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电工技术专业论文

PLC在配料系统中的应用

姓名：
单位：华润双鹤药业股份有限公司
报考专业：维修电工
报考等级：技师
日期：2014年6月20日

摘要
随着科学技术的不断发展， PLC（Programmable logic controller程序逻辑控制）工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，其主要原因在于它能够提供安全可靠和比较完善的解决方案。本论文主要叙述PLC在液体配料系统中的成功应用。

关键词：PLC、控制、配料、传感器
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一、 系统的控制要求

具体的实施步骤如下：
按下启动按钮SB1，阀门D1打开，物料A从阀门D1出料；当物料A达到一定程度，即到达S1（传感器1）时，阀门D1关闭，阀门D2打开，物料B从阀门D2出料；当物料B达到一定程度，即到达S2（传感器2）时，阀门D2关闭，阀门D3打开，物料C从阀门D3出料；当物料C达到一定程度，即到达S3（传感器3）时，阀门D3关闭，同时搅拌机M转动搅拌，10s后，M停止，加热器得电开始加热，5s后，加热器断电，同时阀门D4打开，将配置完成的混合物料从D4出料。10s后D4关闭，D1重新打开，循环以上工作。
按下停止按钮SB2，工程完成一周后系统停止工作。

系统工作图如图1所示：
D3
D2
D1
M
N
D4
S1
S2
S3
A
B
C
工作图（图1）
D1表示A料的出料闭门，D2表示B料的出料闭门，D3表示C料的出料闭门，D4表示A、B、C三种料混合后的物料出料闭门。S1表示感应A料位置的传感器，S2表示感应B料位置的传感器，S3表示感应C料位置的传感器。
二、系统流程图
流程图如图2所示：
开始
A物料出，阀门D1打开
S1得电
Y
B物料出，阀门D2打开
S2得电
C物料出，阀门D3打开
搅拌机M转动搅拌
10
加热器N得电加热

出料阀门D4打开
按下停止按钮
结束
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
10SHHH

5S

10S

N
N
N
N
S3得电

图2
由于流程图的优点是直观、清晰、易懂、便于检查、修改和交流，所以它是较为流行的用来表示算法的有力工具。根据不同的要求，用于信息处理领域的流程图主要有三种：数据流程图、程序流程图和系统流程图。
三、传感器的选择
传感器是一种检测装置，它能感受到被测量的非电量信息，如温度、压力、流量、位移等，并将检测到的信息，按一定规律转换成电信号或其它所需形式的信息输出，用以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录或控制等要求。
传感器的常用分类方法有以下两种：
1、按传感器的物理量分类，可分为温度、压力、流量、速度、液位等传感器。
2、按传感器的工作原理分类，可分为电阻、电容、电感等传感器。
液位测量是利用液位传感器将非电量的液位参数转换为便于测量的电信号，通过电信号的计算和处理，可以确定液位的高低。
由于本论文设计的是三种液体混合控制系统，因此我选择液位传感器对液体的溶量进行检测。
四、系统的I/O分配表
根据控制要求，系统的输入量有启动按钮、停止按钮、代替传感器的开关；系统的输出量有四个阀门、搅拌机、加热器。
系统的I/O分配表如表1：

输入量
输出量
启动按钮SB1
I0.0
出料阀门D1
Q0.1
停止按钮SB2
I0.1
出料阀门D2
Q0.2
传感器1（S1）
I0.2
出料阀门D3
Q0.3
传感器2（S2）
I0.3
出料阀门D4
Q0.4
传感器3（S3）
I0.4
搅拌机M
Q0.5

加热器N
Q0.6

表1

五、PLC的选型
1、进行PLC的选型时，基本原则是满足控制系统的功能需要，同时要兼顾维修和备件的通用性。有开关量控制需求的系统，当控制速度要求不高时，一般的小型PLC都可以满足要求。
2、I/O的点数可以衡量PLC规模的大小。准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后系统的调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%~20%的备用点数。多数小型PLC为整体式，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。
3、此外，还应考虑用户存储的容量、PLC的处理速度是否能满足实时控制的要求、编程器与外围设备的选择。本设备控制的是一个液位量控制的系统。综上所述，西门子公司生产的S7-200系列PLC，I/O点数一般在256点以下，除开关量I/O外，一般都有模拟量控制功能和高速控制功能，有较强的通信能力。因此，该配料系统选择西门子
S7-200系列的PLC。

六、系统的硬件接线图AC220

1L
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
FUI1
FU2
D1
D2
D3
D4
M
N
AC220V
PE
M
L+
1M
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
S1
S2
S3
N
L
SB1
SB2

PLC硬件接线图（图3）

该系统应用的是交流电220V，在设备中用了两个保护器FU1和FU2，同时还拥有接地保护。
在图3中，PLC的输入接口中所表示的内容是：I0.0表示的是启动按钮，同时打开D1闭门；I0.1表示的是停止按钮；I0.2是打开D2的按钮（代替传感器S1）；I0.3是打开D3的按钮（代替传感器S2）；I0.4是启动搅拌机M的按钮（代替传感器S3）。在PLC的输出接口中所表示的内容是：Q0.1表示的是出料闭门D1，控制A物料的出料；Q0.2表示的是出料闭门D2，控制B物料的出料；Q0.3表示的是出料闭门D3，控制C物料的出料；Q0.4表示的是出料闭门D4，控制混合后物料的出料；Q0.5表示搅拌机M的控制线圈；Q0.6表示加热器N的控制线圈。

七、系统工作梯形图的介绍

I0.0是启动按钮，启动按钮控制中间继电器M0.0。M0.0和MO.1都为中间继电器，两者连锁。

按下启动，出料闭门D1打开出A料即Q0.1得电并自锁，且与Q0.2和Q0.3连锁。

I0.2按钮表示传感器1，按下I0.2按钮（即传感器1得电）出料闭门D2打开出B料即Q0.2得电并自锁，且与Q0.1和Q0.3连锁。

I0.3按钮表示传感器2，按下I0.3按钮（即传感器2得电）出料闭门D3打开出C料即Q0.3得电并自锁，且与Q0.5连锁。

I0.4按钮表示传感器3，按下I0.4按钮（即传感器3得电）搅拌机开始搅拌即Q0.5得电并自锁，搅拌时间为10S（即T37控制在10S断开搅拌机）。

利用时间继电器T37控制加热器Q0.6（即N），加热为5S（即T38控制在5S断开加热器）。

利用时间继电器T38控制出料闭门D4（即Q0.4）出料A、B、C的混合物，10S后出完（即T39控制在10S断开Q0.4）。

I0.1为停止按钮，停止按钮控制中间M0.1。M0.0和MO.1都为中间继电器，两者连锁。

结束语：
经过实践证明，本系统实现的液位量的自动控制，具有操作容易、高可靠性、高精度、安装维护方便自动化程度高等优点；但价格昂贵、功能单一。

参考文献：
1、技师综合实践与毕业设计指导（中国劳动社会保障出版社）
2、PLC应用技术（中国劳动社会保障出版社）
3、可编程控制器原理及应用（机械工业出版社）
4、PLC的编程方法与工程应用（重庆大学出版社）

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