【正文】 至L3時，給液位開關輸入信號，電磁閥F1關閉F2接通進物料B；當液面至L2時，給液位開關輸入信號，電磁閥F2關閉F3接通進物料C；當液面至L1時，給液位開關輸入信號，電磁閥F3關閉，停止物料輸入同時開啟攪拌電機、加熱器和定時器TT2；20S后，T1接通加熱器停止加熱；再過10s攪拌電機停止攪拌同時開啟電磁閥F4，進行混合物料排放；當液面至L4時，定時器T3開始計時，5s后電磁閥F4關閉，停止物料排放，系統(tǒng)重新啟動，進行下一次循環(huán)。按下停止開關SB2，等待當前生產過程的完成，當T3延時到位，混合物料排盡，才停止系統(tǒng)。為了方便檢修和維護本系統(tǒng)中添加了手動程序，由開關SB3切換。為了運行安全本系統(tǒng)還添加了高溫報警和電機過載報警，來保障生命財產安全。圖41 物料自動混合裝置圖 流程圖流程圖如圖42所示圖42流程圖 軟件選擇與設計方法 軟件的選擇根據(jù)硬件的選用本次編程選用西門子STEP軟件編程。西門子STEP7是用于SIMATICS7300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標準軟件，可使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語句表進行編程操作。PCD1 和 PCD2 SaiaPCD 控制設備也可以用 Siemens Step7 來編程。使用Step7編程可以在Saia 。在常規(guī)功能之外還具備以下的特點:DK 3964 R/RK 512 等標準協(xié)議已經(jīng)集成到控制器內，不需要額外驅；MPI 接口 集成 modem 支持: 內置modem 功能，可進行遠程編程、診斷或數(shù)據(jù)傳輸；編程不需 MPI 轉換器，直接通過PC上的 RS232 口；現(xiàn)場總線通訊功能. 控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks；利用web server進行監(jiān)控. 儲存 HTML 網(wǎng)頁、圖片、PDF 文件等到控制器里供通用瀏覽器查看；擴展操作系統(tǒng)功能 如保護技術秘密，防止被非法查看或復制；用Siemens 原裝Step7編程；直接運行Step7程序，毋需轉換；兼容普遍使用的編程環(huán)境，使用熟悉的編程測試功能；用STL, LAD, FBD編程；使用Siemens工程工具，監(jiān)視修改變量，程序狀態(tài)等；相同指令集 (Siemens S7300 和S7400系列)；一些特殊功能，如串口通訊、計數(shù)等可在系統(tǒng)功能 (SFCs)中編輯。 設計方法PLC的編程有三種方法：STL、LAD和FBD。LAD設計方法有兩種經(jīng)驗法、順序控制設計法。在本系統(tǒng)中，采用的是順序控制設計法。所謂順序控制設計法就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設計方法。這種設計方法很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便。PLC的設計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設計方法成為當前PLC程序設計的主要方法。在該系統(tǒng)的程序設計中，我先畫出系統(tǒng)工作狀態(tài)的流程圖，然后根據(jù)流程圖編寫梯形圖，再進行調試、修改，程序最終采用STL呈現(xiàn)。在設計中，根據(jù)著流程框圖進行程序的編寫，同時在編寫時，不斷地進行調試，從中發(fā)現(xiàn)錯誤之處。 PLC編程的基本原則1. 外部輸入、輸出繼電器、內部繼電器、定時器和計數(shù)器等器件的接點可多次重復使用，無需用復雜的程序結構來減少接點的使用次數(shù)。2. 梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈在最右邊，接點不能放在線圈的右邊。3. 線圈不能直接與左母線項鏈。4. 同一編號的線圈在一個程序中使用兩次成為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，應盡量避免線圈重復使用。5. 梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右、從上到下的執(zhí)行。不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程，如橋式電路就不能直接編程。6. 在梯形圖中串聯(lián)接點、并聯(lián)接點的使用次數(shù)沒有限制，可無限次地使用。 程序設計STL程序：5. 人機界面 設計思想隨著PLC控制設備自動化程度的不斷不提高以及生產工藝的不斷變化，PLC控制設備操作面板上的各種按鈕及操作機構變得越來越復雜，這就使得設備操作人員在初學時顯得特別困難，而且在其操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)誤操作，這也增加了設備的故障率。人機界面（HMI）是操作人員與機器設備之間雙向溝通的橋梁，是用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理、監(jiān)控、管理或應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。使用人機界面還可以是機器的配線標準化、簡單化。同時還能減少PLC監(jiān)控所需的I/O點數(shù)，降低生產成本。人機界面的狀態(tài)可分為已斷開和已連接，如圖51和52所示。圖51已斷開圖52已連接本設計系統(tǒng)的工作方式有自動和手動兩種。1. 自動：（1） 當在手動狀態(tài)下，點擊手自動切換，切換到自動狀態(tài)，點擊啟動，系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，界面上的指示燈依次變亮，通過亮滅來監(jiān)控設備運行狀態(tài)。（2） 點擊停止后，在當前過程完成后才能停止運行，并回到初始狀態(tài)，設備運行指示燈一次變滅。（3） 點擊退出，則關閉監(jiān)控界面，斷開連接。2. 手動：當在自動狀態(tài)下，點擊手自動切換，切換到手動狀態(tài)，可以手動操作控制面板上對應的按鈕進行相應的操作。6. 系統(tǒng)調試 系統(tǒng)硬件調試設備安裝和電路接線完畢后，使用萬用表測量電路是否有短路、開路，元器件有無安裝錯誤。若檢查無誤后，將可控制編程器安裝上，接通電源，此時應注意以下幾點。(1) 指示燈是否點亮。(2) 可控制編程器是否有電。(3) 液位開關是否動作。 (4) 現(xiàn)場設備是否工作。測試方法：(1) 使用萬用表查看電源是否有電，查看整流電路是否將二極管焊接反向。(2) 使用萬用表測量PLC的電源和地的引腳，看是否有電壓。(3) 使用萬用表側量液位開關兩端是否通電。在調試的過程中由于存在虛接現(xiàn)象，導致電路不能正常的工作。重新將元器件連接后，電路完全正常。由于沒有對全部管腳進行逐一測試，導致沒有及時的查出問題所在。 系統(tǒng)軟件調試軟件調試過程采用西門子仿真軟件：強制可控制編程器CPU的位軟元件ON/OFF進行調試，軟件調試對話框如圖61所示。 圖61 軟件調試對話框 梯形圖程序仿真調試： 系統(tǒng)整體調試根據(jù)現(xiàn)場設備的運行，檢測硬件是否正常運行，先對電路的接線，檢查無誤，開啟電源，然后驅動手動控制程序，開始注入物料，在注入物料中沒有任何異常，接著是物料的混合，攪拌電機業(yè)正常運行，加熱器也是正常運行，下一步是物料的排放，系統(tǒng)能夠正常的排放物料，液位信號正常，當物料排放完后，接著進入系統(tǒng)的初始狀態(tài)，進入下一次的物料混合。確定系統(tǒng)無誤，能正常運行后，將手動控制轉換為自動控制。在開始中出現(xiàn)很多誤操作，經(jīng)過修改，在硬件測試中沒有出現(xiàn)誤操作，硬件能夠正常運行，整體設計完成。 系統(tǒng)誤操作的分析在硬件調試的開始階段，出現(xiàn)多次的誤判斷，經(jīng)分析，得出以下結論：(1) 輸出電路接線的錯誤。(2) 編寫程序時出現(xiàn)錯誤。(3) 一次回路交流電形成回路，使現(xiàn)場設備誤操作。(4) 硬件的不規(guī)范使用，使電氣設備損壞，使系統(tǒng)不能正常運行。(5) 安裝現(xiàn)場設備時的錯誤安裝，使設備不能正常運行。7. 總結在此次課題設計中，學到了很多東西，也了解到PLC在工業(yè)控制中的重要發(fā)展?？删幊炭刂破?PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計算機和自動控制等先進技術，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，已成為目前在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。PLC對物料混合的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠對不同液體的物料按預先設定的程序進行混合，動作靈活多樣，WINCC人機界面對物料混合的控制，對運行設備有了很好的監(jiān)控，適用于可變換生產品種的中小批量自動化生產，廣泛應用于柔性生產線。在設計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對WINCC和PLC的知識不夠系統(tǒng)化，導致在銜接時出現(xiàn)很多問題。通過這次課題設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時也使我對自動化控制系統(tǒng)有了新的認識，把我所學的知識系統(tǒng)化。本設計圍繞的工業(yè)的需求和發(fā)展，不僅僅做出硬件，同時正常運行，在其中，不只是了解其中的工作流程，同時應該掌握硬件和軟件的使用和注意事項。通過對本課題的研究學習，也有了以下體會。1. 熟悉可控制編程器的基本理論和技術發(fā)展。2. 思考此課題與其他學科的聯(lián)系，要不斷的擴大知識面，不斷地學習。3. 培養(yǎng)抽象思維能力，分析問題和解決問題的能力。4. 掌握做人處事的方法技巧，成為真正的應用性、綜合性人才。參考文獻[1] STEP7用于S7300和S7400的語句表，西門子公司，2004。[2] STEP7用于S7300和S7400的梯形圖，西門子公司，2004。[3] 程龍泉，可編程控制器應用技術（西門子）[M].冶金工業(yè)出版社，2013。[4] 牛云陞，電氣控制技術[M].北京郵電大學出版社，2013。[5] 俞云強，傳感器與檢測技術[M].北京：高等教育出版社，2013。[6] 王凱，虞軍. 攪拌設備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003。[7] 李乃夫，電氣控制與可編程控制器應用技術[M].北京：高等教育出版社，2003。[8] 張平亮，攪拌器的選擇和設計[J].無錫市：石油化工設備技術，1996。[9] 楊源泉， 閥門設計手冊[M].北京: 機械工業(yè)出版社，1992。[10]陸培文，閥門設計計算手冊[M].北京: 中國標準出版社，2009。[11]許志軍，工業(yè)組態(tài)軟件及應用[M].機械工業(yè)出版社，2005[12]徐志軍，電氣自動化控制技術[M].電子科技大學出版社，2008