基于S7-1200的液體混合控制系統設計

陳昌英 鐘漢生

摘 要：液體混合裝置是企業生產中應用較多的一種控制設備，一般都要求兩種及以上不同液體按照不同配方進行混合，基本流程一般為順序控制流程。本文主要介紹了某一液體混合的PLC控制系統設計，控制器選擇西門子的S7-1200，同時配合西門子S7-PLCSIM仿真系統進行仿真驗證，獲得預期效果。

關鍵詞：S7-1200;液體混合;PLC;PLCSIM仿真

1.引言

可編程控制器PLC主要應用硬接線的繼電器-接觸器控制，隨著技術的革新漸漸發展為以下幾種功能控制裝置：邏輯控制、計時、技數、運算數據處理、模擬量調節、聯網通信等。作為工業生產過程中主要的控制器，它具有結構簡單，編程較直觀容易，性價比較高，具有高可靠性等優點。混合液體控制裝置在化工行業、醫藥行業、食品行業都有廣泛的應用，在一些液體混合裝置中還使用傳統的繼電器控制方式，這已經不能滿足目前社會發展的需要，很多都需要進行設備改造和提升。因此研究基于PLC的液體混合控制系統有較大的應用價值。

2.控制系統要求

本文控制的液體混合裝置如圖所示，其中有A、B兩種液體，四個液體槽，每個槽均有上水位和下水位傳感器， P1-P6為水泵，M為攪拌機，R為較熱元件。具體要求如下：

1）要求當按下啟動按鈕后，泵P1、泵P2打開;當1#池滿泵P1停止，當2#池滿泵P2停止;然后加熱器R工作，當2#池液體溫度到達60度后，停止加熱。

2）打開泵P3、P4，同時攪拌機M工作，60s后停止;當1#池空或者3#池滿時泵P3停止;當2#池空或3#池滿時泵P2停止;

3）打開泵P5，當3池空或者4池滿時泵P5停止;

4）打開泵P6，當4池空時泵P6停止;進入下一個循環。

3.PLC程序設計

3.1 PLC硬件組態

本系統設計選擇S7-1200PLC作為控制核心，配合HMI觸摸屏進行控制，其硬件組態如下圖所示。HMI觸摸屏可以使得操作界面更加靈活，也可以實時觀察程序運行的狀態。另外，在程序調試過程中，可以結合西門子PLC的仿真軟件S7-PLCSIM進行HMI組態仿真調試。

在PLC單元的輸入輸出觸點方面，本系統需要輸入繼電器11個，包括啟動按鈕1個，停止按鈕1個，水位傳感器8個，溫度傳感器1個。需要輸出繼電器8個，包括水泵6個，攪拌機1個，加熱元件1個。

3.2 梯形圖設計及仿真實現

在梯形圖編程中，考慮到該系統主要是順序控制為主，因此編程時候考慮的是狀態專業圖的編程方式，這里不再詳細說明。

為了實現程序的驗證及調試，通過西門子PLC配套的PLC仿真系統S7-PLCSIM，可以很方便的對所設計的程序進行仿真調試，從而驗證程序的可行性和準確性。本文結合系統控制要求，設計了HMI組態監控界面，在HMI中設置與PLC 輸入變量相應的模擬變量（按鈕及傳感器），使得HMI中模擬變量的作用與PLC直連的輸入觸點作用一致。然后在HMI中設置指示燈來讀取PLC中輸出變量的狀態用以觀察程序運行結果，通過HMI仿真，仿真效果符合預期。

4.總結

本文PLC以及HMI的液體混合控制系統設計方案合理，具有較好的仿真效果，對工程實際有一定的應用性，為其它液體混合控制系統的進一步研究有較好的參考價值。

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[2]田玉林，張楊楊.城市交通信號控制系統綜述[J].道路交通與安全，2016（5）：42-46.

（作者單位：寧波財經學院，浙江 寧波 315175）