基于PLC200的混合液体控制系统西门子.docx

1概述
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应该按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适用于工业现场，输出应放大到工业控制水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机控制结构，主要由微处理器（CPU）,存储器（RAM/ROM）,输入输出接口（I/O）电路，通信接口及电源组成。
PLC基本结构：

图1.1PLC基本结构图

PLC的存储器分为程序区，系统区，数据区。程序区是用于存放用户程序，存储器为EEPROM.系统区用于存放有关PLC配置的参数。数据区是S7-200CPU提供的存储器的特定区域。它包括输入映像寄存器，输出映像寄存器，变量存储器，内部标志位存储器，顺序控制继电器存储器，特殊标志位存储器，局部存储器，定时器存储器，计数器存储器，模拟量输入映像寄存器，模拟量输出映像寄存器，，累加器，高速计数器。数据空间是用户程序执行过程中的内部工作区域。数据区使CPU的运行更快，更有效。存储器为EEPROM和RAM。
STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，由西门子公司专门为SIMATICS7-200系列PLC设计开发。该软件功能强大，界面友好，并有方便的联机帮助功能。用户可利用该软件开发PLC应用程序，同时也可以实时监控用户程序的执行状态。该软件是SIMATICS7-200用户不可缺少的开发工具。

2系统硬件设计
2.1系统设计控制要求
本装置为两种液体混合模拟装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下：
初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。
启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：
液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
停止操作:按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。
液体混合装置控制的模拟实验面板图：

图2.1液体混合装置控制的模拟实验面板图
此面板中，液面传感器用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。
2.2选择PLC型号
S7-200是一种可编程序逻辑控制器。它能够控制各种设备以满足自动化控制要求。S7-200的用户程序中包括了位逻辑，计数器，定时器，复杂数学运算以及其他智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制的目的，紧凑的结构，灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。
S7-200PLC主机的型号规格种类很多，以适应不同需要的控制场合，西门子公司推出的S7-200CPU22X系列产品有：CPU221模块，CPU222模块，CPU224模块，CPU226模块，CPU226XM模块。CPU22X系列产品指令丰富，速度快，具有较强的通信能力。
本次课设选择的是CPU226模块。CPU226模块的I/O总数为40点，其中输入点24点，输出点为16点。可带7个扩展模块。用户程序存储器容量为6.6K字，内置高速计数器，具有PID控制器功能。有两个告诉脉冲输出端和2个RS-485通信口。具有PPI通信协议，MPI通信协议和自由口协议的通信能力。运行速度快，功能强，适用与较高的中小型控制系统。
下图是S7-200PLCCPU226模块的硬件接线图和实物图：

（图二.1）

图2.2S7-200PLCCPU226模块的硬件接线图图2.3CPU226模块实物图

2.3系统设计流程示意图
下图为本次“液体混合装置控制系统的模拟”的设计流程图：
初始状态

启动按钮按下

N
Y
液面达到SL2
阀门A打开，液体A流入

N
关闭液体阀门A，打开液体阀门B
Y
液面达到SL1
N

关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀6MIA
Y
6s定时
N

停止搅动，混合液体阀门打开
Y
液面下降SL3
N

SL3由接