多種液體混合PLC 課 程 設(shè) 計[優(yōu)選材料]

1、北 京 工 業(yè) 大 學(xué)PLC 課 程 設(shè) 計 說 明 書題 目：多種液體自動混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及組態(tài) 學(xué) 院：電子信息與控制工程學(xué)院專 業(yè)： 自 動 化學(xué) 號： 1202姓 名： 指導(dǎo)教師： 張會清 劉紅云 成 績：2015年6月PLC課程設(shè)計報告提綱及要求目錄一、課程設(shè)計題目：多種液體自動混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及組態(tài) 二、課程設(shè)計目的：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)與實驗的基礎(chǔ)上，通過松下系列PLC對多種液體自動混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及組態(tài)進(jìn)行控制的編程設(shè)計與調(diào)試，進(jìn)一步熟悉并掌握PLC的工作原理，了解控制對象的工藝流程和技術(shù)要求, 運用所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，初步掌握PLC控制系統(tǒng)

2、設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)靈活運用專業(yè)知識解決工程技術(shù)問題的能力。通過使用天工組態(tài)軟件，掌握組態(tài)設(shè)計的方法及調(diào)試方面的知識。三、課程設(shè)計任務(wù)：1 設(shè)計任務(wù)用PLC和組態(tài)軟件構(gòu)建多種液體自動混合監(jiān)控系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的組建和調(diào)試工作，寫出設(shè)計說明書。2實驗設(shè)備TVT-90DT臺式可編程序控制器訓(xùn)練裝置一套； TVT90HC-7 多種液體自動混合實驗板； 天工組態(tài)軟件一套； 連接導(dǎo)線若干。3動作過程（1）初始狀態(tài)容器是空的，4個電磁閥和攪拌機(jī)均為OFF，3個液面?zhèn)鞲衅骶鶠镺FF。（2）起動按下啟動按鈕，開始下列操作：電磁閥1和2閉合，開始注入液體A和B，至液面高度為L2，停止注入，同時起動電磁閥3，開始注入

3、液體C，當(dāng)液面高度為L1時，停止注入。停止液體C注入時，開起攪拌機(jī)，攪拌混合時間為10s。停止攪拌后放出混合液體，至液體高度將為L3時，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)動作要求設(shè)計I/O接口，畫出I/O接線圖，編寫PLC程序，在PLC實驗設(shè)備上調(diào)試并運行。 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)計成果 完成整個系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)程序的編寫和調(diào)試，寫出設(shè)計說明書。 7考核方式 平時出勤、查找資料、方案設(shè)計、編寫程序和最終調(diào)試情況、設(shè)計說明書的撰寫等情況綜合考慮，并進(jìn)行答辯。四、課程設(shè)計地點及設(shè)備：課程設(shè)計地點

4、：綜合科技樓708（或709）運動控制實驗室實驗設(shè)備： TVT90DT PLC訓(xùn)練裝置（含F(xiàn)PX系列PLC主機(jī)）微型電子計算機(jī)（PC機(jī)）；自制實驗板； 天工組態(tài)軟件5、 課程設(shè)計整體方案1.設(shè)計方案介紹 系統(tǒng)為多種液體自動混合，需要對各種液體的液面的高度監(jiān)控，因此，需要運用到傳感器進(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。對各個控件的控制，需要一個完整的控制流程，運用PLC技術(shù)進(jìn)行編程，可以實現(xiàn)對各個控件的控制。 具體控制方法根據(jù)題目要求，按下啟動按鈕時，A種液體進(jìn)入容器，當(dāng)達(dá)到一定值時，停止進(jìn)入，B種液體開始進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到一定值時，停止進(jìn)入C種液體

5、開始進(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。對于本課題來說，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機(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)儲存和分析匯總的能力。 要實現(xiàn)整個液體混

6、合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)各電磁閥的開關(guān)以及電動機(jī)啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。2.松下PLC特點（1）超高速處理基本指令只需0.32s，可快速掃描。小型PLC內(nèi)，通過高速處理速度0.32sec，也可對應(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通過超過小型PLC范疇的高程序容量32K步，可對應(yīng)隨著將來設(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?？赏ㄟ^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臺現(xiàn)有的FP0擴(kuò)

7、展單元。（4）可靠的安全性通過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通過普通USB電纜（AB型），可與計算機(jī)實現(xiàn)簡便連接。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；有的機(jī)型還提供可以用FP-BASIC語言編程的CPU及多種智能模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(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PLC網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來方便。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通信功能，可以實現(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、豐富的實數(shù)運算功能。 FP依照小型PLC的標(biāo)準(zhǔn)在保持機(jī)身小巧、使用簡便的同時，加載中型PLC的功能。 大幅度充實通信功能、大幅度提升位置控制性能，實現(xiàn)卓越的維護(hù)性?？紤]到設(shè)備組裝后的維護(hù)問題，采用Flash Rom內(nèi)置方式。FP可以對數(shù)據(jù)寄存器區(qū)進(jìn)行完全備份，日歷時鐘的數(shù)據(jù)也能由電池后備，配備有2個分辨率為1/1000的模擬量調(diào)節(jié)旋鈕，可以作為模擬量定時器等使用。在16點輸出中的12點，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入本體，大幅提高了系統(tǒng)保存性。同時，F(xiàn)PPLC實現(xiàn)了PID控制

9、的指令化，可以進(jìn)行自整定，實現(xiàn)簡便、高性能的控制4.松下PLC選擇在系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，PLC的編程問題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個系統(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，一個應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計算和數(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現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣崿F(xiàn)控制程序所需的時間和程序執(zhí)行的時間。六、系統(tǒng)設(shè)計：（一）實驗板的設(shè)計及制作實驗板用的是實驗室自帶的TVT90HC-7多種液體自動混合物理模塊板。通過液位指示燈來模擬液體上升的

10、液位，液面上也有3個液面?zhèn)鞲衅鱈1，L2，L3對應(yīng)實驗板上的S1，S2，S3。物理模塊板上通過旋轉(zhuǎn)葉片上的指示燈來模擬液體攪拌過程。（2） PLC硬件接線、控制程序設(shè)計與調(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1、 控制要求（1）初始狀態(tài)容器是空的，4個電磁閥和攪拌機(jī)均為OFF，3個液面?zhèn)鞲衅骶鶠镺FF。（2）起動按下啟動按鈕，開始下列操作：電磁閥1和2閉合，開始注入液體A和B，至液面高度為L2，停止注入，同時起動電磁閥3，開始注入液體C，當(dāng)液面高度為L1時，停止注入。停止液體C注入時，開起攪拌機(jī)，攪拌混合時間為10s。停止攪拌后放出混合液體，至液體高度將為L3時，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地址表輸入點地址功能輸出點地址功能X1SB0啟動按鈕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為小車控制閥，物理模型上并沒有小車模塊，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小車起停的控制。5、 設(shè)計說明（此處詳細(xì)解釋每行或每塊梯形圖的功能，設(shè)計說明）x0常開為停止按鈕，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，即x2，打開閥3，同時并關(guān)閉閥1閥2，此時閥 3的液體開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，即x3，閥3關(guān)閉，同時電動機(jī)y5開始攪拌。第五行為計時器TMY1在液位傳感器x3工作時開始計時攪拌時間t1。第六行，攪拌時間結(jié)束后，開始打開閥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，即x4，計時器TMY2開始計時放水時間t2。第八行為，當(dāng)放水結(jié)束后，小車開始離開，送往目的地。其中t1，t2可以通過上位機(jī)來進(jìn)行設(shè)定。6、 調(diào)試過程（此處說明

13、調(diào)試過程、調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決辦法）由于梯形圖略為簡單，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)過加上互鎖,和稍作改善后就能穩(wěn)定運行。7、 上位機(jī)組態(tài)軟件通信設(shè)計、變量字典、組態(tài)畫面設(shè)計、上下位機(jī)聯(lián)調(diào)等1.畫面設(shè)計上圖為上位機(jī)的畫面截圖，具體可以看動畫演示過程。2.變量詞典x0-x4，y1-y6對應(yīng)于下位機(jī)的x0-x4，y1-y6；a1為混合液體的水位，a3小車水平位移距離；b1-b4為計時器的設(shè)定時間與剩余時間；c1-c9，d1-d9為模擬的液體上升過程；f是一個外加的判斷條件，yanshi1為液位上升過程中液位上升所需的延時。3. 畫面程序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)計總結(jié)、收獲和體會及改進(jìn)建議等。通過這個一個星期的plc課程,我學(xué)會了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，對plc的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。除了學(xué)會了下位機(jī)的設(shè)計，也學(xué)會了下位機(jī)的設(shè)計，上下位機(jī)的互相聯(lián)通。課程設(shè)計是我對所學(xué)知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力；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，與物理實際測出的數(shù)據(jù)更有密切的聯(lián)系，而且編程簡單，很多功能需要換位思考來完成，需要搭建一個模擬過程來實現(xiàn)某一功能，例如本次水位上升的過程，無法直接搭建一個可調(diào)速的水位上升過程，只能通過延時處理來模擬一次一次添加液體的過程。還有一些上位機(jī)的動畫處理，也懂得了如何模擬一個進(jìn)水的動畫。通過老師不斷給出的建議，這次的課程終于得到完善。我也懂得了實際上調(diào)試的過程就是一個學(xué)習(xí)的過程，能過鍛煉我們把理論知識投