某生产线碱洗工序的西门子PLC自动化设计(王介鑫).docx

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中图分类号： 密级：
UDC： 编号：1331
毕业设计

某生产线碱洗工序的自动化设计
王介鑫

专业名称：
建筑电气工程技术
班 级：
建电12-2
学 制：
三年
学 号：
1260233222
学历层次：
专 科
指导教师：
王文杰
评 阅 人：

论文（设计）提交日期： 2015年6月1日
论文（设计）答辩日期： 2015年6月 6 日

江苏建筑职业技术学院

二○一五年六月一日

毕业设计成绩评定书
专业、班级 姓名 日期
1、设计题目

2、设计指导教师（签名）
3、设计评阅人（签名） 评阅日期
4、评定意见及成绩

年 月 日
摘要
在中国现代化的工业控制生产中是常常需要对其材料进行分离和冲洗，而如果这些复杂又繁重的工作让人工去完成的话不但是麻烦，而且完成的效率低，劳动工作量也大，这种生产是不适合于现代化的工业生产需要，而且增加人力还加重了工人的劳动强度。
在这个迅速发展的信息社会，社会在进步，科技在像火箭一样的速度发展，极大地影响着人类的生活，一切生产都在讲究的是生产效率。为了更好的适应现代化的大规模的生产某某产品，而且还需要对其进行它的原材料进行处理，那就必须设计一套符合其要求并完整的自动化生产线，以方便于用这自动化的生产线来替代人工完成这些工作量大和程序复杂的工作。从而进一步的加快了工业现代化的发展，又提高了国民经济，还改善人民的生活水平。
本毕业设计主要对材料处理系统进行运用可编程控制器（PLC）控制性的研究，还是对可编程控制器（PLC）以及所用到的各个相关器件的功能进行了它的详细的介绍。

关键词：PLC，生产效率，控制模式切换

Abstract
In the modernization of China's industrial production control is often need separation and washing of the material, and if these complex and heavy work for labor to complete not only trouble and efficiency low, labor work, the production is is not suited to the needs of the modernization of industrial production, and increase the human but also increase the labor intensity of the workers.
在这个迅速发展的信息社会，社会在进步，科技在像火箭一样的速度发展，极大地影响着人类的生活，一切生产都在讲究的是生产效率。如果想在当今时代竞争激烈的社会中生存下去，必须符合今时社会的发展规律，当今科学的飞跃，运用这些发达的科学技术，从而提高生产效率，节约资源和成本，创造高效益，方能使工业化企业得以站稳脚步，在中国立足于不败之地。这是现今工厂企业去探索，创新，改革!
In this rapidly developing information society, the society is developing, science and technology is developing at the same speed as the rocket, which greatly influences the life of human, all the production is paying attention to the production efficiency.为了更好的适应现代化的大规模的生产某某产品，而且还需要对其进行它的原材料进行处理，那就必须设计一套符合其要求并完整的自动化生产线，以方便于用这自动化的生产线来替代人工完成这些工作量大和程序复杂的工作。从而进一步的加快了工业现代化的发展，又提高了国民经济，还改善人民的生活水平。
In order to better adapt to the modern large-scale production of certain products, but also the need of its of its raw materials for processing, it must design a set of meet their requirements, and complete automated production lines, to facilitate to the automation of the production line to replace the manual to complete the work load big and complex program of work. So as to further accelerate the development of industrial modernization, and improve the national economy, but also to improve the living standards of the people.
本毕业设计主要对材料处理系统进行运用可编程控制器（PLC）控制性的研究，还是对可编程控制器（PLC）以及所用到的各个相关器件的功能进行了它的详细的介绍。
This graduation design mainly on the material processing system using programmable controller (PLC) control of research, and the programmable controller (PLC) and function of all relevant devices used in it are introduced in detail.
Keywords: PLC, Manual switching, Control mode switching

目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1自动生产线某环节处理的提出背景 1
1.2生产线二次清洗的设计目的和意义 2
1.3 我国现代自动化的发展现状 2
1.4 PLC简介 3
1.4.1 PLC定义 3
1.4.2 PLC的发展过程 3
1.4.3 PLC的特点 4
2 项目概况 6
2.1 本设计主要工作及结构 6
2.2 生产工艺流程 6
2.3 生产线的控制方式 9
2.4 生产线的检测系统设计 9
2.4.1检测控制系统的组成 9
2.4.2检测系统的设计方案 10
2.4.3控制系统的设计方案 10
3 I/O分配与统计 12
3.1 I/O分配 12
3.2 I/O统计 16
4 设备选型 17
4.1PLC选型 17
4.1.1PLC设计的基本原则 17
4.1.2PLC选型的基本原则 17
4.1.3PLC的工作原理 18
4.1.4生产线设计选用的PLC相关信息 18
4.2液位计的选型 21
4.2.1液位计的选型原则 21
4.2.2工作原理 21
4.2.3浮球液位计的参数 21
4.3电源开关和按钮的选型 22
4.3.1电源开关 22
4.3.2按钮开关 23
4.4接触器和热继电器的选型 24
4.4.1 接触器 24
4.4.2 热继电器 25
4.5电动机与气动阀的选型 26
4.5.1电动机 26
4.5.2气动阀 27
5 硬件接线图 28
5.1PLC连接示意图 28
5.2外部设备接线图 29
6 程序设计 30
6.1PLC的编程语言 30
6.2PLC程序设计常用方法 30
6.3程序图 31
6.3.1自动控制程序图 31
6.3.2半自动控制程序图 51
6.3.3手动控制程序图 57
7 总结与展望 59
7.1总结 59
7.2展望 59
参考文献 61
致谢 63
附件：完整程序图 64

1 绪论
1.1自动生产线某环节处理的提出背景
当代的社会中，无论是在什么行业，从工业化厂里的生产，到一些能源的传输，到那些与人民有关的市政工程，甚至到人类的工作和休息的温暖的家，处处都可以看到工业自动化系统的影子。如今自动化系统不仅成为了现代工业与社会生活的一个举足轻重的组建部分，而且还是一个国家经济发展水平的重要标志。在如今工业自动化日益普及，工业生产当中分离冲洗的自动化都影响到产品的质量和生产效率，何况一个完整的生产线是否自动化将是一个划时代意义。
在如今现代化的工业生产中有时候是常常需要对其材料冲洗，进行二次利用。而如果这些复杂又繁重的工作让人工去完成的话不但是麻烦，而且完成的效率低，劳动工作量也大，这种生产是不适合于现代化的工业生产需要，而且增加人力还加重了工人的劳动强度。
为了融入当今社会工业现代化的大规模生产，对其中工业生产设计一套完整的工业自动化生产线，是可以使用这一套工业自动化的生产线来替代人工完成这些繁杂的效率低的工作。从而进一步的加快了工业现代化的发展，又提高了国民经济，还改善人民的生活水平。工业自动化技术的提高是能够大幅度的提高经济效益，这在工业生产中效果显著。近几年来，生产线的工业自动化与其电子监测和控制系统不断持续发展得到完善，使得生产企业以高速度、较少的时间和生产故障，以及对产品损耗减少、人工量的减少、工伤和老毛病降低等等一系列优点而获得非常出色的成就。如今这些经济又实用的工业自动化技术将会成为未来的发展力量。可见工业自动生产技术的应用前景十分广阔。

图1-1生产线人工直排放 图1-2生产线自动处理合理利用排放
1.2生产线二次清洗的设计目的和意义
硅电池板切割行业要达到保持效率又降低生产成本的目的，而其中最直接的办法就是对这三种辅料的切割液与碳化硅粉末进行大范围的回收。通过对太阳能电池片切割砂浆的回收从而进行利用，可以使碳化硅粉末与液体的成本降低百分之五十，此外对硅电池片切割砂浆进行回收与利用还能够具有高效的避免资源的铺张浪费，并且还能够减少有害废料的排放，从而对环境保护的意义也非常重要。
而我们就是对硅电池片切割砂浆进行回收利用中的二次清洗作业进行实现工业自动化，在没有人为干涉的情况下按照一定的设定规则顺序或指令而主动进行操作或者有节制的进程，其目的就是三个要素“稳，高，快”， 工业自动化生产线是当今社会发展的必然产物并且具有划时代的意义。
1.3 我国现代自动化的发展现状
自从进入二十一世纪以来，自动化控制技术的快速发展且应用范围之广泛，极大的影响着人类的生活，所以它必然成为目前最受关注、欢迎的高端技术之一。自动化控制技术在推动人类的生产和社会的不断飞跃发展与进步中起到了非常重要的作用。当前，自动控制技术在日常生活与工作的各个领域中都发挥着不可替代的作用，在生产、管理、技术、军事、以及生活中的各个方面都已经离不开自动控制技术。
目前的中国工业自动化技术还未达到成熟，还需要进行一段时间的发展，所以中国工业自动化还有空间来发展此技术。这也就是将来中国工业自动化的发展方向和趋势。中国的经济在高速度的发展同时也需要这样技术来促进和加快步伐，相信中国未来在工业自动化技术成熟以后，中国的经济也将有飞跃性的提高。
1.4 PLC简介
1.4.1 PLC定义
可编程控制器，简称之为PLC（ProgrammableLogic Controller），它是依据现代计算机技术为基础的创新型的工业自动化控制装置，可编程控制器是在1987年的国际电工委员会（International ElectricalCommittee）颁布的PLC标准方案中对可编控制器PLC进行定义：可编程控制器PLC是一种特地为了能够在工业环境下的应用而设计的数字运算操作的电子产品操作装置，它是采用可编制程序的存储器，它是用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序运算、计时、计数以及算术运算等操作的一系列指令，并且能通过数字式或则模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或工业生产自动过程。可编程控制器与其有关的外围设备都是按照方便与工业控制系统融合形成一个完整体，也便于扩展其功能的原则标准而设计的。

图1-3 西门子PLC 图1-4 欧姆龙PLC
1.4.2 PLC的发展过程
PLC是上个世纪六十年代末，美国的一个通用汽车公司（GM）在根据采集市场的形态与生产发展的需要，而提出来“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。当时美国为了要实现以上这种战略决策，如果是依靠原有的工业控制装置是非常明显不能够的，那必须就要有一种新型产品的工业控制装置，它是具有可以随着生产产品的改变，可以灵活而方便地改变其控制方案以满足对控制的不同的要求。一九六九年，当时著名的美国数字设备公司（DEC）按照通用汽车公司的功能要求，就开发研究出了这种满足符合要求的工业控制装置，并且在通用汽车公司内的一条汽车生产线上投入得到了首次运用并取得非常显著效果。之后就根据这种工业控制装置又可以很方便的通过编程而改变控制方案这一重要特点，以及专门用于逻辑控制的这种情况，称这种工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称为PLC。
从上个世纪六十年代年到现今，可编程控制器PLC已经经历了四代改革换代：第一代的可编程控制器PLC大部分都是用的一位机开发，是运用磁芯存储器存储的，当时它只具有逻辑控制功能。然而之后的第二代可编程控制器PLC产品当中更换成了8位的微处理器以及半导体存储器，可编程控制器PLC产品也就是从这第二代开始了它的系列化产品。在第三代的PLC产品具有着高性能的微处理器及位片式CPU在PLC中得到广泛使用，可编程控制器PLC的运行处理速度也就得到了大幅度提高，从而使它往多功能化以及联网通信化等方向发展。最后在第四代的PLC产品不仅仅全面使用16位和32位高性能的微处理器， PLC发展到了二十世纪八十年代到九十年的代中期时候得到了快速发展，在全世界的范围内，PLC年增长率一直保持在百分之三十至百分之四十的同时，可编程控制器PLC它的功能也不断得到完善，今天的PLC是不仅能够进行逻辑的控制功能、过程控制的功能、运动控制的功能、数据处理的功能、还是具有联网通信功能的多功能控制器。人们也高度评价了PLC及其网络的重要性，认为它是现代工业自动化的三大支柱之一。
1.4.3 PLC的特点
PLC具有以下特点
1、可靠性
PLC可以不需要运用大量的元件。这样它们之间的连接线也就得到了减少。同时，它的维修又可以简单了，维修时间也减少了。同是PLC它也具有一定的可靠性。例如：断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。
2、易操作性
PLC有着较高的易操作性。操作方便，编程简单，容易维修等等特点，一般情况下是不容易发生操作的错误，编程出错率低。PLC有多种程序设计语言可供使用，有程序输入和程序更改的操作。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员就可以很快找到故障的部位，不需大量时间去排查。
3、灵活性
PLC采用的编程语言有梯形图、功能表图、功能模块等编程语言。多种编程方法使编程可以简单、应用范围广泛。操作十分的灵活方便，监视和控制变量也是十分容易。

2 项目概况
2.1 本设计主要工作及结构
设计主要包含以下几方面的工作：
1、根据厂方的要求进行生产线中的二次清洗PLC程序的编写、调试及修改；
2、对生产线中二次清洗PLC程序用西门子模拟进行调试校准；
在这次的论文设计里我打算从以下几个方面来说明我在这次设计以及我在设计当中所发现的问题和解决问题的方法：
1、硅电池板切削液回收生产线中的二次清洗自动控制系统的方案设计，包括生产线二次清洗的整体结构、主要工艺流程、老师要求的控制效果的设计思路。
2、硅电池板切削液回收生产线中二次清洗自动控制系统硬件设计，包括PLC的选型和硬件电路设计的选择。
3、硅电池板切削液回收生产线中二次清洗控制系统的关键技术点，包括生产线二次清洗的控制方式、阀门开关控制、水位高低检测控制、材料进出顺序和各个有关方面之间的衔接。
2.2 生产工艺流程
生产线的主要工艺流程主要分五个流程：
1、第一次清洗补水（先打开阀门Q269、Q273再打开电机P210.当V207到达高液位搅拌机P220启动），第一次上料（先打开阀门Q262、Q1、Q275再打开电机P202）
2、第二次清洗补水（先打开阀门Q270、Q274再打开电机P211.当V208到达高液位搅拌机P221启动），第二次上料（先打开阀门Q263、Q262、Q2再打开电机P203）
3、第三次清洗补水（先打开阀门Q271、Q273再打开电机P212.当V207到达高液位搅拌机P220启动），第三次上料（先打开阀门Q264、Q262、Q1再打开电机P203）
4、第四次清洗补水（先打开阀门Q279、Q274再打开电机P201.当V208到达高液位搅拌机P221启动），第四次上料（先打开阀门Q263、Q262、Q2再打开电机P203）
5、第五次送料（打开Q268、Q264、Q275再打开电机P203）
这五个流程顺序紧密联合共同构成了硅电池板切削液回收生产线中二次清洗。详细见图2-1 流程图

图2-1 流程图
2.3 生产线的控制方式
生产线的控制要求具备三种控制方式：
1、 自动控制
能够在没有人直接控制的情况下，生产线能够按照PLC编制的程序使生产线自动地运行。这样可以节省人力，增强了系统控制精度，完成了人工控制系统无法完成的工作等特点
2、 半自动控制
本设计设置半自动控制是为了能够在自动控制运行时出现故障先通过手动控制再用半自动控制达到全部用手动控制的复杂情况，即可以排除故障又可以提高点效率。
3、 纯手动控制。
纯手动控制可以随时随地控制整个生产线的各个电机或者一组阀门，如果生产线在生产过程中出现问题停止生产无法进行下一步，就可以直接运用手动控制进行单独控制电机、阀门使生产线得以排除问题，达到节约的目的，不然此次生产到一半就因故障停止的产品就要浪费，维修好故障从头再来运行生产。
2.4 生产线的检测系统设计
2.4.1检测控制系统的组成
生产线的自动检测控制系统主要可以分成三大块：信号采集系统、中央处理控制系统和执行系统。
信号采集系统是指液位及阀门的开关到位传感器产生监测情况，并将信号以模拟或数字的形式传送到中央处理控制系统中。
中央处理控制系统主要是指PLC，包含电源、CPU、通讯模块、DI数字量输入模块、DO数字量输出模块，它们主要作用就是对生产线采集到的各种各样信号进行比对分析处理，并根据要求先编写好的程序和人为的操作对现场执行器件（如电磁阀、电机）进行控制，从而达到预先要求设计效果。
执行系统是指直接对生产线进行动作而达到正常生产要求，主要包括电磁阀和泵。
这三个子系统共同组成了生产线的自动检测控制系统，他们之间的关系如下图所示。
图2-1生产线自动检测控制系统示意图
2.4.2检测系统的设计方案
自动检测系统主要接收的是数字量信号，如气动阀开关到位信号和电机启停信号，这类信号被直接传送进入PLC的数字量输入模块（DI），能够直接使PLC内部直接得到该电磁阀开关到位或者是电机启停的信息，并根据该信息做出判断。

图2-2自动检测系统的方案
2.4.3控制系统的设计方案
在生产线中，需要我们控制的对象只有两类，一类是气动阀，另一类则是以搅拌机和泵为代表的电机，两类控制对象的控制方案各不相同。
1、电磁阀的控制方案

图2-3电磁阀的控制方案
再经过分析和判断后，PLC通过它的数字量输出模块（DO）对与某一个电磁阀相连接的电磁继电器进行动作，继电器吸合或者弹开后，就会直接对气动阀进行控制。从而实现用小电流去控制大电流的运作。
2、电机的控制方案

图2-4 电机的控制方式
在电机的控制过程中，一般都要用到空气开关和交流接触器，其中交流接触器起到频繁吸合开关作用，经常被用于电力的开断和控制电路，而空气开关则是在电路内发生问题时能自动切断，起到很好的保护作用。另外空气开关还要对PLC输入一个故障信号，当空气开关对应的电机运行故障的时候能够使PLC读取到这个信息。

3 I/O分配与统计
3.1 I/O分配
表3-1 输入点分配表
输入元件
输入继电器
作用
输入元件
输入继电器
作用
SB1常开
I0.0
启动按钮
限位开关
SQ26
I3.3
Q268
关到位
SB2常闭
I0.1
停止按钮
液位开关
SV1（浮球式）
I3.4
V207
高液位
限位开关
SQ1
I0.2
Q269
开到位
I3.5
V207
低液位
限位开关
SQ2
I0.3
Q269
关到位
液位开关
SV2（浮球式）
I3.6
V208
高液位
限位开关
SQ3
I0.4
Q273
开到位
I3.7
V208
低液位
限位开关
SQ4
I0.5
Q273
关到位
液位开关
SV3（浮球式）
I4.0
V203
高液位
限位开关
SQ5
I0.6
Q262
开到位
I4.1
V203
低液位
限位开关
SQ6
I0.7
Q262
关到位
SB3常开
I4.2
半自动控制启动
限位开关
SQ7
I1.0
Q1
开到位
SB4常开
I4.3
半自动控制停止
限位开关
SQ8
I1.1
Q1
关到位
SB5常开
I4.4
纯手动控制
阀门Q269
Q273
限位开关
SQ9
I1.2
Q275
开到位
SB6常开
I4.5
纯手动控制
复位
限位开关
SQ10
I1.3
Q275
关到位
SB7常开
I4.6
纯手动控制
电机P210
限位开关
SQ11
I1.4
Q270
开到位
SB8常开
I4.7
纯手动控制
搅拌机P220
限位开关
SQ12
I1.5
Q270
关到位
SB9常开
I5.0
纯手动控制
阀门Q262
Q1、Q275
限位开关
SQ13
I1.6
Q274
开到位
SB10常开
I5.1
纯手动控制
电机P202
限位开关
SQ14
I1.7
Q274
关到位
SB11常开
I5.2
纯手动控制
阀门Q270
Q274
限位开关
SQ15
I2.0
Q263
开到位
SB12常开
I5.3
纯手动控制
电机P211
限位开关
SQ16
I2.1
Q263
关到位
SB13常开
I5.4
纯手动控制
搅拌机P221
限位开关
SQ17
I2.2
Q2
开到位
SB14常开
I5.5
纯手动控制
阀门Q263
Q262、Q2
限位开关
SQ18
I2.3
Q2
关到位
SB15常开
I5.6
纯手动控制
电机P203
限位开关
SQ19
I2.4
Q271
开到位
SB16常开
I5.7
纯手动控制
阀门Q271
Q273
限位开关
SQ20
I2.5
Q271
关到位
SB17常开
I6.0
纯手动控制
电机P212
限位开关
SQ21
I2.6
Q264
开到位
SB18常开
I6.1
纯手动控制
阀门Q264
Q262、Q1
限位开关
SQ22
I2.7
Q264
关到位
SB19常开
I6.2
纯手动控制
阀门Q279
Q274
限位开关
SQ23
I3.0
Q279
开到位
SB20常开
I6.3
纯手动控制
电机P201
限位开关
SQ24
I3.1
Q279
关到位
SB21常开
I6.4
纯手动控制
阀门Q268
Q264、Q275
限位开关
SQ25
I3.2
Q268
开到位

表3-2 输出点分配表
输出名称
输出继电器
输出元件
输出名称
输出继电器
输出元件
Q269
Q0.0
KA1
P203
Q1.7
KM3
Q273
Q0.1
KA2
P210
Q2.0
KM4
Q262

Q0.2
KA3
P211
Q2.1
KM5
Q1

Q0.3
KA4
P212
Q2.2
KM6
Q275

Q0.4
KA5
搅拌机P220
Q2.3
KM7
Q270
Q0.5
KA6
搅拌机P221
Q2.4
KM8
Q274
Q0.6
KA7
P201指示灯
Q2.5
HL1
Q263
Q0.7
KA8
P202指示灯
Q2.6
HL2
Q2
Q1.0
KA9
P203指示灯
Q2.7
HL3
Q271
Q1.1
KA10
P210指示灯
Q3.0
HL4
Q264
Q1.2
KA11
P211指示灯
Q3.1
HL5
Q279
Q1.3
KA12
P212指示灯
Q3.2
HL6
Q268
Q1.4
KA13
P220指示灯
Q3.3
HL7
P201
Q1.5
KM1
P221指示灯
Q3.4
HL8
P202
Q1.6
KM2
自动控制指示灯
Q3.5
HL9
半自动控制指示灯
Q3.6
HL10
手动控制指示灯
Q3.7
HL11
表3-3气动阀位存储分配表
程序中气动阀位存储器分配
Q269
M0.0
开到位信号
Q263
M0.7
开到位信号
M1.5
关到位信号
M2.4
关到位信号
Q273
M0.1
开到位信号
Q2
M1.0
开到位信号
M1.6
关到位信号
M2.5
关到位信号
Q262
M0.2
开到位信号
Q271
M1.1
开到位信号
M1.7
关到位信号
M2.6
关到位信号
Q1
M0.3
开到位信号
Q264
M1.2
开到位信号
M2.0
关到位信号
M2.7
关到位信号
Q275
M0.4
开到位信号
Q279
M1.3
开到位信号
M2.1
关到位信号
M3.0
关到位信号
Q270
M0.5
开到位信号
Q268
M1.4
开到位信号
M2.2
关到位信号
M3.1
关到位信号
Q274
M0.6
开到位信号

M2.3
关到位信号

3.2 I/O统计
表3-4生产线PLC的硬接点数
PLC硬接点数类别
数量
数字量输入点
53
数字量输出点
32
总计
85

4 设备选型
4.1PLC选型
4.1.1PLC设计的基本原则
设计生产现的控制系统是为了能够实现设计要求的目标，从而达到提高产品的质量、减少人工和提高生产效率。以在设计PLC的自动化控制系统的时候，有以下四个原则：
1、要完全符合被控制对象的基本需求。符合被控对象的控制要求，是设计PLC自动控制系统时首要考虑的对象。要求设计人员在设计PLC自动控制系统之前必须和老师要求的技术功能一样，以及设计过程中需要注意的环节，并与老师详细讨论，确定出合适的正确的合理的自动控制方案，遇到什么难点与老师交流解决问题。
2、设计PLC控制系统要能够长期安全、可靠、稳定运行。就是要求设计时特别是在硬件选型和程序编写的时候做到全方位的考虑，以确保控制系统安全可靠这样才能有效率的完成设计要求。
3、控制系统要求简单、易学易用、便于维护。就是程序编写时要简单明了达到要求，易于修改，方便维修。
4、PLC控制系统要求能适应现代工业发展的需要。由于自动化技术的不断日益更新发展，对它的控制系统的要求也将会不断地增加，因此设计的时候要考虑到今后生产线设计和它的控制系统的发展和完善。必须要在PLC选型和确定I/O点数的时候要多加考虑，多点备用就能达到今后工业自动化的更新要求。
4.1.2PLC选型的基本原则
1、易于与工业控制系统形成一个整体；
2、易于扩充其功能的原则选型；
3、必须是成熟可靠的系统；
4、硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应；
5、选用可编程控制器必须是自己熟悉，了解，会运用。
4.1.3PLC的工作原理
PLC控制是采用循环扫描的工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新。I/O映像区分别存放执行程序之前的各中输入状态和执行过程中各结果的状态。
PLC任务的完成是建立在其硬件的支持下，通过执行反映用户程序来实现的，这一点是和计算机工作原理是相一致的。因此，PLC的工作原理就是建立在计算机工作原理的基础上。
PLC是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。即PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存储于用户存储器中的程序，按指令作周期性循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始一一顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。周而复始。PLC的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进行周期性循环。
4.1.4生产线设计选用的PLC相关信息
根据以上相关信息和生产线设计要求及自身所学考虑，最终选择德国SIEMENS（西门子）PLC，该公司是欧洲最大的电气设备制造商，是世界上研制、开发PLC较早的少数几个国家之一。S7系列PLC产品以其编程均使用STEP 7软件，可靠性高，功能强大并且该软件已经完全汉化的性能，在我国也是应用的十分普遍。
这次设计选择是德国西门子PLC S系列200的，其中CPU是采用CPU226，下表中是其参数
表4-1物理特性
尺寸（W宽+H高+D深）
96 x 80 x 62 mm
重量
 660 g
功耗
17 W

表4-2 存储器特性
在线程序编辑时
16384 bytes
非在线程序编辑时
24576 bytes
数据存储器
10240 bytes
(可选电池)
200天/典型值
表4-3 I/O特性
本机数字量输入
24 输入
本机数字量输出
16 输出
本机模拟量输入
无
本机模拟量输出
无
数字I/O映象区
256 (128输入/128输出)
模拟I/O映象区
64(32输入/32输出)
允许最大的扩展I/O模块
7个模块
允许最大的智能模块
7个模块
脉冲捕捉输入

高速计数器
24个
总数
6个
单相计数器
6，每个30KHz
两相计数器
4，每个20KHz
脉冲输出
2个20KHz(仅限于DC输出)
表4-4 常规特性
定时器总数
256个
1ms
4个
10ms
16个
100ms
236个
计数器总数
256(由超级电容或电池备份)
内部存储器位掉电保持
256(由超级电容或电池备份)
时间中断
2个1ms分辨率
边沿中断
4个上升沿和/或4个下降沿
模拟电位器
2个8位分辨率
布尔量运算执行时间
0.22μs
时钟
内置
卡件选项
存储卡和电池卡
表4-5 集成的通讯功能
接口
2个RS-485接口
PPI/T波特率
9.6,19.2和187.5kbaud
自由口波特率
1.2kbaud 至 115.2kbaud
每段最大电缆长度
使用隔离的中继器：187.5kbaud可达1000米，38.4kbaud可达1200米未使用隔离中继器：50米
最大站点数
每段32个站，每个网络126个站
最大主站数
32
点到点(PPI主站模式)
是(NETR / NETW)
MPI连接
共4个，2个保留(1个给PG，1个给OP)
表4-6 电源特性
输入电压
85至264V AC(47至63 Hz)
输入电流
80/40mA(仅CPU，120/240V AC) 320/160mA(最大负载，120/240V AC)
冲击电流
20A，264V AC时
隔离(现场与逻辑)
1500V AC
保持时间(掉电)
20 / 80ms，120/240VAC时
保险(不可替换)
2A，250 V时慢速熔断
表4-7 数字量输入输出特性
本机集成数字量输入点数
24输入
输入类型
漏型/源型 (IEC 类型1/漏型)
额定电压
24V DC，4mA典型值时
最大持续允许电压
30V DC
本机集成数字量输出点数
16输出
输出类型
干触点
额定电压
24VDC或250V AC
电压范围
5至30V DC或5至250V AC
此外还加两个EM223 16*DI 16*DQ扩充模块，选择这样最后总共就有56个DI，48个DO。完全满足这次设计要求，还余几个输入输出接口备用。
4.2液位计的选型
在生产线中存在着好几个液体罐，在生产线中要求对各个罐内的液体液位状况进行实时的测量并显示出来，并且在自动生产程序中许多动作都与液位的状况有直接的关系。所以选择一个准确的合适的经济的液位计就显得尤为重要。
4.2.1液位计的选型原则
结构简单、使用方便；
性能稳定、使用寿命长、便于安装维护。
最终经过考虑我选择了结构简单经济的浮球液位计
4.2.2工作原理
浮球液位计的结构主要是基于浮力和静磁场原理设计而生产的。它带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响，液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。
4.2.3浮球液位计的参数
表4-8 浮球液位计参数
测量范围
L≤6000mm
介质温度
≤120℃
介质比重
≥0