反复查阅资料，询问同学，我终于完成了这次课程设计。本次的设计使我从中学到了很多东西，不管是将我所学到的知识运用到我以后的工作中去，还是通过一些学习手段更好的完善知识，总的来说，我受益匪浅。

本次课程设计，在老师的指导下，我们先根据其主电路图详加分析，画出起顺序功能图，再根据顺序图画程序图。在其当中我们还要画出I/O接线图及操作面板布置图。因此，我在书上看了2—3遍才把所有的图搞好，再根据老师给我们的要求好好的排版，就很快把课程设计的任务完成好了，由于本课题比较简单，我没有设计自动还原程序和信号显示与故障报警程序。此次液体混合装置的设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习当中把我学到的用到我们现实的生活中去，学以致用，方能见成效。

没有什么是唾手可得的，只有经历辛勤的汗水，才能让知识绽放出美丽的花朵。刘老师的指导当然也是一个不可忽视的方面，让我明白了自己的不足，并马上改正。也让我能更好的独自完成自己的设计。

16

参考文献

[1.可编程序控制器的编程方法与工程应用.廖常初.重庆大学出版社

2.可编程序控制器及其应用.万太福.重庆大学出版社 3.毕业设计指导.刘祖润.机械工业出版社

4.新旧电气图形符号对照读本.本书编写组.兵器工业出版社 5.电力拖动与控制.谢桂林.中国矿业大学出版社

6.工厂常用电气设备手册（上、中、下）.本书编写组.水利电力出版社。

17

应用技术学院课程设计评分表

项 目 设计方案的合理性与创造性 开发板焊接及其调试完成情况 硬件设计或软件编程完成情况* 硬件测试及软件调试结果* 设计说明书质量 设计图纸质量 答辩汇报的条理性和独特见解 答辩中对所提问题的回答情况 完成任务情况 工作能力 组织纪律性（出勤率） 综合评分

指导教师签名：________________

评 价 日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。

18