液体混合PLC课程设计

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1、一、工艺流程及分析一、工艺流程及分析为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向 缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药等行业中，多 种液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些 行业中多是易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现 场操作。另外，生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半 自动化控制所难以实现的。 采用基于 PLC 的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块 化结构，具有良好的课移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自

2、动水平有很大的帮助， 同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广 阔的市场前景，用 PLC 进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、 铁路等行业几乎都需要到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动 化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用 PLC 来取代 传统的继电器控制。 设计原则主要包括：工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安 全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的 选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制

3、，由模拟 控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。 液体自动混合原理图如图所示。从图中可知，本混合装置用来将两种液体进行混合。 S1、S2、S3 是液面传感器，液体 A、B 的阀门由电磁阀 V1、V2 和 V3 进行控制，M 为搅拌电 机。它们的控制要求如下： 1)装置投入运行前，要将液体 A、B 的阀门关闭，混合液的阀门打开 30s，将容器内的 液体排空后关闭。 2)按下启动按钮 SB1，液体 A 的阀门打开，液体 A 流入容器；当液体 A 的液面达到 L2 时，S2 会接通，从而关闭液体 A 的阀门，打开液体 B 的阀门。当液面达到 L1 时，液体 B 的阀门会自动关闭，搅拌

4、电机则开始运转，将液体 A 和 B 的混合液体进行搅匀。搅拌电机 运转 60s 后停止，然后混合液体的阀门打开，开始将搅拌均匀的混合液体排出。当容器内 的液面下降到 L3 时，L3 由接通变为断开。再过 10s，容器内的液体排空，混合液的阀门关 闭。 3)按下停止按钮 SB2 后，回到开机初始化状态，混合液的阀门打开 30s 后关闭，等待 按下启动按钮，开始下一个周期的操作。 流程图如下：开始液体混合阀门 V3 打 开 30s，排空液体按下启动按钮 SB1液体 A 阀门开，液体 A 流入液面到达 L2 时，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门液面到达 L3 时，关闭液 体 B 阀门，搅拌电机

5、运转电机运转 60s 后停止， 液体混合阀门 V3 打开停止液面下降到 L3 后经过 10s，液体排空，混合阀门 关闭按下停止按钮 SB2待机状态二、设备选型二、设备选型2.12.1 液位传感器的选择液位传感器的选择 选用 LSF-2.5 型液位传感器。 其中“L”表示光电的， “S”表示传感器， “F”表示防腐蚀的，2.5 为最大工作压力。 LSF 系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。其原理是依据光的反射折射原 理，当没有液面时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光 被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。应用 此原理可制成单

6、点或多点液位开关。LSF 光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐 腐蚀方面有较好的抵抗能力。 2.22.2 搅拌电机的选择搅拌电机的选择 选用 EJ15-3 型电动机，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。其中 “E”表示电动机， “J”表示交流的，15 为设计序号，3 为最大工作电流。 1）额定电压为 220V，额定频率为 50Hz，功率为 2.5KW，采用三角形接法； 2）电动机运行地点的海拔不超过 1000m。工作温度-1540/湿度90%； 3）EJ15 系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。 2.32.3 电磁阀的选择电磁阀的选择 入罐液体选

7、用 VF4-25 型电磁阀。其中“V”表示电磁阀， “F”表示防腐蚀，4 表示设 计序号，25 表示口径（mm）宽度。 出罐液体选用 AVF-40 型电磁阀。其中“A”表示可调节流量， “V”表示电磁阀， “F” 表示防腐蚀，40 为口径（mm） 。其最大特点就是能通过设备上的按键设置来控制流量，达 到定时排空的效果； 2.42.4 接触器的选择接触器的选择 选用 CJ20-10/CJ20-16 型接触器。其中“C”表示接触器， “J”表示交流，20 为设计 编号，10/16 为主触头额定电流。 2.52.5 热继电器的选择热继电器的选择 选用 JR16B-60/3D 型热继电器。其中“J”表

8、示继电器， “D”表示带断相保护。 2.62.6 PLCPLC 的选择的选择 可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起的新型工业 自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现与上位计算机等智能设备 之间的通信。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求， 且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。 PLC 的一般结构主要有 6 个部分组成，包括 CPU（中央处理器） 、存储器、输入/输出接 口电路、电源、外设接口、I/O 扩展接口。 （1） 中央处理单元（CPU） 与通用计算机中的 CPU 一样，PLC 中的 CP

9、U 也是整个系统的核心部件，主要有运算器、 控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成，此外还有外 围芯片、总线接口及有关电路。CPU 在很大程度上决定了 PLC 的整体性能，如整个系统的 控制规模、工作速度和内存容量等。 （2） 存储器 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户 程序存储器。PLC 常用的存储器类型有 RAM、EPROM、EEPROM 等。 （3）I/O 模块输入模块和输出模块通常称为 I/O 模块或 I/O 单元。PLC 的对外功能主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系而实现的。输入模块和输出模块是 PLC 与现

10、场 I/O 装置或设备之 间的连接部件，起着 PLC 与外部设备之间传递信息的作用。通常 I/O 模块上还有状态显示 和 I/O 接线端子排，以便于连接和监视。 （4）电源模块 输入、输出接口电路是 PLC 与现场 I/O 设备相连接的部件。它的作用是将输入信号转 换为 PLC 能够接收和处理的信号，将 CPU 送来的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信 号。 PLC 的选型及软件中的设置如下：三、输入输出端口分配三、输入输出端口分配四、输入输出硬件接线图四、输入输出硬件接线图单元名称型号 电源单元 PS 307-5A CPU 单元 CPU 314-1AG13-0AB0 V2.6 输入单元 S

11、M 321 DI16XDC24V-1HF01-0AB0 输出单元SM 322 DO8XREIAC230V-1HF02-0AB0I/O 地址符号功能 I0.0SB1启动 I0.1SB2停止 I0.2S1液面传感器 1 I0.3S2液面传感器 2输 入I0.4S3液面传感器 3 Q4.0KM电机 Q4.1V1A 阀门 Q4.2V2B 阀门输 出Q4.3V3混合阀门五、程序设计五、程序设计梯形图如下：六、总结六、总结实践证明，所采用西门子 S7-200 型可编程控制器的硬件配置和程序设计是完全可行的， 在实际控制中，由于 PLC 产品自身具有可靠性高、灵活性强、对工作环境无要求和抗干扰 性能好等诸多

12、优点，使之完全可以将操作人员从恶劣的现场环境中解放出来，因此深受用 户欢迎。同时采用 PLC 控制液体混合装置，还能容易的随时修改可编程控制器程序，以改 变液体混合装置的工作时间和工作状态，满足不同液体混合的需要。该控制系统可用较少 的资金投入，达到很高的控制精度。 设计是对我们所学知识的考验，也是对我们对知识综合运用能力的考验。更是对我们 做一件事情的态度的考验。极大地提高了我们的知识水平，锻炼了动手能力，为我们进行 更复杂的系统设计奠定了初步基础。同时，在遇到困难时，我们学会了如何与他人讨论并 解决问题，不断修正自己的不足。经过设计我们学会认真、专心，更有毅力的做一件事情， 这样我们在以后的工作和生活中才能经得起实践和时间的考验，我们才能走的更远。