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1、柳州职业技术学院毕业设计（论文） 题目: 基于组态王的PLC物料搅拌机的设计 姓名 覃海岸 学号 20100205071 专业 电气自动化技术 年级 2010级 指导教师 蓝伟铭 完成时间 2012-11-15 柳州职业技术学院毕业设计（论文）任 务 书 机电工程 系（部） 电气自动化技术 专业 4 班 学生覃海岸 学号 20100205071一、毕业设计（论文）题目： 基于组态王的PLC物料搅拌机的设计 二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期2012年7月10 日起至201211月15日止三、毕业设计（论文）进行地点： 柳州职业技术学院 四、任务书的内容：目的：毕业设计是实现高职高专工科学生
2、培养目标的重要的实践性、综合性教学环节。它是对学生所学知识的综合训练，也是对知识转化为能力的实际测试；对进一步培养学生分析问题、创造性地解决实际问题的能力；对培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力；全面提高毕业生的素质，使之能较快地适应工程实践的需要起着极其重要的作用。任务：（1）设计一个自动搅拌系统。并做组态监控（2）设计电气控制系统主电路和控制电路，具有适合实际操作的控制和显示平台，绘制完整的电路图。（3）系统由小型PLC控制和组态王监控，使物料能够自动搅拌，编写完整的PLC控制程序，做好功能设置说明。 （4）要有必要的短路、过载、连锁保护。（5）撰
3、写设计论文，装订成册。工作日程安排：第3周(2012.9.24-9.30)：下达毕业设计任务书， 分组明确设计课题，收集参考资料。第4周（2012.10.1-10.7）：编制设计方案。第5周（2012.10.8-10.14）：方案设计。第6周（2012.10.15-10.21）：实施设计任务。第7周（2012.10.22-10.28）：整理并撰写毕业设计说明书,完成初稿工作。第8周（2012.10.29-11.4）：修改设计说明书，完成定稿工作。第9周（2012.11.5-11.11）：交毕业设计,经过审查后准备答辩。第10周(2012.11.19-11.15）：毕业设计（论文）审阅评分并进行
4、答辩。设计（论文）要求：1、根据所选的课题，要求学生独立完成设计工作，训练学生运用所学专业知识解决工程实际问题的能力。2、要求学生在通读教材、理解和掌握所学基础知识和基本方法的基础上,查阅相关参考书,吃透每一个知识点,结合内容进行实例分析。3、要求学生对基本概念要做到深刻理解,对基本原理要弄清弄懂,对基本方法要熟练掌握,通过工程知识和工程技能的综合训练,以达到提高分析问题、解决问题的能力。4、通过毕业设计，提高学生科研和实际技能水平，提高识图、制图、查阅技术手册，正确运算、文字表达能力和组织管理的能力。5、培养学生独立工作的能力，进一步巩固和扩展专业知识，提高自学能力和工作适应能力。6、培养学
5、生严谨求实，理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度。 学生开始执行任务书日期： 2012 年 7 月 10日 指导教师签名： 年 月 日学生送交毕业设计（论文）日期：2012年 11 月 15日 教研室主任签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日目 录第1章 绪论71.1 毕业设计的背景及意义91.2 毕业设计的内容及目标11第2章 硬件设计132.1 液位传感器的选择142.2 搅拌电机的选择142.3 电磁阀的选择152.4 接触器的选择162.5 热继电器的选择162.6 PLC的配置及控制系统I/O地址分配172.6.1 PLC控制系统设计的一般步骤182.6.2 PLC输入输出点
6、的分配192.7 电气控制系统原理图20第3章 软件设计213.1 程序框图213.2 根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图23第4章 组态监控系统设计314.1 构造数据库324.2 建立动画连接334.3组态监控35结 论36谢 辞37参考文献38毕业设计（论文）成绩评定表39摘 要：以一种自动搅拌机为例，将某种物料放入反应罐，在电动机搅拌后要达到控制要求才能将物料输出容器，并形成循环状态。自动搅拌机的设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现自动搅拌功能。设计以自动搅拌机控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、
7、软件选用到系统的设计过程，旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。设计采用西门子公司的S7系列PLC200去实现设计要求。为了安全本设计又用到组态王，按照一定的方法利用组态王形成动态的显示画面，便于观察和故障检修。关键词：自动搅拌机，自动控制，PLC，组态引言为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药等行业中，自动搅拌必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多是易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具
8、有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所有为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现自动搅拌控制，从而达到自动的目的，自动搅拌控制势必就是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而自动搅拌的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中，便于学以致用。本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：1使自动搅拌机能够实现安全、高效的工作。2运行的各种技术要求。3具体内容包括自动搅拌控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。第1章 绪论1.1 毕业设计项
9、目的介绍 可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统，随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种功能，是名副其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。设计的编写按照国家关于电气自动化工
10、程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件、工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、适用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。1.1.1 毕业设计的意义对于本课题来说，如果自动搅拌机部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于
11、操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。要实现整个自动搅拌系统的设计，需要从怎样实现电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现状就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。1.2 毕业设计的内容及目标1.2.1 课题研究的内容1理解PLC的编程方法，熟悉并使用PLC完成其他的设计，建立系统逻辑的知识体系。2硬件的研究。用以前所学知识全面系统的对硬件进行设计并设有保护器件。3软件的研究。用PLC程序开发实现了设计、调试、等功能。4以可编程控制器为核心，熟悉
12、并利用组态王软件对其所应用的程序进行模拟动态画面显示。1.2.2 课题研究的目标1希望通过这次毕业设计，能够让自己对PLC有更深刻的更系统的了解。2综合自己的专业知识，让自己对学过的知识加深印象，进行一次全面性的复习。3锻炼动手和动脑的能力，让自己的思维更加的慎密。4通过设计要让自己多学一些和本设计有关的知识，以及多种软件的应用和操作。 第2章 硬件设计2.1 液位传感器的选择选用LSF-2.5型液位压力变送器器。 图 2-1 ZPM3400型压力变送器 ZPM3400经济型压力变送器是硅压传感器与数字补偿修正技术结合的高性能压力变送器，它选用高稳定性和可靠性的压阻式压力传感器及专用IC电路，
13、经过整机温度补偿与性能测试，广泛适用于工业控制、过程检测、化 工水文、地质等行业流体压力的检测和控制。 相关元件主要技术参数及原理如下：测量范围： 00.16MPa过 载： 1.5倍满量程压力压力类型： 表压或绝压或密封表压型压力接口： M20x1.5外螺纹端面密封精 确 度：优于0.5%FS 长期稳定性：=3)本站点T0=0;本站点T1=本站点T1+1;if(本站点T1=6)本站点T1=0;本站点T2=本站点T2+1;if(本站点T2=9)本站点T2=0;if(本站点B阀门=1)本站点A阀门=0;本站点流动1=本站点流动1+5;if(本站点流动120)本站点流动1=0;本站点反应器=本站点反
14、应器+5;if(本站点A阀门=1)本站点B阀门=0;本站点反应器=本站点反应器-5;if(本站点反应器=10)本站点B阀门=0;本站点A阀门=1;if(本站点A阀门=1)本站点流动2=本站点流动2+5;if(本站点流动220)本站点流动2=0;if(本站点反应器=100)本站点B阀门=0;if(本站点反应器=0)本站点流动2=0;4.3 组态监控从总体结构上看一般都是由系统开发环境(或称组态环境)与系统运行环境两大部分组成。系统开发环境是自动化工程设计者为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供
15、系统运行环境运行时使用。系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行时使用的,是直接针对现场操作使用的。 图1 图2 结 论实践证明，本设计所采用西门子S7-200型可编程控制器的硬件配置和程序设计是完全可行的，在实际控制中，由于PLC产品自身具有可靠性高、灵活性强、对工作环境无要求和抗干扰性能好等诸多优点，使之完全可以将操作人员从恶劣的现场环境中解放出来，因此深受用户欢迎。采用PLC控制液体混合装置，能容易的随时修改可编程控制器程序，以改变液体混合装置的工作时间和工作状态，满足不同液体混合的需要。该系统控制采用随机逻辑控制，即在以顺序逻辑控制实现液体混合的基本控制要求的基础上，根
16、据随机的输入信号，以及传感器的相应状态适时的控制液体的流入流出的。程序中还应用了定时器、内部继电器、复位与置位指令来实现液体的自动注入及搅拌和流出。本文在设计中遇到的困难有就是模拟量的处理和数据的采集，经过老师的指导，知道很好的运用了模拟量的处理方法，对我来说这是一个很大的收获。在以后遇到的事情要自己先想想什么处理，实在不懂就请别人帮助，在从中学习方法。在基于PLC多种液体混合控制系统研究中，采用可编程控制器和组态王相结合的方法，本设计已通过模拟仿真检验，可用较少的资金投入，达到很高的控制精度。由于人力，时间和实验条件限制，本课题所做的研究比较肤浅，所做的工作还比较简单，有待进一步的完善和提高
17、。致 谢 词本论文是在蓝伟铭老师的指导下完成的，首先感谢蓝伟铭老师在毕业设计进行过程中给予的帮助和指正。毕业设计可以说是三年学习的总结和体现，在蓝伟铭老师的指导和帮助下，我完成了这篇毕业设计，指导老师渊博的专业知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、诲人不倦的高尚师德、朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。在此，我谨向指导老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。同时这篇设计和三年中所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们传授的知识我也不可能完成这个的课题，在此向各位老师表示最诚挚的谢意。三年的大学时光转瞬即逝，难忘的日子总是如此短暂。我为我一直以来 来静心学习，并取得较好成绩而感到欣慰，欣慰之余
18、，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！最后，感谢本文的评审和答辩委员会各位老师在百忙之中对本文给予的审阅和指正。参考文献 1王慧锋,何衍庆.现场总线控制系统原理及应用.北京: 化学工业出版社，20062张桂香,马全广.电器控制与PLC应用.北京: 化学工业出版社，20043王卫兵.PLC系统通信、扩展与网络互连技术.北京: 机械工业出版社，20054李国厚.PLC原理及应用设计.北京：化学工业出版社，20055贠卫国，何波.现代可编程控制器及其通信网络.西安: 陕西科学技术出版社 ，2004 6熊光楞.机电一体化系统.武汉：武汉理工大学出
19、版社，19967田瑞庭.可编程控制器及其应用技术.北京：机械工业出版社，19948王亚平.组态软件设计与开发.西安: 西安电子科技大学出版社，20009王整风，谢敏.可编程控制器原理与实践教程.上海：上海交通大学出版社，200710范次猛.可编程控制器原理与应用.北京：北京理工大学出版社，200611刘锦波，张承慧.电机与拖动.北京：清华大学出版社，200712陈霞.可编程控制器入门与系统设计.北京：中国电力出版社，200813郝维来.可编程控制器原理与应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008柳州职业技术学院毕业设计（论文）成绩评定表课题名称基于组态王的PLC物料搅拌机的设计学生姓名覃海岸
20、学号20100205071专业电气自动化技术指导教师姓名蓝伟铭序号评审项目评 分 标 准满分评分1设计的态度情况主要依据进行设计的自觉性、独立思考、科学态度、遵守纪律情况等评分。设计态度好，记4.55分；设计态度较好，记3.54分；设计态度一般，记3分；设计态度较差，记02.5分。2综合运用知识能力情况主要依据综合运用所学专业理论知识、专业技能能力，实验、实践能力或计算机应用能力，查找资料能力等评分。综合运用知识能力强，记4.55分；综合运用知识能力较强，记3.54分；综合运用知识能力一般，记3分；综合运用知识能力较差，记02.5分。3完成阶段性设计（制作）任务情况主要依据按时按质完成阶段性设
21、计（制作）任务情况评分。阶段性任务完成情况好，记910分；阶段性任务完成情况较好，记78.5分；阶段性任务完成情况一般，记66.5分；阶段性任务完成情况较差，记05.5分。4完成设计（制作）任务情况主要依据设计（制作）方案可行性及先进性、设计（制作）内容正确性、完成设计（制作）任务书要求的各项任务情况等评分。整体任务完成情况好，记2730分；整体任务完成情况较好，记2126.5分；整体任务完成情况一般，记1820.5分；整体任务完成情况较差，记017.5分。5设计（制作）说明书情况主要依据设计（制作）说明书所述内容的正确性及可利用程度、叙述情况（层次分明、条理清楚、文字通畅）、图纸（程序流程图
22、）情况（整洁、正确、规范）等评分。设计（制作）说明书完成情况好，记1820分；设计（制作）说明书完成情况较好，记1417.5分；设计（制作）说明书完成情况一般，记1213.5分；设计（制作）说明书完成情况较差，记011.5分。6自述情况（5分钟）主要依据学生对设计（制作）思路、工作流程及特点的掌握等情况评分。自述情况情况好，记910分；自述情况较好，记78.5分；自述情况一般，记66.5分；自述情况较差，记05.5分。7回答提问情况（15分钟）主要依据学生对基本理论、基础知识、基本技能和设计的可行性的掌握等情况评分。回答提问情况好，记1820分；回答提问情况较好，记1417.5分；回答提问情况一般，记1213.5分；回答提问情况较差，记011.5分。8指导教师评语： 评阅人签名： 年 月 日答辩（评定）小组意见： 年 月 日毕业设计（论文）成绩：年 月 日
