【正文】 系統(tǒng)故障的概念 系統(tǒng)故障一般指整個生產控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為 PLC 故障和現(xiàn)場生產控制設備故障兩部分。對于“雙線圈輸出”，有些PLC 將其視為語法錯誤，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，在含有跳轉指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。關 閉“啟動”開關，在當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 SL1時，關閉液體 C 閥門。 輸入、輸出接口電路 是 PLC 與現(xiàn)場 I/O 設備相連接的部件。 CPU 在很大程度上決定了 PLC 的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內存 容量等。 32DI/32DO 數(shù)字量擴展模塊降低了 I/O 點數(shù)比較多的系統(tǒng)價格。 PC Access 是專門為 S7200 設計的 OPC 服務器，支持所有的 S7200數(shù)據(jù)形式和所有的 S7200 協(xié)議，支持多 PLC 連接及標準的 OPC 客戶機。 共 38 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ STEP7Micro/WIN 提供包含時間標記和時間標記的事件記錄，以“后進先出”的原則存儲在緩沖區(qū)中。 S7200 的輸入（ I）、輸出（ Q）、為存儲器（ M）、順序控制繼電器（ S）、變量存儲器（ V）和局部變量（ L）均可以按位（ bit）、字節(jié)、字和雙字讀寫。 （ 4）使用向導中的 PID 調節(jié)控制面板，可以實現(xiàn) PID 參數(shù)自整定。且具有操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點。 （ 2）其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗腐蝕能力。 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 表示設計序號， 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 系列液位開關可提供非常準確、可靠的液位檢測。液面到達 SL2 時，關閉液體 B 閥門，打開液體 C閥門。 此裝置需要控制的元件有：其中輸入端有啟動開關 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 主要由運算器、控制器、 寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計 算機組網構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開 始的。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。新近生產的 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 廠家都生產配套的 A/D 和 D/A 轉換模塊，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間則更長 。個人計算機（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，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。由 PLC 為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。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，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。 要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設計，需要從怎樣實現(xiàn)各電磁閥的 開關以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。設計的編寫按照國家關于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號（ GB4728）及其他相關標準和規(guī)范編寫。 1. 可編程控制器多種液體自動混合控制系統(tǒng)的特點： （ 1） 系統(tǒng)自動工作； （ 2） 控制的單周期運行方式； （ 3） 由傳感器送入設定的參數(shù)實現(xiàn)自動控制； （ 4） 啟動后就能自動完成一個周期的工作，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，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 計（論 文） 基于 S7200 PLC 的多種液體混合控制系統(tǒng)設計 姓 名 系 別 電氣信息學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 指導教師 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)設計 【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，在電動機攪拌后要達到一定的溫度才能將混合的液體輸出容器。另外，生產要求該系統(tǒng)要具有配料精確、控制 可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。 共 38 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2. 本系統(tǒng)采用 PLC 是基于以下兩個原因： （ 1） PLC 具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在 30 萬小時以上； （ 2） 編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)； 根據(jù)多種液體自動混合系統(tǒng)的要求與特點，我們采用的 PLC 具有小型化、高速度、高性能等特點，可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網通信。設計原則主要包括：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)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 （ 3） 工業(yè)控制計算機控制 工控機采 用總線結構，各廠家產品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(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，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30~40%。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(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 可以用于圓周運動或直線運動的控制。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。 PLC 的國內外現(xiàn)狀及未來發(fā)展 前景 1. PLC 的國內外 現(xiàn)狀 世界上公認的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制的。 20 世紀 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。 目前的計算機集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。內存主要用于存儲程序及數(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)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。輸出端有進液閥門 A、進液閥門 B、進液閥門 B、排液閥門，攪拌電機 M，加熱器 H。液面到達 SL1時， 關閉液體 C 閥門。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當沒有液體時，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，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關量。 （ 2）電動機運行地點的海拔不超過 1000m。 相關元件主要技術參數(shù)及原理如下： （ 1）材質：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 使用位置控制向導可以方便地實現(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 、網絡通信、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用是 PLC 程序設計中的難點，用普通的方法對它們編程