【正文】 系統(tǒng)故障的概念 系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為 PLC 故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。對于“雙線圈輸出”，有些PLC 將其視為語法錯(cuò)誤，絕對不允許；有些 PLC 則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出有效；而有些 PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。關(guān) 閉“啟動(dòng)”開關(guān)，在當(dāng)前的混合液處理完畢后，停止操作。然后液體 A 閥門打開，液體 A 流入容器。液面到達(dá) SL1時(shí)，關(guān)閉液體 C 閥門。 輸入、輸出接口電路 是 PLC 與現(xiàn)場 I/O 設(shè)備相連接的部件。 CPU 在很大程度上決定了 PLC 的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存 容量等。 32DI/32DO 數(shù)字量擴(kuò)展模塊降低了 I/O 點(diǎn)數(shù)比較多的系統(tǒng)價(jià)格。 PC Access 是專門為 S7200 設(shè)計(jì)的 OPC 服務(wù)器，支持所有的 S7200數(shù)據(jù)形式和所有的 S7200 協(xié)議，支持多 PLC 連接及標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 客戶機(jī)。 共 38 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ STEP7Micro/WIN 提供包含時(shí)間標(biāo)記和時(shí)間標(biāo)記的事件記錄，以“后進(jìn)先出”的原則存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。 S7200 的輸入（ I）、輸出（ Q）、為存儲(chǔ)器（ M）、順序控制繼電器（ S）、變量存儲(chǔ)器（ V）和局部變量（ L）均可以按位（ bit）、字節(jié)、字和雙字讀寫。 （ 4）使用向?qū)е械?PID 調(diào)節(jié)控制面板，可以實(shí)現(xiàn) PID 參數(shù)自整定。且具有操作簡單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2）其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力。 共 38 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 硬件接線圖 電磁閥的選擇 VF425 型電磁閥 其中“ V”表示電磁閥，“ F”表示防腐蝕， 4 表示設(shè)計(jì)序號， 25 表示口徑（ mm） 寬度。 （ 1）額定電壓為 220V，額定 頻率為 50Hz，功率為 ，采用三角形接法。 LSF 系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。液面到達(dá) SL2 時(shí)，關(guān)閉液體 B 閥門，打開液體 C閥門。 此裝置需要控制的元件有：其中輸入端有啟動(dòng)開關(guān) SD， 液面?zhèn)鞲衅?SL液面?zhèn)鞲衅?SL 液面?zhèn)鞲衅?SL3，溫度傳感器 T。 3. 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。 2. I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、 寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開 始的。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長 。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。由 PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的 開關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。設(shè)計(jì)的編寫按照國家關(guān)于電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（ GB4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫。 1. 可編程控制器多種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： （ 1） 系統(tǒng)自動(dòng)工作； （ 2） 控制的單周期運(yùn)行方式； （ 3） 由傳感器送入設(shè)定的參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； （ 4） 啟動(dòng)后就能自動(dòng)完成一個(gè)周期的工作，并循環(huán)。 但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 基于 S7200 PLC 的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名 系 別 電氣信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級 指導(dǎo)教師 2021 年 6 月 15 日 I ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 基于 S7200 PLC 的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘要】 以三種液體的混合灌裝控制為例，將三種液體按一定比例混合，在電動(dòng)機(jī)攪拌后要達(dá)到一定的溫度才能將混合的液體輸出容器。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有配料精確、控制 可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。 共 38 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2. 本系統(tǒng)采用 PLC 是基于以下兩個(gè)原因： （ 1） PLC 具有很高的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在 30 萬小時(shí)以上； （ 2） 編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實(shí)現(xiàn)； 根據(jù)多種液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用的 PLC 具有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件；工程對電氣控制線路 提供的具體資料。 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。 （ 3） 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 工控機(jī)采 用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。 共 38 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 PLC 的簡介 PLC 的定義及發(fā)展歷程 的定義 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為 30~40%。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 ，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。 PLC 的國內(nèi)外現(xiàn)狀及未來發(fā)展 前景 1. PLC 的國內(nèi)外 現(xiàn)狀 世界上公認(rèn)的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制的。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。 目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。輸出端有進(jìn)液閥門 A、進(jìn)液閥門 B、進(jìn)液閥門 B、排液閥門，攪拌電機(jī) M，加熱器 H。液面到達(dá) SL1時(shí)， 關(guān)閉液體 C 閥門。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液體時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開關(guān)量。 （ 2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過 1000m。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： （ 1）材質(zhì)：聚四氟乙烯。 共 38 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 3）使用電壓： AC： 220 V50Hz/60Hz DC： 24V。 在本控制系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式PLC。 （ 5） S7200 的 CPU 模塊集成了很強(qiáng)的位置控制功能，此外還有位置控制模塊 EM253 使用位置控制向?qū)Э梢苑奖愕貙?shí)現(xiàn)位置控制的編程。 ，使用方便的編程軟件 編程軟件 STEP7Micro/WIN 可以使用包括中文在內(nèi)的多種語言，有梯形圖，語句表和功能塊圖編程語言，和 SIMATIC、 IEC611313 兩種編程模式。 PID 控制 、網(wǎng)絡(luò)通信、高速輸入 /輸出、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用是 PLC 程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用普通的方法對它們編程