PLC的液体混料装置控制系统与组态王仿真
目录
引 言 1
一、混料罐控制系统方案设计 3
（一）方案设计原则 3
（二）系统的总体设计要求 3
（三）总体结构设计方案 3
（四） 控制对象分析 4
二、混料罐控制系统的硬件设计 4
（一）PLC的I/O点分配 4
（二）PLC的系统接线图 5
三、混料罐控制系统的软件设计 6
（一）分析控制要求 6
（二）系统状态转移图 6
（三）液体混料罐装置状态转移图 7
（四）梯形图执行原理分析 7
（五）系统指令表 9
四、混料罐控制系统组态仿真 10
（一) 人机界面设计 10
（二）监控主界面 11
（三）变量设置 11
（四）动画连接 12
（五）模拟仿真过程图 13
结 论 15
谢 辞 16
参考文献 17
引 言
为了实现产品质量的大大提高，生产周期的有效缩短，以满足产品日益更新的要求，企业逐渐调整产品生产的发展方向：（1）有效缩短产品的生产周期；（2）有效控制其生产成本；（3）使产品的质量得以有效提高。其实在不少行业（如制药、化工及炼油行业等）中，都会涉及到两种或两种以上的液体混合工序，该工序已逐渐成为产品生产过程中的一个重要环节。然而，在这些行业之中，经常会出现一些有毒、腐蚀性较强或易燃易爆的物质，导致其工作环境变得极其恶劣，是工人的现场操作难度大大增加，甚至无法进行。除此之外，产品的生产过程中，通常会提出如下要求：一、确保混合的精确度；二、混合过程必须能加以控制，而且具有一定的可靠性，正因如此，无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
论是人工操作，还是半自动化控制的难度都大大增加。
为了有效解决这一问题，特别是某些中小企业为了有效控制整个液体混合过程，以顺利实现液体混合的目标，不少学者开始对液体混合自动化进行研究，但在研究过程中，我们首先面临的一个大难题，便是要寻找一种合适的自动配料。通过对工业生产过程中PLC的研究，我们不仅可以明确各个企业可编程控制器的型号，了解其工作的基本原理，同时还可以充分把握其编程方式。在工业领域（特别是化学工业领域），我们可以充分了解多种液体混合装置的控制过程，进而将自身所学知识运用于现实中的各个领域。
随着计算机的研发，实现大规模工业自动化的可能性大大增加。早在1968年的时候，美国的通用汽车（GM）公司就制定了一套公开的招标方案，试图将继电器及计算机技术的优势有机地结合在一起，并充分简化计算机的编程和程序输入方式，进而借助“自然语言”编程方式，研发出一种全新的继电器，使其在工业领域得以通用。如此一来，人们便可以在不利用复杂的计算机编程的情况下，方便地使用这种继电器。美国数字设备（DEC）公司首先响应了这一方案，并顺利中标。其实，早在1969年的时候，该公司便已经研制出首台符合招标标准的工业控制器，这种控制器被称之为“可编程逻辑控制器（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER，简称“PLC”或“PC”）”，在GM公司的汽车自动装配线实验过程中，发挥了极大的作用。PLC凭借自身具备的以下优势：一、自动化程度高；二、设计周期短；三、可靠性好；四、使用和维护过程都相对简便，而受到国内外一系列厂商及工程技术人员的青睐。从此，投入PLC生产的厂商与日俱增。尤其是在PLC的生产过程中，投入了微处理器及大规模的集成电路，使其具备的功能得以不断增强，产品的质量得以大大提高。
因基于PLC的控制系统拥有模块化的结构，具备了可维护性和可移植性的特征，因此，我们利用它来代替传统的控制系统（通常由继电器、单片机等构成），以实现生产、管理自动化水平的有效提升，从而促进生产效率、产品质量及使用寿命的大大提高。正因如此，这种控制系统具备了广阔的发展前景。利用PLC来控制开关量的实例并不少见，尤其是在机械、化工、冶金、铁路、纺织等行业，它更是必不可少的。而利用PLC来代替传统继电器控制的实例主要见于以下各方面的逻辑控制过程：（1）机床电控；（2）印刷机械；（3）自动化仓库；（4）生产流水线；（5）灯光照明；（6）食品加工；（7）电梯；（8）液体混合自动配料系统。在本文的设计中，主要将PLC运用于两种液体混合灌装设置的控制过程，是理论与实践的一种有机结合。
一、 混料罐控制系统方案设计
（一） 方案设计原则
本文的设计是在严格参照思想工艺流程的基础上完成的，它不仅为设备的安装及运行，乃至其保护和检修过程提供相关服务，并根据国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号(GB4728）及其他相关标准和规范来完成设计的编写。设计原则主要包括：工作条件；电气控制线路的有关资料，我们应在确保系统的安全性、稳定性、可靠性及快速性的基础上，尽可能降低设备成本，在考虑到合理、合用的同时，切实考虑到它的经济性。在元器件型号及方案选择过程中，我们更倾向于新产品和新技术。在控制方面，实现了人工——自动控制、模拟——微机控制的转变；在功能方面，也得以日益完善，当初只有单一的功能，而如今具备了多种功能。
对本课题而言，液体混合系统，其实是大规模控制系统的一种有效升级。在设计新控制装置的过程中，我们必须综合考虑现有的设备和其工艺现况，并充分利用原有系统中的一些元器件。在改造系统人机交互方式时，应确保改造前后操作模式的相似性，唯有如此，操作人员才能快速掌握。从企业的改造要求来看，在新控制系统的研发过程中，应切实做好开关量和模拟量的处置工作。一般情况下，我们会对系统提出如下要求：1.具备较高的可靠性；2.其交互页面较为友好；3.具备良好的分析汇总及数据存储能力。
要使液体混合控制系统的设计得以顺利完成，就必须综合考虑以下两个问题：1.如何实现个电磁阀的开关问题；2.如何实现对电动机启动的控制问题。在此，我们就以上述问题为出发点，寻找一种有效的方法来明确系统方案。
（二）系统的总体设计要求
1.通过本设计，要实现的目标主要在于：有效控制混料罐的加料、混料及出料过程。
2.在设计过程中，本文运用的是液位H、I、L3个传感器，对搅拌机和3个电磁阀门进行有效控制，进而实现对液体A、B进入和混合液体排出的控制。
（三）总体结构设计方案
如下图1-1所示：（1）H为高液位传感器；I为中液位传感器；L为低液位传感器，它们在液位被淹没的情况下接通；（2）Q1控制的是液体A的电磁阀；Q2控制的是液体B的电磁阀；Q3控制的是混合液体的电磁阀。
从整个混料罐的工作流程来看，它一共包括五个工作步骤：（1）初始态；（2）液体A入罐；（3）液体B入罐；（4）对液体A、B进行搅拌；（5）出液（混合液体）。
2.输入、输出设备及控制要求的分析
1) 起动操作。以系统的控制要求为依据，我们可将系统的工作步骤细分如下。
第一步：初始准备，打开出液阀Q2，进行放液操作，维持时间80秒。
第二步：将起动按钮SB1按下，打开进液阀Q0，液体A被注入。
第三步：I动作，将进液阀Q1打开，液体B被注入。
第四步：H动作，搅拌电动机M进入工作状态，对两种液体进行搅拌，维持时间30秒。
引 言 1
一、混料罐控制系统方案设计 3
（一）方案设计原则 3
（二）系统的总体设计要求 3
（三）总体结构设计方案 3
（四） 控制对象分析 4
二、混料罐控制系统的硬件设计 4
（一）PLC的I/O点分配 4
（二）PLC的系统接线图 5
三、混料罐控制系统的软件设计 6
（一）分析控制要求 6
（二）系统状态转移图 6
（三）液体混料罐装置状态转移图 7
（四）梯形图执行原理分析 7
（五）系统指令表 9
四、混料罐控制系统组态仿真 10
（一) 人机界面设计 10
（二）监控主界面 11
（三）变量设置 11
（四）动画连接 12
（五）模拟仿真过程图 13
结 论 15
谢 辞 16
参考文献 17
引 言
为了实现产品质量的大大提高，生产周期的有效缩短，以满足产品日益更新的要求，企业逐渐调整产品生产的发展方向：（1）有效缩短产品的生产周期；（2）有效控制其生产成本；（3）使产品的质量得以有效提高。其实在不少行业（如制药、化工及炼油行业等）中，都会涉及到两种或两种以上的液体混合工序，该工序已逐渐成为产品生产过程中的一个重要环节。然而，在这些行业之中，经常会出现一些有毒、腐蚀性较强或易燃易爆的物质，导致其工作环境变得极其恶劣，是工人的现场操作难度大大增加，甚至无法进行。除此之外，产品的生产过程中，通常会提出如下要求：一、确保混合的精确度；二、混合过程必须能加以控制，而且具有一定的可靠性，正因如此，无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
论是人工操作，还是半自动化控制的难度都大大增加。
为了有效解决这一问题，特别是某些中小企业为了有效控制整个液体混合过程，以顺利实现液体混合的目标，不少学者开始对液体混合自动化进行研究，但在研究过程中，我们首先面临的一个大难题，便是要寻找一种合适的自动配料。通过对工业生产过程中PLC的研究，我们不仅可以明确各个企业可编程控制器的型号，了解其工作的基本原理，同时还可以充分把握其编程方式。在工业领域（特别是化学工业领域），我们可以充分了解多种液体混合装置的控制过程，进而将自身所学知识运用于现实中的各个领域。
随着计算机的研发，实现大规模工业自动化的可能性大大增加。早在1968年的时候，美国的通用汽车（GM）公司就制定了一套公开的招标方案，试图将继电器及计算机技术的优势有机地结合在一起，并充分简化计算机的编程和程序输入方式，进而借助“自然语言”编程方式，研发出一种全新的继电器，使其在工业领域得以通用。如此一来，人们便可以在不利用复杂的计算机编程的情况下，方便地使用这种继电器。美国数字设备（DEC）公司首先响应了这一方案，并顺利中标。其实，早在1969年的时候，该公司便已经研制出首台符合招标标准的工业控制器，这种控制器被称之为“可编程逻辑控制器（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER，简称“PLC”或“PC”）”，在GM公司的汽车自动装配线实验过程中，发挥了极大的作用。PLC凭借自身具备的以下优势：一、自动化程度高；二、设计周期短；三、可靠性好；四、使用和维护过程都相对简便，而受到国内外一系列厂商及工程技术人员的青睐。从此，投入PLC生产的厂商与日俱增。尤其是在PLC的生产过程中，投入了微处理器及大规模的集成电路，使其具备的功能得以不断增强，产品的质量得以大大提高。
因基于PLC的控制系统拥有模块化的结构，具备了可维护性和可移植性的特征，因此，我们利用它来代替传统的控制系统（通常由继电器、单片机等构成），以实现生产、管理自动化水平的有效提升，从而促进生产效率、产品质量及使用寿命的大大提高。正因如此，这种控制系统具备了广阔的发展前景。利用PLC来控制开关量的实例并不少见，尤其是在机械、化工、冶金、铁路、纺织等行业，它更是必不可少的。而利用PLC来代替传统继电器控制的实例主要见于以下各方面的逻辑控制过程：（1）机床电控；（2）印刷机械；（3）自动化仓库；（4）生产流水线；（5）灯光照明；（6）食品加工；（7）电梯；（8）液体混合自动配料系统。在本文的设计中，主要将PLC运用于两种液体混合灌装设置的控制过程，是理论与实践的一种有机结合。
一、 混料罐控制系统方案设计
（一） 方案设计原则
本文的设计是在严格参照思想工艺流程的基础上完成的，它不仅为设备的安装及运行，乃至其保护和检修过程提供相关服务，并根据国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号(GB4728）及其他相关标准和规范来完成设计的编写。设计原则主要包括：工作条件；电气控制线路的有关资料，我们应在确保系统的安全性、稳定性、可靠性及快速性的基础上，尽可能降低设备成本，在考虑到合理、合用的同时，切实考虑到它的经济性。在元器件型号及方案选择过程中，我们更倾向于新产品和新技术。在控制方面，实现了人工——自动控制、模拟——微机控制的转变；在功能方面，也得以日益完善，当初只有单一的功能，而如今具备了多种功能。
对本课题而言，液体混合系统，其实是大规模控制系统的一种有效升级。在设计新控制装置的过程中，我们必须综合考虑现有的设备和其工艺现况，并充分利用原有系统中的一些元器件。在改造系统人机交互方式时，应确保改造前后操作模式的相似性，唯有如此，操作人员才能快速掌握。从企业的改造要求来看，在新控制系统的研发过程中，应切实做好开关量和模拟量的处置工作。一般情况下，我们会对系统提出如下要求：1.具备较高的可靠性；2.其交互页面较为友好；3.具备良好的分析汇总及数据存储能力。
要使液体混合控制系统的设计得以顺利完成，就必须综合考虑以下两个问题：1.如何实现个电磁阀的开关问题；2.如何实现对电动机启动的控制问题。在此，我们就以上述问题为出发点，寻找一种有效的方法来明确系统方案。
（二）系统的总体设计要求
1.通过本设计，要实现的目标主要在于：有效控制混料罐的加料、混料及出料过程。
2.在设计过程中，本文运用的是液位H、I、L3个传感器，对搅拌机和3个电磁阀门进行有效控制，进而实现对液体A、B进入和混合液体排出的控制。
（三）总体结构设计方案
如下图1-1所示：（1）H为高液位传感器；I为中液位传感器；L为低液位传感器，它们在液位被淹没的情况下接通；（2）Q1控制的是液体A的电磁阀；Q2控制的是液体B的电磁阀；Q3控制的是混合液体的电磁阀。
从整个混料罐的工作流程来看，它一共包括五个工作步骤：（1）初始态；（2）液体A入罐；（3）液体B入罐；（4）对液体A、B进行搅拌；（5）出液（混合液体）。
2.输入、输出设备及控制要求的分析
1) 起动操作。以系统的控制要求为依据，我们可将系统的工作步骤细分如下。
第一步：初始准备，打开出液阀Q2，进行放液操作，维持时间80秒。
第二步：将起动按钮SB1按下，打开进液阀Q0，液体A被注入。
第三步：I动作，将进液阀Q1打开，液体B被注入。
第四步：H动作，搅拌电动机M进入工作状态，对两种液体进行搅拌，维持时间30秒。
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