基于PLC多種液體混合控制系統的設計

連喬

摘 要：可編程控制器結合了計算機技術，自動控制理論，通信技術等，是一種基于微處理器的工業控制產品。可編程控制器結構比較簡單，工作性能比較優越，可靠性能也比較高并且維護比較方便。所以可編程控制器應用非常廣泛，幾乎每個行業都有可編程控制器的身影。本設計采用S7-200系列機型進行程序設計，利用組態王軟件對自動裝料運行進行畫面組態。

關鍵詞：自動控制；混合裝置；組態；多種液體

一、多種液體混合控制系統的硬件設計

（一）控制系統的工藝要求

多種液體混合控制系統基本由三種不同類型的液體混合裝置組成，有SL1液位傳感器、SL2液位傳感器、SL3液位傳感器、SL4液位傳感器，液體的上面有三個電磁閥門，分別為YV1電磁閥，YV2電磁閥，YV3電磁閥，YV4電磁閥控制。

控制系統的要求如下：

1.初始狀態：當設備投產后，將容器排空的狀態。

2.啟動：按下啟動按鈕SB1，意味著開始按規定工作，A液閥打開，A液倒入容器中。

專門用于攪拌的電機轉動后，電機工作大約1分鐘，混合液體開始流出。當容器內的液位下降后，液位開關SL1和液位開關SL2從開到關，將容器全部排空。混合液體閥YV4關閉后20秒后，然后開始操作的下一個周期。

3.設備停止：要將設備停止時，必須按下按鈕停止，容器內當前的循環周期與余下的循環工作完成時，整個系統又開始回到初始狀態。

（二）硬件設計

1.2.1 PLC機型的選擇

西門子可編程控制器S7-200系列，具有如下特點，所有輸入輸出的電路采用的是雙向光耦DC24V的數字量輸入電路。這種類型的繼電器也包含數字量輸出，也采用單向光耦合輸入的電路。該可編程控制器具有高速計數器的功能。它采用PPI，MPI等通訊協議。本PLC也具有很強的擴展功能和PID控制功能等。軟件資源豐富，而且指令豐富，功能比較強大。因此本系統選用CPU226 PLC控制。

本系統根據實際需求，采用S7-200 CPU226 PLC可編程控制器來對本設計進行硬件設計和編程。

1.2.2 混合裝置的基本組成

1.液體混合罐：散裝液體混合裝置，提供了三個液體混合所需的空間。

2.管道：有四個電磁閥連接到管道上，在三種類型的液體的不同的時間被混合進入槽和液體混合輸出。

3.液位傳感器：由于不同的液體進入主控制裝置的量，可根據需要對水平傳感器可相應調整，以滿足輸入混合的液體不同的比例。

4.電機：連接箱通過軸混合葉片，以提供電源以攪拌液體混合物。

1.2.3 液體混合裝置運行流程分析

系統進入運行后，在進入A液體，即液位到達傳感器SL1時 容器開啟，第一閥打開。當容器內的液位到達容器SL2傳感器的位置，在流程上就必須關閉液體的閥門，并且將裝有B液體的閥門打開。類似地，當液位到達傳感器SL3時控制液體B，當液位到達傳感器SL4時關閉閥門，同時打開液體閥C注入液體C，達到系統的需求量時關閉液體閥C，啟動攪拌馬達，還啟動一個定時器，以控制攪拌電機的工作時間。需要打開馬達混合閥混合液體，待流體D產出后停止工作，容器液面通過傳感器SL4，SL3，SL2控制閥門的開關，但不會使系統其他受控設備動作。當液面下降至傳感器SL1時，SL1控制相應的閥門開關，只是這一次SL1可啟動計時器以完成液體和排氣閥中的定時關閉D。在D中混合液排氣閉合時，如果系統沒有接收到停止命令時，系統將進入下一循環工作。

1.2.4可編程控制器的硬件設計

1.I/O點分配

我們在對可編程控制器硬件部分設計之前，必須對I/O點的地址進行分配。如下表中所示的多種液體混合控制系統的外部輸入輸出分配表2-1。

2.PLC外部硬件接線圖

本設計采用西門子的可編程控制器進行多液體混合控制系統的設計，根據CPU226型號PLC的外部結構及三種液體混合控制系統的控制要求畫出PLC的外部硬件接線圖。如圖2-3 所示為PLC外部硬件接線圖。

二、多種液體混合控制系統的軟件設計

（一）液體混合系統運行流程圖

通過液體混合設備及其控制系統的運行過程進行了簡要的分析，我們對系統和控制要求的進一步了解，進行梯形圖設計，實現整個系統的邏輯控制。

（二）運行調試

1.下載程序

使用STEP 7-MICRO/ WIN32編程軟件打開三種液體混合控制系統的設計PLC程序，正確編譯，將程序下載到CPU 226芯片模塊。

2.組態王與PLC連接

設置組態王串行通訊，直到所有的I / O連接點是在正確狀態，右擊設置好的PLC設備，選擇“切換查看“選項，打開創建的配置屏幕，準備運行進入系統調試操作。

3.運行調試

進入組態王運行時，PLC模塊切換到“運行”模式，按三種液體混合物控制系統的控制要求進行系統仿真，以確保系統的所有功能和控制要求達到一致。

三、總結

本設計以三液混合控制系統為例，對其硬件系統的組成進行了設計，涉及到系統硬件與軟件的設計與調試，對整個系統進行了簡要介紹和說明，說明了可編程控制器在各種液體控制系統中的詳細應用。同時，西門子公司的S7-200系列PLC控制系統與組態王軟件的完美結合提高了整個系統的可靠性與可操行。

參考文獻

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[2]何大慶.電工實驗指導.武漢：武漢理工大學出版社，2005.

[3]田淑珍.可編程控制器原理及應用.北京：機械工業出版社，2005.

（作者身份證號：210211198111054526）