1、成绩 优 良 中 及格 不及格课 程 设 计课程名称 电气控制与 PLC 课程设计课题名称 盐碱分离离心机电气控制系统设计专 业班 级学 号姓 名指导老师电 气 信 息 学 院课 程 设 计 任 务 书课题名称 盐碱分离离心机电气控制系统设计姓 名 专业 班级 学号指导老师 谭 梅课程设计时间 2015 年 6 月 22 日2015 年 7 月 3 日一.任务及要求设计任务：以 PLC 为核心，设计盐碱分离离心机电气控制系统，为此要求完成以下设计任务：1.根据盐碱分离离心机的工艺过程和控制要求，确定控制方案。2.配置电器元件，选择 PLC 型号。3.绘制控制系统的 PLC I/O 接线图。设计
2、 PLC 梯形图程序，列出指令程序清单。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。设计要求（1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。（2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB472884电气图用图形符号 、GB698887电气制图和 GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。（3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。二.进度安排1. 第一周星期一上午：课题内容介绍2. 第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3. 第一周星期二第一周星期
3、三：确定控制方案。绘制盐碱分离离心机电气控制系统的电气原理图、控制系统的 PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 第二周星期四、五：试验调试5.第二周星期二第二周星期五：编写设计说明书、答辩。三.参考资料1 刘星平.PLC 原理及工程应用M.北京：中国电力出版社，2014 年。2 廖常初.S7-200 PLC 编程及应用M.北京：机械工业出版社，2014 年。3 王阿根.西门子 S7-200 PLC 编程实例精解M.北京：电子工业出版社，2013 年。4 赖指南.PLC 原理与应用补充教材（内部使用），本校自编教材，2010 年。原始资料课题：
4、盐碱分离离心机电气控制系统设计盐碱分离离心机概况及控制要求在氯碱生产中，碱液的蒸发、浓缩过程往往伴有盐的结晶，因此需要采取措施对盐、碱进行分离，目前大部分厂家均采用以离心机为主体的分离系统。分离过程是一顺序循环的工作过程，共分 6 个工步：进料、甩料、选盐、升刀、间歇和清洗，靠 6 个电磁阀YV1YV6 完成上述工作，并要求 5 步工作连续循环 8 次之后方可进入清洗工步，待清洗完毕再进入下一次大循环。分离过程的工作流程图如图 1 所示，各电磁阀的状态如表 1所示。图 1 盐碱分离离心机系统工作流程图 表 1 盐碱分离离心机电磁阀状态表 目录第 1 章 概述 .11.1 盐碱分离离心机概况 .
5、11.2 任务计划 .1第 2 章 控制方案论证 .22.1 PLC 控制电路相对于继电器控制电路的优点 .22.2 PLC 控制电路相对以单片机控制电路的优点 .22.3 基于 PLC 控制系统优点 .22.3.1 实时性 .22.3.2 高可靠性 .22.3.3 系统配置简单灵活 .32.3.4.丰富的 I/O 卡件 .32.3.6.价格优势 .32.3.7.安装简单，维修方便 .3第 3 章 控制系统硬件设计 .43.1 I/O 地址分 配 .43.2 PLC 的选型 .43.3 I/O 接线图 .6第 4 章 控制系统程序设计 .74.1 程序设计流程图 .74.2 梯形图网络块说明
6、.8第 5 章 PLC 程序的调试 .11结束语 .12附录 A： .13附录 B： .161第 1 章 概述1.1 盐碱分离离心机概况盐碱分离离心机的原理：当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程系统工作原理：在氯碱的生产中，碱液的蒸发、浓缩过程往往伴着盐的结晶。因此需要对盐、碱进行分离，目前大部分厂家采用以离心机作为主体的分离系统。分离过程
7、是一顺序循环的工作过程，共分 6 个工步：进料、甩料、选盐、升刀、间歇和清洗，靠 6 个电磁阀 YV1YV6 完成上述工作，并要求 5 步工作连续循环 8 次之后方可进入清洗工步，待清洗完毕再进入下一次大循环。分离过程的工作流程图如图 1 所示，各电磁阀的状态如表 1 所示。1.2 任务计划1.设计和绘制电气控制原理图或 PC I/O 接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。 2.选择电气元件，编制电气元件明细表。 3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序5.编写设计说明书。2第 2 章 控制方案论证2.1 PLC 控制电路相对于继电器控制电路的优点1、控制方式上看：电器控制硬接线
8、，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而 PLC 软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。2、工作方式上看：电器控制并行工作，而 PLC 串行工作，不受制约。3、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而 PLC 通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。4、定时、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；PLC 时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。5、可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠、维护性能差；PLC 无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。2
9、.2 PLC 控制电路相对以单片机控制电路的优点1、单片机控制：优点，经济实惠，成本相对较低；缺点，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长，而且，此次设计为盐碱分离，有很强的腐蚀性，所以不应选择单片机控制。2、PLC 是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短。对于大型工业生产，一般选择 PLC 而非单片机。2.3 基于 PLC 控制系统优点2.3.1 实时性1、由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。2、基于信号处理和程序
10、运行的速度，PLC 经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。32.3.2 高可靠性1、采用性能优良的开关电源。2、对采用的元器件进行严格的筛选。3、大型控制器还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO 模块冗余，使可靠性更进一步提高。2.3.3 系统配置简单灵活1、控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。2、I/O 卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。满足控制工程需要前提下，I/O 卡件可灵活组合。2.3.4.丰富的 I/O 卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；
11、脉冲或电位； 强电或弱电等,有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。 2.3.5.控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。2.3.6.价格优势质优价廉，性价比高。2.3.7.安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运
12、行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。综上所述，PLC 控制相对于继电器控制有更大的优势，所以最终方案确定为 PLC 控制技术，所以此次设计采用了 PLC 的起保停的顺序控制梯形图编程。4第 3 章 控制系统硬件设计3.1 I/O 地址分配根据盐碱分离离心机系统示意图，PLC 控制系统的输入信号有：启动、停止，2 个均为开关量。PLC 控制系统的输出信号有 6 个电磁阀接触器即：进料阀（YV1） 、洗盐阀（YV2） 、化盐阀（YV3） 、升刀阀（YV4） 、母液阀（YV5） 、熟盐水阀（YV
13、6） 。经过分析得到盐碱分离离心机工作的 I/O 端口分配如下表 3-1 所示。表 3-1 I/O 口地址分配表3.2 PLC 的选型SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。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。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、民用设施、环境保护设备等等。S7-200 系列 PLC 可提供 5 个不同的基本型号的 8 种 CPU 供使用（S7-200 的技术指标如下表 3-2 所示） 。输 入 输 出启动 SB1（I0.0） 进料阀接触器 YV1（Q0.1）停止 SB2（I0.1） 洗盐阀接触器 YV2（Q0.2）化盐阀接触器 YV3（Q0.3）升刀阀接触器 YV4（Q0.4）母液阀接触器 YV5（Q0.5）熟盐水阀接触器 YV6（Q0.6）
