工业自动化实践报告.docx
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工业自动化实践报告
工业自动化实践报告
(2012~2013学年第2学期)
实践课题:
两种液体混合控制监视系统
班别:
姓名:
学号:
指导教师:
时间:
两种液体混合控制监视系统设计
摘要
可编程序控制器简称PLC,是近年来一种发展极为迅速,应用极为广泛的工业控制装置。
它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统,它采用可编程程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。
由于PLC的性能优越,兼具计算机的功能完备,灵活性强,通用性好和继电接触器控制简单易懂,维修方便等优点,形成以微电脑为核心的电子控制设备。
可编程序控制器技术在世界上己广泛应用,成为自动化系统中的基本电控装置PLC在现代工业生产和实际生活中有着广泛的应用,由于可编程控制器(PLC)具有编程梯形图语言易学易懂、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点,现在的工业自动化生产控制多采用可编程控制器来实现。
本次实践首先介绍PLC的产生和发展及应用,以及它的基本功能和特点。
然后鉴于PLC的原理及其优越性,应用PLC控制液体的自动混合,该程序可进行单周期或连续工作,正常工作时,至少完成一个周期,该程序具有一定的防止误动作能力。
本次实践从硬件设计,软件设计,组态触摸屏监控设计等方面进行分析,对西门子S7-200的应用有一定的指导意义。
关键词:
可编程控制器 ,液体混合装置,触摸屏,传感器
目 录
前 言1
第1章液体混合装置的控制的硬件设计3
1.1液体混合装置结构及控制要求3
1.2硬件选用3
第2章液体混合装置的控制的软件设计4
2.1控制要求及分析:
4
2.2两种液体混合装置的输入/输出分配6
2.3两种液体混合装置的输入/输出接线图8
2.4两种液体混合装置的梯形图9
第3章液体混合装置的控制的组态触摸屏监控设计13
3.1组态触摸屏的选择13
3.2组态触摸屏画面监视设计13
3.3触摸屏监控运行出错报警---------------------------------------14
第4章系统常见故障分析及维护14
4.1系统常见故障分析及维护14
4.2系统故障分析及处理15
4.3系统抗干扰性的分析和维护17
总结19
参考文献21
附 录21
前 言
随着科技的发展,PLC的开发与应用把各国的工业推向自动化、智能化。
强大的抗干扰能力使它在工业方面取代了微型计算机,方便的软件编程使他代替了继电器的繁杂连线,灵活、方便,效率高。
本次设计主要是对两种液体混合搅拌机PLC控制系统的设计,在设计中针对控制对象:
三个传感器监视容器液位,设三电磁阀控制液体A、B输入与混合液体输出液位,设搅拌电机M。
搅拌机是一种将两种或多种以上材料搅拌混合的系统,对搅拌机的控制,关系到产品的质量。
工艺流程是:
启动后开阀放出混合液体,10S后关阀,放入液体A至X2液位,关A,放液体B至X3液位,关B,启动搅拌电机M,搅20S后停,开阀放出混合液体,至X1液位后,打开排气阀,延时5S放后关两阀。
运行出错是报警,并停止运行。
本设计采用德国西门子S7系列S7-200PLC以液体混料控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成,软件选用到系统的设计过程(包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等),以及组态触摸屏监控设计,旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。
两种液体的混合,具体控制要求如下
1. 初始状态
装置投入运行时,液体A、B阀门均为关闭状态,混合液阀门打开10s后关闭。
2. 起动操作
按下启动按钮后,装置开始按下列规律运行:
1) 液体A阀门打开,液体A流入容器。
当液面到达X2水位时,关闭液体A阀门,打开液体B阀门。
2)当液面到达高水位X3时,关闭B阀门,搅匀电动机开始搅匀。
3) 搅匀电动机工作20S后停止搅动,混合液体阀门打开,开始放出混合液体。
4) 当液面下降到50时,再过5s后,混合液排气阀门关闭,一个周期结束。
3.报警
当系统发生故障时,报警灯闪烁,停止混合系统运行。
具体控制示意图如下图:
图1-1两种液体混合控制示意图
第2章液体混合装置的控制的硬件设计
2.1液体混合装置结构及控制要求
下图为混合液体控制装置示意图,X2为A液体高度传感器,X3为加入B液体后混合液体高度传感器,X1为剩余50时液面高度传感器,液体A、B与混合液阀由电磁阀Y1、Y2、Y3控制,排气电磁阀由Y5控制,搅拌电动机由Y4电磁阀控制,报警由电磁阀Y6控制,M为搅匀电动机。
图2-1混合液体控制装置示意图
2.2硬件选用
3S7-200PLC结构
S7-200CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中,从而形成了一个功能强大的微型PLC,在下载了程序之后,S7-200将保留所需的逻辑,用于监控应用程序。
,下图为PLC控制液体混合的示意图。
图2-12PLC控制液体混合的示意图
第3章液体混合装置的控制的软件设计
3.1控制要求及分析:
1. 初始状态
装置投入运行时,液体A、B阀门均为关闭状态,混合液阀门打开10s后关闭。
2. 起动操作
按下启动按钮后,装置开始按下列规律运行:
1) 液体A阀门打开,液体A流入容器。
当液面到达X2水位时,关闭液体A阀门,打开液体B阀门。
对1)的分析,由于A液体电磁阀动作两次,分别表示注入A液体和停止A液体的注入,所以为了便于分析,不用停止注入A液体作为注入B液体的顺序开关。
而用初始状态结束作为注入B液体的顺序开关。
2)当液面到达高水位X3时,关闭B阀门,搅匀电动机开始搅匀。
3) 搅匀电动机工作20S后停止搅动,混合液体阀门打开,开始放出混合液体。
对3)的分析:
由于初始状态也有混合液体电磁阀的动作,所以用搅拌结束作为第二次混合液体电磁阀的动作的顺序开关。
4) 当液面下降到50时,再过5s后,混合液排气阀门关闭,一个周期结束。
对4)的分析:
对于排气电磁阀,假设是在液面降到50时,排气阀打开,5S之后,混合液体停止排放,排气阀关闭。
3.报警
当系统发生故障时,报警灯闪烁,停止混合系统运行。
对报警的分析:
停止混合系统运行可视为,停止液体A和液体B的注入。
混合液体排放和排气阀的动作不运行液体混合。
下图为两种液体混合装置的流程图:
图3-1液体混合程序流程图
3.2两种液体混合装置的输入/输出分配
在确定了控制对象的控制任务和选择好PLC的机型后,即可安排输入、输出的配置,并对输入、输出进行地址编号。
分配I/O地址时要注意以下问题:
1、设备I/O地址尽可能连续;
2、相邻设备I/O地址尽可能连续;
3、输入/输出I/O地址分开;
4、每一框架I/O地址不要全部占满,要留有一定的余量,便于系统扩展和工艺流程的改,但不宜保留太多,否则会增加系统成本;
5、充分考虑控制柜与控制柜之间、框架与框架之间、模块与模块之间的信号联系,合理地安排I/O地址,减少它们之间的内部连线。
因此系统输入输出分配如下:
表3-1输入分配表
输入地址
对应元件
对应外部设备
I0.0
SB1
启动按钮
M0.0
SL0
初始状态
M0.1
SL2
A液体注入液位到达状态
M0.2
SL3
B液体注入液位到达状态
M0.3
SL4
搅拌完成状态
M0.4
SL1
混合液体排出至50状态
表3-2输出分配表
输出地址
对应元件
对应外部设备
Q0.1
YV1
A液体电磁阀
Q0.2
YV2
B液体电磁阀
Q0.3
YV3
混合液体电磁阀
Q0.4
YV4
搅拌电磁阀
Q0.5
YV5
排气电磁阀
Q0.6
YV6
报警电磁阀
表3-3定时器分配表
定时器
定时时间
作用
T37
10S
初始状态排放混合液体
T38
20S
搅拌定时
T39
5S
排气定时
T50
2ms
报警闪烁闪烁时间定时
T51
3ms
报警闪烁停止时间定时
3.3两种液体混合装置的输入/输出接线图
图3-2两种液体混合装置的输入/输出接线图
3.4两种液体混合装置的梯形图
图3-3两种液体混合装置的梯形图
其工作过程分析:
1.初始状态
I0.0为启动按钮
Q0.3为混合液体电磁阀
T37为初始状态排放混合液体定时器,定时10S
M0.0为初始状态运行状态
则按下启动按钮,开始排放混合液体,10S后,停止排放。
2.起动操作
Q0.1为A液体电磁阀M0.1为A液体注入液位到达状态
Q0.2为B液体电磁阀
则初始状态完成后,A液体电磁阀打开,注入A液体,到设定液位关闭A液体电磁阀,停止注入A液体,B液体电磁阀打开,开始注入B液体。
M0.2为B液体注入液位到达状态Q0.5为搅拌电磁阀
T38为搅拌定时器,定时20SM0.3为搅拌完成状态
则注入B液体,到设定液位关闭B液体电磁阀,停止注入B液体,搅拌电磁阀打开,开始搅拌混合液体。
20S之后,停止搅拌,混合液体电磁阀打开,排放混合液体,搅拌完成。
M0.4为混合液体排出至50状态Q0.4排气电磁阀
T39为排气定时器,定时5S
则混合液体排出至50时,打开排气电磁阀,5S之后,关闭混合液体电磁阀和排气电磁阀,停止排放混合液体和停止排气。
3报警
SM5.0为I/O口错误监视
T51为报警闪烁停止时间定时器,定时3ms
T50为报警闪烁闪烁时间定时器,定时2ms
Q0.6为报警电磁阀
则运行出错时报警灯闪烁。
则运行出错时,关闭A液体电磁阀,或B液体电磁阀,停止注入液体。
程序结束。
第4章液体混合装置的控制的触摸屏监控设计
4.1触摸屏选择
台达触摸屏(台达人机界面)
4.2触摸屏画面监视设计
(触摸屏监控画面)
1模拟主画面设计
以下画面是利用软件,进行生产车间的模拟画面。
图4-1两种液体混合设计模拟画面
如上图所示,可显示反应罐A注入的A液体的体积,与反应罐B注入的B液体的体积,以及反应罐混合液体体积。
而报警画面可自动跳出。
第4章系统常见故障分析及维护
4.1系统常见故障分析及维护
统故障一般指整个生产控制系统失效的总和,它又可分为PLC内部故障和现场生产控制设备的外部故障两部分。
PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/0模块及相关的网络和外部设备。
现场生产控制设备包括I/O端口和现场控制检测设备,如继电器、接触器、阀门、电动机等。
4.2系统故障分析及处理
4.2.1PLC的I/O端口系统故障分析及处理
PLC最大的薄弱环节在I/0端口。
PLC的技术优势在于其I/O端口,在主机系统的技术水平相差无几的情况下,I/O模块是体现PLC性能的关健部件,因此它也是PLC损坏中的突出环节。
要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响,首先要按照其使用的要求进行使用,不可随意减少其外部保护设备,其次分析主要的干扰因素,对主要干扰源要进行隔离或处理。
4.2.2PLC主机系统内部故障分析及处理
目前PLC的主存储器大多采用可擦写ROM,其使用寿命除了主要与制作工艺相关外,还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。
而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片,故降率已经大大下降。
PLC主机系统容易发生故障的地方一般在电源系统,电源在连续工作,散热中,电压和电流的波
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