液体反应池定量定时送液控制PLC课程设计.docx

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液体反应池定量定时送液控制PLC课程设计

液体反应池定量定时送液控制PLC课程设计

液体反应池定量定时送液控制

1引言

本设计围绕液体反应池定量定时送液控制，选用德国西门子公司的S7-200系列PLC,CPU226型完成顺序控制启停任务。

液体反应池在各行各业都得到了广泛的应用，如化工产业，化工厂大量使用液体反应池。

在其得到广泛应用的同时，特别是许多大型反应池会布置多台水泵，实现各水泵启停自动化控制显得尤为重要。

以往的手动操作常会给运行人员带来很多麻烦，水泵的启停都需要运行人员亲自操作，不仅费力而且操作时间长，造成控制不准确。

因此，在本次设计中以三台水泵的控制为例，尝试对液体反应池定时定量送液控制程序进行编程。

本次设计中使用的西门子的S7-200系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检查、监测及控制自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

由于它具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7-200PLC可以近乎完美地满足小规模控制的要求。

在本次设计中，要用PLC完成三台泵的顺序启动，小灯显示水位及限位停泵功能。

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2设计内容

2.1基本功能

2.1.1三台泵的顺序启动

用三台泵向某反应池输送液体。

按下启动按钮后，三台泵顺序间隔3s启动。

2.1.2三台泵的停止

（1）当液体达到A后，第一台泵停止。

（2）当液体达到B处，第二台泵停止。

（3）当液位达到C后，若6s后未按下停止按钮，当液位超过D处，则溢流阀切

断最后一台泵。

（4）按下停止按钮，所有的泵停止工作。

2.1.3液位显示

（1）当液体达到A后，A处发出间隔1.5s的闪烁信号。

（2）当液体达到B处，A处闪烁信号停止，B处发出间隔1s的闪烁信号。

（3）液位达到C后，B处闪烁信号停止，C处发出1s闪烁信号。

若6s后仍未按

下停止按钮，则C处闪烁信号时间为0.5s。

2.2硬件配置

编程计算机，S7-200PLC，三台泵，三个小灯，启动按钮，停止按钮，四个液位开关。

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液体反应池定量定时送液控制

3工艺分析及控制要求

3.1工艺流程图

如图所示为液体反应池生产工艺流程图。

在液体反应池外布有三台水泵为反应池送液。

液体反应池内有四个液位开关，控制水位。

图3.1反应池生产工艺流程图

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启动

1泵启

3s后

2泵启

3s后

3泵启

液位达到A处

1泵停止，A处发出间隔1.5闪烁信号

液位达到B处

2泵停止，A处闪烁信号停止，B处发出间隔1s闪烁信号

液位达到C处

B处闪烁信号停止，C处发出1s闪烁信号

6s内按下停止按钮6s内未按下停止按钮

全部停止C处闪烁信号间隔为0.5s，

液位超过D处

3泵停止

图3.2液体反应池定量定时送液控制工艺流程图

如图3.2所示为液体反应池定量定时送液控制工艺流程图，按下启动按钮后，设备按照设计要求实现顺序启停，液位显示等功能。

3.2控制要求

在本次设计中，用三台泵向某反应池输送液体。

按下启动按钮后，三台泵顺序间隔3s启动。

当液体达到A后，第一台泵停止，并发出间隔1.5s的闪烁信号;当达到B处，第二台泵停止，A处闪烁信号停止，B处发出间隔1s的闪烁信号;

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液体反应池定量定时送液控制

液位达到C后，B处闪烁信号停止，C处发出1s闪烁信号;若6s后仍未按下停止按钮，则C处闪烁信号时间为0.5s;当液位超过D处，则溢流阀切断最后一台泵。

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4液体反应池硬件设计

4.1网络结构设计

液体反应池定量定时控制系统的网络结构图如图4.1所示，包括编程计算机、S7-200PLC及在其控制下的三台泵。

图4-1控制系统网络结构图

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4.2硬件设计

图4-2反应池PLC外围接线图

如图所示为液体反应池PLC外围接线图，S7-200PLC的输入设备为启/停按钮及A、B、C、D四处的液位开关，输出设备为三台水泵和三个小灯。

S7-200PLC供电电源为交流220V，自带直流24V供电电源。

输出设备电源为交流220V。

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4.3电气原理图设计

图4-3液体反应池电气原理图

4.4I/O地址分配

根据检测设备的控制要求及系统的I/O点数，并考虑富裕量，选用德国西门子公司的S7-200PLC，CPU226型，其I/O为24点输入、16点输出。

PLC系统的输入、输出元件及I/O地址设定如下表所示。

表4-4PLC的I/O定义表

序号名称符号I/O地址

1启动按钮SB1I0.0

2停止按钮SB2I0.1

3A处液位I0.2

4B处液位I0.3

5C处液位I0.4

6D处液位I0.5

71泵KM1Q0.0

82泵KM2Q0.1

93泵KM3Q0.2

10A处液位灯HL1Q0.3

11B处液位灯HL2Q0.4

12C处液位灯HL3Q0.5

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液体反应池定量定时送液控制

5PLC程序设计及过程分析

网络1

按下启动按钮后，M1.0自保持为1。

当按下停止按钮后，M1.0自保持回路断开，M1.0由0变为1。

三台水泵间隔3s依次启动。

1泵、2泵、3泵的停止信号分别是A处、B处、D处的液位开关信号。

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网络2

液位到C处6s后的闪烁信号，时间间隔为0.5s。

网络3

1泵启动后2泵按时启动，T37计时器保证1泵与2泵启动时间间隔为3s。

网络4

液位达到A处后，A处的液位开关I0.2动作，产生A处液位灯闪烁信号，B处的液位开关I0.3作为该信号的停止信号，当液位达到B处时A处液位灯闪烁信号消失。

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液体反应池定量定时送液控制

网络5

液位达到A处时A处液位灯以1.5s的频率闪烁。

网络6

液位达到B处后，B处的液位开关I0.3动作，产生B处液位灯闪烁信号，C处的液位开关I0.3作为该信号的停止信号，当液位达到C处时B处液位灯闪烁信号消失。

网络7

液位达到B处时，B处液位灯以1s的频率闪烁。

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网络8

液位到达C处时，C处液位显示灯发出1s闪烁信号;若6s后仍未按下停止按钮，则C处闪烁信号时间为0.5s。

T42在液位达到C后开始计时，若未到6s时按下停止按钮，M1.0为0，T42清零。

网络9

C处液位灯的三种状态，分别是间隔1s闪烁，间隔0.5s闪烁和熄灭。

网络10

当液位达到C处6s内未按下停止按钮后开始有信号，M0.2为1，M1.0变为0时，即按下停止按钮后，M0.2为0。

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6结论

这两周的课程设计，我用西门子公司的S7-200PLC完成了液体反应池定量定时送液控制的控制要求。

本次设计以液体反应池外布置三台水泵为例，按下启动按钮后，三台泵顺序间隔3s启动。

反应池有四档水位A、B、C、D，各水位处布置有液位开关作为水泵的停止信号和液位显示信号。

当液体达到A后，第一台泵停止，并发出间隔1.5s的闪烁信号;当达到B处，第二台泵停止，A处闪烁信号停止，B处发出间隔1s的闪烁信号;液位达到C后，B处闪烁信号停止，C处发出1s闪烁信号;若6s后仍未按下停止按钮，则C处闪烁信号时间为0.5s;当液位超过D处，则溢流阀切断最后一台泵。

用PLC实现反应池的送液控制与以往的运行人员手动操作实现控制相比，有很多的优点。

PLC不仅控制功能更强，功耗、体积更小，成本更低，可靠性更高，编程和故障检测也更为灵活方便，而且在液体反应池定时定量送液控制中可以实现远程I/O和通信，远程数据处理以及人机界面显示。

由于它具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7-200PLC可以近乎完美地满足如液体反应池送液控制这样的小规模控制的要求。

在液体反应池得到广泛应用的同时，特别是许多大型反应池会布置多台水泵，实现各水泵启停自动化控制显得尤为重要。

以往的手动操作常会给运行人员带来很多麻烦，水泵的启停都需要运行人员亲自操作，不仅费力而且操作时间长，造成控制不准确。

因此，利用PLC实现液体反应池定量定时送液控制的控制方案是液体反应池控制的发展趋势。

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7参考文献

[1]李辉.S7—200PLC编程原理与工程实训.北京:

北京航空航天大学出版社，2008

[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京:

北京航空航天大学出版社，2008

[3]程玉华.S7-200工程实例分析.北京:

电子工业出版社

[4]罗宇航.流行PLC使用程序及设计.西安:

西安电子科技大学出版社，2006[5]周万珍.PLC分析与设计应用.北京:

电子工业出版社，2004

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