基于plc200的混合液體控制系統(tǒng)(西門(mén)子)

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1、1概述可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令。并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)，主要由微處理器（CPU）,存儲(chǔ)器（RAM/ROM）,輸入輸出接口（

2、I/O）電路，通信接口及電源組成。PLC基本結(jié)構(gòu)：圖1.1PLC基本結(jié)構(gòu)圖PLC的存儲(chǔ)器分為程序區(qū)，系統(tǒng)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)。程序區(qū)是用于存放用戶程序，存儲(chǔ)器為EEPROM.系統(tǒng)區(qū)用于存放有關(guān)PLC配置的參數(shù)。數(shù)據(jù)區(qū)是S7-200CPU提供的存儲(chǔ)器的特定區(qū)域。它包括輸入映像寄存器，輸出映像寄存器，變量存儲(chǔ)器，內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器，順序控制繼電器存儲(chǔ)器，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器，局部存儲(chǔ)器，定時(shí)器存儲(chǔ)器，計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器，模擬量輸入映像寄存器，模擬量輸出映像寄存器，，累加器，高速計(jì)數(shù)器。數(shù)據(jù)空間是用戶程序執(zhí)行過(guò)程中的內(nèi)部工作區(qū)域。數(shù)據(jù)區(qū)使CPU的運(yùn)行更快，更有效。存儲(chǔ)器為EEPROM和

3、RAM。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，由西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為SIMATICS7-200系列PLC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，并有方便的聯(lián)機(jī)幫助功能。用戶可利用該軟件開(kāi)發(fā)PLC應(yīng)用程序，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。該軟件是SIMATICS7-200用戶不可缺少的開(kāi)發(fā)工具。202系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制要求本裝置為兩種液體混合模擬裝置，SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，液體A、B閥門(mén)與混合液閥門(mén)由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機(jī)，控制要求如下：初始狀態(tài):裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體A、B閥門(mén)

4、關(guān)閉，混合液閥門(mén)打開(kāi)20秒將容器放空后關(guān)閉。啟動(dòng)操作:按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置就開(kāi)始按下列約定的規(guī)律操作：液體A閥門(mén)打開(kāi)，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門(mén)，打開(kāi)液體B閥門(mén)。液面到達(dá)SL1時(shí)，關(guān)閉液體B閥門(mén)，攪勻電機(jī)開(kāi)始攪勻。攪勻電機(jī)工作6秒后停止攪動(dòng)，混合液體閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，再過(guò)2秒后，容器放空，混合液閥門(mén)關(guān)閉，開(kāi)始下一周期。停止操作:按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。液體混合裝置控制的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖：圖2.1液體混合裝置控制

5、的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，啟動(dòng)、停止用動(dòng)合按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，液體A閥門(mén)、液體B閥門(mén)、混合液閥門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉以及攪勻電機(jī)的運(yùn)行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點(diǎn)亮與熄滅來(lái)模擬。2.2選擇PLC型號(hào)20S7-200是一種可編程序邏輯控制器。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制要求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯，計(jì)數(shù)器，定時(shí)器，復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制的目的，緊湊的結(jié)構(gòu)，靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。S7-200PLC主機(jī)的型號(hào)規(guī)格種類(lèi)很多，

6、以適應(yīng)不同需要的控制場(chǎng)合，西門(mén)子公司推出的S7-200CPU22X系列產(chǎn)品有：CPU221模塊，CPU222模塊，CPU224模塊，CPU226模塊，CPU226XM模塊。CPU22X系列產(chǎn)品指令豐富，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。本次課設(shè)選擇的是CPU226模塊。CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16點(diǎn)?？蓭?個(gè)擴(kuò)展模塊。用戶程序存儲(chǔ)器容量為6.6K字，內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制器功能。有兩個(gè)告訴脈沖輸出端和2個(gè)RS-485通信口。具有PPI通信協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由口協(xié)議的通信能力。運(yùn)行速度快，功能強(qiáng)，適用與較高的中小

7、型控制系統(tǒng)。下圖是S7-200PLCCPU226模塊的硬件接線圖和實(shí)物圖：（圖二.1）圖2.2S7-200PLCCPU226模塊的硬件接線圖圖2.3CPU226模塊實(shí)物圖202.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程示意圖下圖為本次“液體混合裝置控制系統(tǒng)的模擬”的設(shè)計(jì)流程圖：初始狀態(tài)啟動(dòng)按鈕按下NY液面達(dá)到SL2閥門(mén)A打開(kāi)，液體A流入N關(guān)閉液體閥門(mén)A，打開(kāi)液體閥門(mén)BY液面達(dá)到SL1N關(guān)閉液體B閥門(mén)，攪勻電機(jī)開(kāi)始攪勻6MIAY6s定時(shí)N停止攪動(dòng)，混合液體閥門(mén)打開(kāi)Y液面下降SL3NSL3由接通變?yōu)閿嚅_(kāi),啟動(dòng)2s計(jì)時(shí)后Y2秒計(jì)時(shí)N混合液閥門(mén)關(guān)閉Y停止按鈕是否按下N20Y圖2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)流

8、程圖2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)I/O分配表下表為本次“液體混合裝