基于PLC的搅拌机控制系统设计与仿真
摘要：在现代的工业中，搅拌机可以说是必不可少的一部分，由于现在科学技术的不断发展，搅拌机也因此有了较大的发展，过去搅拌机都是用继电器控制组成，而这样的控制系统不仅复杂，而且响应时间较长。当下PLC控制技术的飞速发展，使得许多企业都选取PLC作为对搅拌机的系统的控制。本课题的控制系统主要是用PLC的技术来实现的。首先，根据任务要求做出任务流程图，再按照任务流程图来选取合适的硬件。最后根据设计对系统的主电路和控制电路进行设计。同时，按照设计要求进行软件部分的设计，该设计用西门子S7-200对液体搅拌机进行控制，其中包括PLC、电机、电磁阀、液位传感器、温度传感器等元器件的选型。其中，通过液位传感器可掌握搅拌容器内的液体高度，用温度传感器可获得搅拌容器内的液体的温度，最后用MCGS组态软件负责对系统的监控，这样整个系统按要求进程，从而可以让这个控制系统安全、高效的进行，降低工业生产的成本与安全方面的风险，也提高了企业的生产效率。
关键词：多液体搅拌机;?可编程逻辑控制器;?控制系统;液位传感器
Design of the control system of agitator based on PLC
Abstract: In modern industry, the blender is an indispensable part. Because of the continuous development of science and technology, the blender has developed greatly. In the past, the blender was composed of relay control, and the control system was not only complex, but also the response time was long. With the rapid development of PLC control technology, many enterprises have chosen PLC as the control system for blender. The control system of this project is mainly realized by PLC technology. First, the task flow chart is made according to the task requirements, and then the appropriate hardware is selected according to the task flow chart. Finally, the main circuit and control circuit of the system are designed according to the design. At the same time, according to the design requirements of the software part of the design, the design used SIEMENS S7-200 for liquid mixer control, including PLC, motor, electromagnetic valve, liquid level sensor, temperature sensor and other components selection. Through the liquid level sensor, the liquid height in the agitator can be mastered, the temperature of the liquid in the agitator can be obtained by the temperature sensor. Finally, the MCGS configuration software is used to monitor the system so that the whole system is required to proceed in a safe and efficient way and reduce the industrial students. The cost and safety risks of production also increase the production efficiency of enterprises.
Key words: multiply liquid mixer; programmable logic controller; control system; liquid level sensor
第一章 绪论
1.1课题研究意义
随着计算机、机电一体化技术的不断发展，基于PLC的搅拌机控制系统在工业生产控制领域的应用已经非常普遍，由于生产规模的扩大，该控制元件的需求也不断上升。随着科技的不断发展和技术的不断完善，液体搅拌机的控制技术也越来越成熟。新型搅拌机的不断出现也使得许多复杂的搅拌操作变得更加容易。
在工业生产中，大多数部门都存在这搅拌机操作。在食品行业中，搅拌设备的应用同样广泛，这其中包含能量传递、化学反应等。此外，在冶金和制药领域，搅拌设备的应用依然随处可见。甚至在高分子行业中都有着极为重要的应用。
虽然搅拌设备出现较早，但如何实现在搅拌过程中做到节能减排仍然是一个研究热题。这对企业来说，实现节能可提高对能源的高效利用，提高能源利用率的同时又可以降低企业的产品生产成本。
当下产品质量、产量、能源利用率以及满足保护环境要求是人们的主流需求。也符合未来的发展需要。这就促使着搅拌设备越来越朝着智能化的方向发展。
搅拌器控制节能化指的是在搅拌过程中，利用先进的控制技术或运用新型的搅拌器实现搅拌这一过程的节能。
1.2 液体搅拌机研究与应用概况
在化工、制药和冶金等行业中，液体搅拌是必不可少的一部分。但在这些领域中往往涉及着一些高危操作，这对我们的操作员非常不利，利用PLC实现远程监控可解放操作员繁重的任务，同时也降低了他们工作过程中的操作风险性，使生产更安全的进行。
在工业领域中，搅拌设备有着极为重要的应用，特别是在 涉及化学的工业领域中，基本上所有的化工部门都有搅拌这一操作过程，搅拌操作是化工生产中的一个重要的环节，其原理设计化学反应，能量的转移与传递、热量的扩散等。
虽然搅拌设备有着极其广泛的应用，但是我们仍需对搅拌做出大量的研究。因为搅拌操作往往涉及着诸多因素，如搅拌物料的种类繁杂，搅拌的目的诸多不同。物料在搅拌过程中流动极其复杂。如何合理的设计及选择搅拌器仍需我们做出大量的研究。
1.3 本文的主要研究内容
本文所研究的基于PLC控制系统实现三种液体混合搅拌，适用于单周期、多周期循环作业。该控制系统基于一定混合比例将这三种液体进行搅拌，当电动机开始搅拌后，满足所需控制要求后方可将混合液体排出液体容器同时保持循环工作。
本篇文章主要完成PLC的搅拌机控制系统设计，用一些简单电器元件的组合来模拟在工业上的大型液体搅拌机的控制。控制系统主要有对多种液体的自动控制与恒温控制。同时，用到组态软件进行相关的过程监控。此外，为了使系统实现自动化控制，该设计运用了PLC来实现对主要电路的控制。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究意义 1
1.2 液体搅拌机研究与应用概况 1
1.3 本文的主要研究内容 2
第二章 总体结构设计 3
2.1控制系统的组成 3
2.2控制系统的设计内容 3
2.3控制系统的任务要求与工作流程图 4
任务一：包括液体混合搅拌的PLC控制和触摸屏显示监控任务 4
任务二：电热水炉实时恒温系统的PLC控制及触摸屏监控 6
第三章 硬件选型与设计 9
3.1控制系统的硬件选型与设计 9
3.1.1 控制系统的PLC选型 9
3.1.2 触摸屏的选型 9
3.1.3 液位传感器的选型 9
3.1.4压力传感器的选型 9
3.1.5 电磁阀的选型 10
3.1.6 搅拌电机的选型 10
3.2 电机控制系统的硬件结构 12
3.3 电机控制系统的主电路设计 13
3.4 电机控制系统的控制部分 14
3.5 其他电路设计 15
3.5.1直流稳压电源电路 15
3.5.2信号输入电路设计 16
第四章 软件设计 17
4.1 PLC控制程序设计 17
4.2 系统程序设计 17
4.2.1 主程序梯形图设计 18
4.2.2自动模式梯形图设计 19
4.2.3 手动模式梯形图设计 20
4.2.4加放液体程序梯形图设计 21
4.2.5温度控制程序梯形图设计 22
4.3 组态画面设计 23
4.4 触摸屏与PLC的连接和通讯 23
第五章 仿真与调试 27
5.1 仿真软件的介绍 27
5.2 编程软件的仿真 28
5.2.1 系统的正常运行 28
5.2.2 仿真调试存在的误区 28
5.3 仿真调试结果 29
5.4系统模拟调试 30
5.5系统模拟调试出现的问题及解决方法 30
总结 32
致谢 33
主要参考文献 34
附录 35
主要参考文献
[1] 王永华..现代电气控制及plc应用技术..北京：航空航天大学出版社，2008.2
[2] 张晓娟.工厂电气控制设备.北京：电子工业出版社，2012.6
[3] 王博.精通Porteus电路设计与仿真.北京：清华大学版社，2017,12
[4] 孙晓燕.电子电路工程训练与设计仿真.北京：北京大学出版社，2014.3
[5] 张小红.机械制图与识图职业技能训练教程.北京:高等教育出版社，2008,5（2010重印）
[6] 刘华波.西门子S7-200PLC编程及应用案例精选.北京：机械工业出版社，2009,3
[7] 王前厚.西门子WinCC从入门到精通.北京：化学工业出版社，2017,3
[8] 郭琼.PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2014,3
[9] 孔英达.机械制造工艺与装备.北京: 机械工业出版社，2011,9
