PLC课程设计题目：液体混合装置的PLC控制学号： P091812925 姓名：谢海波专业班级： 09级电气工程及其自动化3班学院：电气工程学院指导教师：周志文老师液体混合装置的PLC控制摘要：PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。
随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。
它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。
本文详细介绍了系统的硬件设计、软件设计。
其中硬件设计包液体混合装置的电路框图、输入/输出的分配表及外部接线；软件设计包括系统控制的梯形图、指令表及工作过程。
在本装置设计中，液面传感器和电阀门以及搅动电机采用相应的钮子开关和发光二极管来模拟。
整个程序采用结构化的设计方法, 具有调试方便, 维护简单, 移植性好的优点。
关键词：PLC，液位传感器，液体混合装置，定时器1概述1.1 PLC简介可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC，目的是用来取代继电器。
以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。
提出PLC 概念的是美国通用汽车公司。
PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。
根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。
70年代中期以后，PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。
国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。
目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。
可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。
①可靠性高，抗干扰能力强；②编程直观、简单；③适应性好；④功能完善，接口功能强。
1.2 PLC基本工作原理PLC工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。
输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。
在此期间，CPU按照I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
这时，才是PLC的真正输出。
2 本设计主要内容2.1 设计要求（1）控制要求：本设计装置需要控制的元件有：其中SL1、SL2、SL3为液面传感器，液面到达该位置是传感器接通；YV1、YV2、YV3、YV4为电磁阀，M为搅拌机。
（2）初始状态：装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液打开20秒将容器放空后关闭。
（3）启动操作：按下启动按钮SB1，液体装置开始按以下顺序工作：a：液体A阀门YV1通电打开，A液体流入容器，液位上升。
b：当液位高度到达SL2时，液位传感器SL2接通，此时电磁阀YV1断电关闭,而电磁阀YV2通电打开，液体B流入容器，电动机开始搅拌。
c: 搅拌1min后，电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3自动打开，放出混合后的液体。
d: 当液位高度下降到SL3后，SL3由接通变为断开，再延时20s，容器放空，电磁阀YV3断电关闭，并自动开始新的工作周期。
此外，该液体混合装置在按下停机按钮SB2时，要求不要立即停止而是将停机信号记忆下来，直到完成一个工作循环才停止工作。
特殊情况：如果在电动机开始搅拌计时1min内液面高度达到SL1的位置，电动机停止搅拌并发出警报和蜂鸣声，废液阀门YV4通电打开放出废液，等待人工操作后才能重新启动。
2.2设计思路本设计装置需要控制元件有：液面传感器，电磁阀，搅拌机。
其中液面传感器用钮子开关模拟，当按下按钮时表示对应液位传感器接通，表示容器液位已经到达该位置。
启动和停止按钮用动合开关模拟，液体A阀门、液体B阀门和混合液体的阀门的开关与闭合以及搅拌电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。
当需要启动该装置时，必须要按启动按钮SB1，从而该装置会循环工作，当需要停止时，按下停止按钮SB2。
3 基于PLC液体混合装置的硬件设计3.1 液体混合器总体结构图3-1是液体混合装置的工作示意图，用于将两种液体按一定的比例进行充分混合。
图3-1 液体混合装置的工作示意图本设计装置需要控制的元件有：其中SL1、SL2、SL3为液面传感器，液面到达该位置是传感器接通；YV1、YV2、YV3、YV4为电磁阀，M为搅拌机。
在该混合液体装置中，需要完成两种液体的进料、混合、卸料的功能。
YV1控制液体A在容器中的注入量，YV2控制液体2在容器中的注入量。
YV3的作用是在液体A，B在容器内搅拌完毕后导出，使之进入下一个环节操作。
液面传感器分别为SL1，SL2，SL3用于测量加入的液体的量。
整个系统根据工艺流程的特点和环保的要求，液体从装置的上方按顺序流入，可循环进行。
3.2 液体混合器PLC接线图图3-2 PLC的接线图如图3-2所示，PLC外部接线图左边一排为输入，其中X0，X1，X2，X3，X5分别与SL1，SB1，SL2，SL3，SB2相连,右边一排为输出，其中Y0，Y1，Y2，Y3,Y4,Y5分别与YV1，YV2，KM,YV3,YV4,和LH（报警灯)，FM(蜂鸣器)相连。
起停按钮SB1、SB2分别与主机的X1、X5相连，液面传感器SL1,SL2, SL3分别与主机的输入点X0、X2、X3相接，液体A阀门、液体B阀门、搅拌机,混合液体阀门YV1、YV2、KM、YV3，分别与主机的输出点Y0、Y1、Y2、Y3相连。
具体工作过程如下：按下启动按钮SB1，液体A阀门打开，A指示灯Y0亮，液体A流入容器。
当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门，按下操作面板上的钮子开关SL2时，A指示灯Y0灭，B指示灯Y1亮，同时混合阀指示灯Y2亮。
此时搅匀电机开始搅匀。
搅拌1分钟后，电动机M停止搅拌，这时混合液体阀打开，混合液体阀指示灯Y3亮。
当液位高度下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再延时20s，电磁阀YV3断电关闭，容器放空，混合液阀门关闭，并自动开始新的工作周期。
按下停止按钮SB2，在当前的混合液体操作完成后，才停止工作（停在初始状态上）。
如果在电动机开始搅拌计时1min内液面高度已经达到了SL1的位置，电动机停止搅拌并发出警报和蜂鸣声，此时Y4、Y5指示灯亮。
3.3液体混合器I/O地址分配表表3-3输入/输出地址分配表I O输入点地址功能输出点地址功能X0 SL1液位传感器Y0 打开电磁阀YV1 X1 SB1启动按钮Y1 打开电磁阀YV2 X2 SL2液位传感器Y2 搅拌电动机接触器KM X3 SL3液位传感器Y3 混合液体电磁阀YV3 X5 SB2停止按钮Y4 打开废液电磁阀YV4Y5 警报器、蜂鸣器电磁阀4 基于PLC可编程器的程序设计4.1液体混合器系统状态转移流程图液体混合器系统状态转移流程图如图4-1所示：4.2液体混合器的梯形图图4-2系统控制梯形图梯形图分析：1.初始状态当装置投入运行时，进液阀YV1、YV2关闭，混液阀YV3 打开20秒后将容器中的液体放空后关闭。
2.启动操作按下启动按钮SB1，液体装置开始按以下顺序工作：电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器；液位到达SL2时，液位传感器SL2接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电打开，液体B流入容器，同时启动电动机M搅拌1min；搅拌1min后，电磁阀YV2关闭，同时电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3自动打开，放出混合。
液位下降到SL1后，再延时20s，电磁阀YV3断电关闭，并自动开始新的工作周期。
此外，该液体混合装置在按下停机按钮SB2时，在当前的混合液操作完毕后，才停止操作（停在初始状态上）；当加入液体B时液位已经到达SL1，此时为不正常运行状态，废弃液电磁阀YV4打开，同时报警灯点亮、蜂鸣器发出报警信号，提醒工作人员检修，此时按下SB2可停止运行。
五总结本文根据液体混合装置的PLC控制要求，结合PLC的工作原理详细介绍了系统的硬件设计、软件设计。
其中硬件设计包液体混合装置的电路框图、输入/输出的分配表及外部接线；软件设计包括系统控制的梯形图、指令表及工作过程。
阐述了液体混料罐的自动控制，不仅实现了液体进料、混料、出料的自动控制的基本要求，而且在基本要求的基础上还设计了当液体的液位高度不满足要求时需要做的处理。
