西门子S多液体混合控制新版系统PLC专业课程设计方案报告.doc

山东交通学院

电控和PLC课程设计汇报

院(部)别 信息科学和电气工程学院
班 级 电气
学 号
姓 名
指导老师
时 间 .12.11--.12.22

课 程 设 计 任 务 书

题 目 多液体混合控制系统
学 院 信息科学和电气工程学院
专 业 电气工程及其自动化
班 级 电气
学生姓名
学 号

12 月 11 日至 12 月 22 日 共 2 周

指导老师(签字)
院长(主任) (签字)

年 12月 20 日

一、 设计内容及要求
1基础题
1.1天塔之光
1.2PLC控制电机正反转
2组合题 PLC 实现多液体自动混合控制
2.1总体控制要求：如面板图所表示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门和混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、 YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。实现三种液体混合，搅匀，加热等功效。三相异步电动机和搅拌电机同时运转、停止。
2.2打开“开启”开关，装置投入运行时。首先液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。然后液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面抵达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面抵达SL2 时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。液面抵达SL1时，关闭液体C阀门。
2.3搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。当混合液体在7秒内达成设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作7秒后停止搅动；当混合液体加热7秒后还没有达成设定温度，加热器继续加热，当混合液达成设定温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。
2.4搅匀结束以后，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，再经过N秒，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
2.5关闭“开启”开关，在目前混合液处理完成后，停止操作。
2.6数码管显示加热器加热时间。
2.7PLC 某DA输出端，每个3V，循环输出1V、3V、5V。
2.8N 秒由某电压值决定，当电压大于零小于2V时，N=2，当电压值大于2V小于10V时，N=4。
2.9TP7OO 同时含有对应开启、停止、传感器状态、指示灯状态等等
二、 设计原始资料
S7-1200PLC试验平台、PC机、PLC课程设计指导书、《西门子S7-1200编程和应用》
三、 设计完成后提交文件和图表
硬件示意图；端子分配图；
设计程序；设计中碰到问题，处理方法；
试验结果；设计心得。
四、 进程安排
资料查阅和学习讨论；设计及调试；结果验收及答辩。
五、 关键参考资料
[1] 刘华波、刘丹、赵岩岭、马艳、山炳强，西门子S7-1200PLC编程和应用，机械工业出版社 .

目 录

摘 要 - 1 -
一、基础题 - 2 -
1. 1天塔之光 - 2 -
1.1.1设计要求 - 2 -
1.1.2设计思绪 - 2 -
1.1.3部分程序梯形图 - 3 -
1.2PLC控制电机正反转 - 4 -
1.2.1设计要求 - 4 -
1.2.2设计思绪 - 4 -
1.2.3电路接线图 - 5 -
1.2.4程序梯形图 - 5 -
二、组合题 PLC 实现多液体自动混合控制 - 6 -
2.1设计要求 - 6 -
2.2设计思绪及步骤图 - 6 -
2.3 试验器材 - 7 -
2.4 I/O分配 - 8 -
2.5 程序梯形图 - 8 -
2.6 设计中碰到问题，处理方法 - 12 -
2.7试验效果图 - 13 -
三、课程设计总结 - 14 -
参 考 文 献 - 14 -

摘 要
本课程设计为基于PLC多个液体混合控制系统，是以控制三种液体混合装置为例，将三种液体按一定百分比混合，在电动机搅拌后并加热到一定温度才能将混合液体排出装置，并形成自动循环状态。多个液体混合控制系统设计考虑到其动作连续性和各个被控设备之间相互关联性，针对不一样工作状态，进行对应动作控制输出，从而实现多个液体混合控制系统从第一个液体加入到混合完成排出为一个在周期控制程序。此次课程设计汇报以多个液体混合控制系统为中心,对设计要求、设计步骤、IO口分配和梯形图设计等做出了具体汇报。此次设计采取西门子企业S7-1200系列PLC去实现设计要求。
关键词 PLC 多液体混合控制 西门子

一、基础题
1. 1天塔之光
1.1.1设计要求
(1) 依据实际生活中对天塔之光运行控制要求，利用可编程控制器强大功效，实现模拟控制。
(2) 闭合“开启”开关，指示灯按以下规律循环显L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L2、L3、L4→L5、L6、L7、L8→L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L8→L1、L7→L1、L6→L1、L5→L1、L2、L8→L1、L3、L7→L1、L4、L6→L1、L2、L3、L4→L1、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1。
(3) 关闭“开启”开关，天塔之光控制系统停止运行。
(4) 要求触摸屏画上灯后同时显示。
1.1.2设计思绪
(1) 打开开启开关，开启保持型接通延时定时器，即TONR定时器，将ET端子数据存放在某一区域。
(2) 利用比较指令，按题目要求，分别在要求时间段控制各个小灯亮灭。
(3) 达成要求时间，使定时器复位重新计数，从而达成程序循环运行。
(4) 绘制跟画面，并为其分别给予IO变量，使其和实物装置同时显示。
1.1.3部分程序梯形图

1.2PLC控制电机正反转
1.2.1设计要求
利用 PLC 实现对电机正反转控制，要求有开启、停止按钮。系统开启后，能够经过按钮分别控制电机正、反转，而且要延时15S切换。比如系统正转时，按下反转按钮后，电机延时 15S后反转开启。
1.2.2设计思绪
(1) 经过开启开关和多个常闭开关，在打开开启开关后使电机正转输出端子得电从而控制电机正转，并使电机正转自锁。
(2) 打开反转按钮，使反转程序接通，并关断正转程序，经5S延时接通定时器，使电机反转输出端子得电，控制电机反转。
(3) 关断电机反转按钮，使电机正转输出端子经5s延时接通定时器后得电从而再次控制电机正转。
1.2.3电路接线图

1.2.4程序梯形图

二、组合题 PLC 实现多液体自动混合控制
2.1设计要求
(1) 总体控制要求：如面板图所表示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门和混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、 YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。实现三种液体混合，搅匀，加热等功效。三相异步电动机和搅拌电机同时运转、停止。
(2) 打开“开启”开关，装置投入运行时。首先液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。然后液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面抵达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面抵达SL2 时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。液面抵达SL1时，关闭液体C阀门。
(3) 搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。当混合液体在7秒内达成设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作7秒后停止搅动；当混合液体加热7秒后还没有达成设定温度，加热器继续加热，当混合液达成设定温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。
(4) 搅匀结束以后，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，再经过N秒，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
(5) 关闭“开启”开关，在目前混合液处理完成后，停止操作。
(6) 数码管显示加热器加热时间。
(7) PLC 某DA输出端，每个3V，循环输出1V、3V、5V。
(8) N 秒由某电压值决定，当电压大于零小于2V时，N=2，当电压值大于2V小于10V时，N=4。
(9) TP7OO 同时含有对应开启、停止、传感器状态、指示灯状态等等
2.2设计思绪及步骤图
(1) 打开“开启”开关，经10s接通延时定时器，关闭排液阀，同时打开阀门A通入A液体，再依据液面传感器，利用复位指令依次打开或关闭B阀门和C阀门。
(2) 当全部液体流入装置以后达成指定液面，SL1液面传感器得电，关闭C阀门，同时打开电机和加热器进行加热搅拌，由数码管统计加热时间。数码管功效经过给加计数器一个1Hz脉冲而且由“MOVE”指令移位来实现。
(3) 当加热器加热到要求温度，温度传感器T得电，此时将加热器复位来关闭加热器，同时由7s接通延时定时器控制电机复位停止搅拌而且打开排液阀进行排液。
(4) 经过加计数器、“MOVE”指令和比较指令控制PLCDA输出端按要求间隔3s循环输出1、3、5V电压。其电压输出值由“MOVE”指令实现。比如当IN端输入值为2765时输出电压为1V。再由此DA端输出电压和比较指令，决定排液阀排液2s后关断还是排液4s后关断。
(5) 当排液阀关断，系统自动运行下一个周期。其中，“开启”开关只控制第一个程序段，若中途关闭开关，需要经装置处理完全部液体后系统才会完全停止运行。
(6) 最终处理TP700面板，绘制跟画面图，而且给予各个位置IO变量，设置其动画，使其和装置同时显示。
开启
排液
注入液体A
SL3=1?
注入液体B
SL2=1?
注入液体C
SL1=1?
加热搅拌
T=1?
排液
N

Y

N

N

N

Y

Y

Y

设计步骤图
2.3 试验器材
(1) S7-1200PLC试验台；
(2) PC机；
(3) 导线；
(4) 8P以太网线通讯编程电缆；
(5) 万用表。
2.4 I/O分配
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号（面板端子）
功效说明
1
I0.1
SD
开启
2
I0.2
SL3
液位传感器SL3
3
I0.3
SL2
液位传感器SL2
4
I0.4
SL1
液位传感器SL1
5
I0.5
T
温度传感器T
6
Q0.0
YV1
进液阀门A
7
Q0.1
YV2
进液阀门B
8
Q0.2
YV3
进液阀门C
9
Q0.3
YV4
排液阀门
10
Q0.4
YKM
搅拌电机
11
Q0.5
H
加热器

2.5 程序梯形图

2.6 设计中碰到问题，处理方法
(1) 输出口坏了，造成无输出，经重新定义IO变量，更换其它输出口，终正常输出；
(2) 程序正常，但实物输出不对，经过万用表检测，是线断了，经更换新线，输出正常；
(3) 模拟量无法输出要求电压，经查阅教材，修改程序模数值，最终DA输出端按要求输出电压；
(4) 三相电保险管炸裂，更换新保险管，而且经检测接线无误后再开启三相电源开关。
2.7试验效果图

多液体混合控制试验效果图1

多液体混合控制试验效果图2
三、课程设计总结
为期两周PLC课程设计结束了。这次课程设计是对对自己日常课堂所学知识检阅。经过这两周时间，使我学到了很多知识，巩固了课堂上所讲各个关键点难点，而且学到了很多扩展知识，使我明白了知识全方面性和关键性。不过程序方面还有很多不足之处，让我感觉到自己知识有限，还需不停拓展自己知识面。
即使过程中碰到了很多困难，但经过自己努力查阅资料而且经老师点拨，最终克服了各个难关，让程序按要求运行。这使我感觉到自己其实有很大潜力，只要相信自己，一步一个脚印，扎扎实实去学习工作，一定会完成自己心中目标！

参 考 文 献
[1] 王永华，现代电气控制及PLC应用技术，北京：北京航空航天大学出版，；
[2] 王淑英，S7-1200西门子PLC基础教程，北京:人民邮电出版社，；
[3] 连德春. 电气控制和PLC应用技术研究[J]. 南方农机,；
[4] 郁汉琪, 机床电气及可编程控制器试验，北京：高等教育出版社, ；
[5] 彭少海. 电气控制和PLC应用技术分析[J]. 科技风,；
[6] 电控和PLC课程设计指导书，。

成绩评定表
平时成绩
答辩成绩
汇报成绩
总成绩