【正文】 。使得可編程序控制器能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)過程的各個(gè)領(lǐng)域，可編程序控制器已完全取代了傳統(tǒng)的邏輯控制裝置，模擬量儀表控制裝置和以小型機(jī)為核心的DDC（直接數(shù)字控制）控制裝置。軟件開發(fā)有自診斷程序，程序存儲(chǔ)開始使用EPROM?？删幊绦蚩刂破鲉柺烙?0世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)的可編程序控制器功能都很簡單，只有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能；硬件方面用于可編程序控制器的集成電路還沒有投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，CPU以分立元件組成；存儲(chǔ)器為磁心存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量有限；用戶指令一般只有二三十條，還沒有成型的編程語言；機(jī)型單一，沒有形成系列。2. 可編程控制器 可編程控制器的發(fā)展可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC。采用通用計(jì)算機(jī)控制，盡管可以達(dá)到控制精度，但成本高，對(duì)工作環(huán)境要求高，對(duì)現(xiàn)場操作人員要求也高。⑥ A/D轉(zhuǎn)換器：選用西門子四通道模擬量輸入模塊S7300，用于將采集到的現(xiàn)場液位數(shù)據(jù)傳送給PLC。② 電磁閥：選用DF 2型二位二通（常閉）電磁閥，用來控制進(jìn)料及出料時(shí)液體的流動(dòng)。 液體攪拌系統(tǒng)組成為實(shí)現(xiàn)液位的采樣、自動(dòng)控制，系統(tǒng)必須包括硬件部分和軟件部分。圖11 系統(tǒng)控制框圖根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程整個(gè)液體攪拌控制系統(tǒng)過程可分成多個(gè)階段：基本液位控制過程、模擬量信號(hào)采集、報(bào)警指示。根據(jù)上述構(gòu)想，決定采用可編程控制器（PLC）、電磁閥、泵、電機(jī)以及液位變送器進(jìn)行設(shè)計(jì)。液體攪拌系統(tǒng)由原料罐，混料罐，出料罐組成。系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，靈活性強(qiáng), 還具有在線修改功能，可滿足不同的生產(chǎn)工藝要求。基于PLC構(gòu)成的用于兩種液體自動(dòng)混合、自動(dòng)攪拌和自動(dòng)放料系統(tǒng)的控制目標(biāo)、硬件組成、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)功能，能模擬顯示液體攪拌系統(tǒng)的全部工作過程。基于PLC的工業(yè)攪拌過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著PLC等許多處理器的發(fā)展，自動(dòng)控制模式的電動(dòng)機(jī)的數(shù)量越來越多。系統(tǒng)硬件主要由S7300可編程控制器、電磁閥、泵以及液位變送器等組成，編程軟件采用采用西門子編程軟件STEP7。關(guān)鍵字：PLC，液體攪拌系統(tǒng)，液位變送器，電磁閥 DESIGN OF INDUSTRIAL MIXING PROCESS CONTROL SYSTEM BASED ON PLC ABSTRACT With the development of PLC, there are more and more automatic control electromotor. The traditional way of controlling can not meet the needs of enterprise production for its in low efficiency and low productivity. This paper introduces the rational application of SIEMENS PLC in the automatic control system of liquid mixer. PLCbased liquid position for the two automixing, automatic mixing and automatic discharge system, control objectives, hardware ponents, software design and system capabilities of liquid mixing system simulation show that all the work process. The System hardware is mainly formed by the S7300 programmable logic controller, electromagnetic valve, pump and liquid location sensor, programming software using Siemens STEP7. The System through the liquid location sensor collected level information to Siemens PLC and then the PLC deal with onsite data, and sending corresponding control mand to plete the system of automatic control. At last system is realized the munication between PLC and the upper puter by using the connection of system not only has high automation level and great mobility but also can alter the parameter on line, it can use in kinds of liquid location control systems.Key words: PLC，liquid mixing system，liquid location sensor，electromagnetic valve目 錄1. 緒論 1 液體攪拌系統(tǒng)的簡介 1 液體攪拌系統(tǒng)組成 2 PLC在液體攪拌系統(tǒng)中的應(yīng)用 22. 可編程控制器 4 可編程控制器的發(fā)展 4 PLC技術(shù)發(fā)展概況 5 可編程控制器在我國的發(fā)展 6 PLC的分類 7 PLC的工作原理 8 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的要點(diǎn) 10 可編程控制器基本特點(diǎn) 11 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)及抗干擾分析 13 干擾源及干擾一般分類 14 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源 14 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì) 17 主要抗干擾措施 17 西門子S7300可編程控制器簡述 18 SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成 18 SIMATIC S7300的組成 19 S7300的擴(kuò)展能力 20 S7300模塊地址的確定 20 S7—300式 PLC的CPU簡介 213．控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 24 系統(tǒng)工業(yè)流程 24 液位變送器的選擇 24 電磁閥的介紹 25 電磁閥的分類及特點(diǎn) 25 電磁閥的選擇 26 接觸器及選用 27 接觸器的分類和結(jié)構(gòu) 28 接觸器的工作原理及選用 28 中間繼電器 29 PLC選型 30 系統(tǒng)主電路工作原理 31 系統(tǒng)控制電路工作原理 324．控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 34 PLC編程軟件STEP7 34 PLC控制流程 35 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 35結(jié)論 43致謝 44參考文獻(xiàn) 451. 緒論 液體攪拌系統(tǒng)的簡介目前，我國的液體攪拌系統(tǒng)大部分采用傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行控制，這種方法耗能大，浪費(fèi)大，攪拌效果不好，給工廠浪費(fèi)很多資金，同時(shí)對(duì)噪聲污染也很嚴(yán)重。它先將兩種原料送混料罐，然后在混料罐內(nèi)混合，最后，送出料罐出料。為了實(shí)現(xiàn)液體攪拌系統(tǒng)的控制需要，系統(tǒng)使用PLC為控制核心。(1) 基本液位控制過程：按控制要求，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料及出料時(shí)進(jìn)料罐和出料罐的基本液位控制。硬件部分由可編程控制器、液位變送器、電磁閥、電機(jī)、泵、A/D轉(zhuǎn)換器、RS232電纜接口組成。③ 接觸器：選用CJ1020交流接觸器，用于控制電機(jī)、泵。⑦ RS232電纜接口：用于連接PLC及上位機(jī)。采用PLC實(shí)現(xiàn)液體攪拌控制，不但可以對(duì)液體攪拌過程的各個(gè)環(huán)節(jié)精確控制，而且大大降低成本，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，對(duì)現(xiàn)場操作人員的要求也不高。）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。一臺(tái)可編程序控制器最多只能替代200～300個(gè)繼電器組成的控制系統(tǒng)，在體積方面，與現(xiàn)在的可編程序控制器相比，可以說是龐然大物。70年代后期和80年代初期，微處理器技術(shù)日趨成熟，單片微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路開始普遍應(yīng)用。由于聯(lián)網(wǎng)能力增強(qiáng)，既可和上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也可以下掛遠(yuǎn)程I/O，從而組成分布式控制系統(tǒng)（DCS）已無困難。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）研制出第一臺(tái)可編程序控制器PDP14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，PLC由此誕生。 70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。目前PLC朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：(1) 大型網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)通信能力是PLC發(fā)展的一個(gè)主要的方面，向下與多個(gè)智能裝置相連，向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)等相連構(gòu)成特殊的控制任務(wù)。 可編程控制器在我國的發(fā)展我國可編程序控制器的發(fā)展與國際上的發(fā)展有所不同，國際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。1993年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，為我國可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。(1) 根據(jù)點(diǎn)數(shù)和功能進(jìn)行分類 根據(jù)點(diǎn)數(shù)和功能可以分為小型、中型和大型PLC。中型PLC的功能，除完成小型PLC的功能外，還有模擬量控制、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和矩陣等功能。① 整體式PLC是一個(gè)整體，其所有部件均在一個(gè)盒內(nèi)。模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)是1/O模塊及I/O點(diǎn)數(shù)可根據(jù)用戶需要靈活組合，擴(kuò)展能力強(qiáng)、使用方便、便于維修。 PLC的工作原理由于PLC具有比計(jì)算機(jī)更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連的接口，具有更適應(yīng)與控制要求的編程語言，因此，PLC可以被視為是一種特殊的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[3]。當(dāng)按下鍵盤或I/O動(dòng)作后，計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序運(yùn)行，無鍵按下或無I/O動(dòng)作責(zé)則繼續(xù)掃描；PLC則采用循環(huán)掃描的方式，整個(gè)掃描過程分為輸入采樣、內(nèi)部處理、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新4階段。因此，為了理解上的方便，通常忽略內(nèi)部處理階段，而認(rèn)為PLC的工作過程為3個(gè)階段：輸入采樣階段、用戶執(zhí)行階段、輸入刷新階段。在這個(gè)工作周期內(nèi)，這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)變，而且這個(gè)采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行程序時(shí)被執(zhí)行。這里要注意，當(dāng)執(zhí)行控制程序時(shí)，如果程序要求某個(gè)輸出繼電器動(dòng)作，此時(shí)這個(gè)動(dòng)作要求并沒有直接實(shí)時(shí)的傳送到該繼電器，而只是將輸出映像存儲(chǔ)器中代表該繼電器的對(duì)應(yīng)位置“1”，在所有程序段都執(zhí)行完畢后，才將全部程序執(zhí)行后產(chǎn)生的輸出結(jié)果（輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容）一次送到輸出鎖存器。PLC在一個(gè)掃描周期中，輸入掃描和輸出刷新的時(shí)間一般為4ms左右，而程序執(zhí)行時(shí)間可因程序的長度不同而不同。若在一個(gè)掃描周期內(nèi)，輸入刷新之前，輸入的外部輸入信號(hào)狀態(tài)發(fā)生了變化，則此次輸入刷新就有了變化，經(jīng)運(yùn)算處理后，其輸出刷新和輸出的控制信號(hào)也可能有變化。由于干擾一般是脈沖式的、短時(shí)的，只要PLC不是正好工作在輸入刷新階段，就不會(huì)受到干擾的影響，因此，瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作就會(huì)大大減少，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，這是PLC可靠性高的原因之一。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。PLC有多I/O用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè)I/O用電路。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對(duì)應(yīng)的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時(shí)序變換成輸出的時(shí)序。它的出入相關(guān)，不是靠物理過程，不是用線路；而是靠信息過程，用軟邏輯聯(lián)系。正是由于信息的這些特點(diǎn)，決定了PLC的基本特點(diǎn)[4]。它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。可送入程序，送入數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。首先PLC控制邏輯的建立是程序，用程序代替硬件接線。種種控制系統(tǒng)所需的模塊，PLC廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng)，市場上即可購得。對(duì)硬件講，它的配置可變，而且也易于變。內(nèi)部什么線都不要接，只要作些必要的DIP開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶程序就可工作。總之，由于PLC功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人們的想象力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。④ 維修方便：首先PLC工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。所以，PLC出了故障，很易診斷。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。(4) 經(jīng)濟(jì)合算高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是高新技術(shù)生命力之所在。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說明需要控制的器件和設(shè)備就越多。(5) 內(nèi)部寄存器的種類的數(shù)量內(nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。(7) 智能模塊的種類的數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能的模塊。 干擾源及干擾一般分類影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源[5]。 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源(1) 來自空間的輻射干干擾空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上