基于S7-1200的液体混合控制系统设计

陈昌英 钟汉生

摘 要：液体混合装置是企业生产中应用较多的一种控制设备，一般都要求两种及以上不同液体按照不同配方进行混合，基本流程一般为顺序控制流程。本文主要介绍了某一液体混合的PLC控制系统设计，控制器选择西门子的S7-1200，同时配合西门子S7-PLCSIM仿真系统进行仿真验证，获得预期效果。

关键词：S7-1200;液体混合;PLC;PLCSIM仿真

1.引言

可编程控制器PLC主要应用硬接线的继电器-接触器控制，随着技术的革新渐渐发展为以下几种功能控制装置：逻辑控制、计时、技数、运算数据处理、模拟量调节、联网通信等。作为工业生产过程中主要的控制器，它具有结构简单，编程较直观容易，性价比较高，具有高可靠性等优点。混合液体控制装置在化工行业、医药行业、食品行业都有广泛的应用，在一些液体混合装置中还使用传统的继电器控制方式，这已经不能满足目前社会发展的需要，很多都需要进行设备改造和提升。因此研究基于PLC的液体混合控制系统有较大的应用价值。

2.控制系统要求

本文控制的液体混合装置如图所示，其中有A、B两种液体，四个液体槽，每个槽均有上水位和下水位传感器， P1-P6为水泵，M为搅拌机，R为较热元件。具体要求如下：

1）要求当按下启动按钮后，泵P1、泵P2打开;当1#池满泵P1停止，当2#池满泵P2停止;然后加热器R工作，当2#池液体温度到达60度后，停止加热。

2）打開泵P3、P4，同时搅拌机M工作，60s后停止;当1#池空或者3#池满时泵P3停止;当2#池空或3#池满时泵P2停止;

3）打开泵P5，当3池空或者4池满时泵P5停止;

4）打开泵P6，当4池空时泵P6停止;进入下一个循环。

3.PLC程序设计

3.1 PLC硬件组态

本系统设计选择S7-1200PLC作为控制核心，配合HMI触摸屏进行控制，其硬件组态如下图所示。HMI触摸屏可以使得操作界面更加灵活，也可以实时观察程序运行的状态。另外，在程序调试过程中，可以结合西门子PLC的仿真软件S7-PLCSIM进行HMI组态仿真调试。

在PLC单元的输入输出触点方面，本系统需要输入继电器11个，包括启动按钮1个，停止按钮1个，水位传感器8个，温度传感器1个。需要输出继电器8个，包括水泵6个，搅拌机1个，加热元件1个。

3.2 梯形图设计及仿真实现

在梯形图编程中，考虑到该系统主要是顺序控制为主，因此编程时候考虑的是状态专业图的编程方式，这里不再详细说明。

为了实现程序的验证及调试，通过西门子PLC配套的PLC仿真系统S7-PLCSIM，可以很方便的对所设计的程序进行仿真调试，从而验证程序的可行性和准确性。本文结合系统控制要求，设计了HMI组态监控界面，在HMI中设置与PLC 输入变量相应的模拟变量（按钮及传感器），使得HMI中模拟变量的作用与PLC直连的输入触点作用一致。然后在HMI中设置指示灯来读取PLC中输出变量的状态用以观察程序运行结果，通过HMI仿真，仿真效果符合预期。

4.总结

本文PLC以及HMI的液体混合控制系统设计方案合理，具有较好的仿真效果，对工程实际有一定的应用性，为其它液体混合控制系统的进一步研究有较好的参考价值。

[参考文献]

[1]王淑芳.电气控制与S7-1200 PLC 应用技术[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2]田玉林，张杨杨.城市交通信号控制系统综述[J].道路交通与安全，2016（5）：42-46.

（作者单位：宁波财经学院，浙江 宁波 315175）