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1、 I题题 目目: : 多种液体混合控制系统设计多种液体混合控制系统设计 1摘 要随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，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为易燃易爆、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配料精确、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。所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,液体自动混合配料势必
2、就是摆在我们眼前的一大课题。随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。关键词：自动控制；液体自动混合；可编程控制器；工业生产2目 录1 1 引言引言.3 31.1 课题背景 .3 1.2 控制策略与特点 .3 1.3 功能及技术要求 .42 2 总体方案设计总体方案设计.5 52.1 系统构成 .5 2.2 工作过程 .53 3 硬件电路设计硬件电路设计.7 73.1 液面传感器 .7 3.2 电磁阀
3、 .7 3.3 接触器 .8 3.4 搅拌机 .8 3.5 可编程控制器的选择 .94 4 软件设计软件设计.10104.1 主程序流程图 .10 4.2 梯形图 .125 5工作过程在组态王中的模拟工作过程在组态王中的模拟 .13135.1 按下启动按钮，关闭 Y4，打开 Y1 .135.2 液体达到位置开关 L3 动作，关闭 Y1。后打开搅拌机与加热器.13 5.3 液体达到位置开关 L2 动作，关闭 Y2。打开液体阀门 Y3 .14 5.4 液体达到位置开关 L1 动作，关闭 Y3.15 5.5 搅拌 5S 后，关闭加热器和搅拌机，打开 Y4，倒出混合液体.15总结总结.1616参考文献
4、参考文献.1631 1 引言引言1.11.1 课题背景课题背景随着科学技术的猛速发展，自动控制技术在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的程序，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为易燃易爆、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配料精确、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。所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体自动混合的目的,液体自动混合配料势必就是摆在我们眼前的
5、一大课题。随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用可编程控制器实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产的需要。1.21.2 控制策略与特点控制策略与特点在工艺加工最初，把多种原料在合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高
6、，原来的液体混合远远不能满足当前自动化的需要。可编程控制器液体自动混合系统集成自动控制技术，计量技术，传感器技术等技术与一体的机电一体化装置。充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。41.31.3 功能及技术要求功能及技术要求1、 控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。2、 操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。3、控制逻辑在独立运行的下位控制器上实现4、HMI 功能通过触摸屏实现。流程图、历史趋势、实时趋势、报表均在触摸屏上实现。5、采用计算计系统对下位控制器、触摸屏进行编程组态6、检测、控制信号要准确，安全、可靠。52
7、2 总体方案总体方案设计设计2.12.1 系统构成系统构成从图 2-1 中可知设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。图 2.1 系统结构图此装置需要控制的元件有：其中 L1、L2、L3 为液面传感器，液面淹没该点时为 ON。Y1、Y2、Y3、Y4 为电磁阀，M 为搅拌电机，H 为加热器。另外还有控制电磁阀和电动机的 1 个交流接触器 KM。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。2.22.2 工作过程工作过程1：初始状态 容器是空的，各个阀门 Yl、Y2、Y3、Y4 均为 OFF，液位传感器 L1、L2、L3均为 OFF，电动机 M 为
8、 OFF，加热器 H 为 OFF。 2：启动操作 6按下启动按扭，开始下列操作:（1）关闭排放口阀门即 Y4=OFF，打开液体一阀门 Y1 即 Y1=ON，而 Y2,Y3,仍为 OFF。液体达到位置开关 L3 动作，使 L3=ON 时，Y1=OFF。（2）M=ON，H=ON，打开搅拌电机和加热电炉（由开关直接控制电源） 。电机搅拌过程中正向转动 1S 后，反向转动 1S，循环往复。（3）打开液体阀门 Y2=ON，液体达到位置开关 L2 动作，关闭 Y2=OFF。（4）打开液体阀门 Y3=ON，液体达到位置开关 L1 动作，关闭 Y3=OFF。（5）搅拌 5S 后，M=OFF，H=OFF 关闭加
9、热电炉和搅拌机，打开排放口阀门Y4=ON，倒出混合液体。73 3 硬件电路设计硬件电路设计3.13.1 液面传感器液面传感器选用 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，当没有液体时，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。相关元件主要
10、技术参数及原理如下：（1）工作压力可达 2.5Mpa （2）工作温度上限为 125C （3）触点寿命为 100 万次 （4）触点容量为 70w （5）开关电压为 24V DC （6）切换电流为 0.5A3.23.2 电磁阀电磁阀（1）入罐液体选用 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。相关元件主要技术参数及原理如下：1）材质：聚四氟乙烯。使用介质：硫酸、盐酸、有机溶剂、化学试剂等酸碱性的液体。2）介质温度150/环境温度-2060C。3）使用电压：AC：220V，50Hz/60Hz DC：24V。4）功率：AC：2.5K
11、W。85）操作方式：常闭：通电打开、断电关闭，动作响应迅速，高频率。（2）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)相关元件主要技术参数及原理如下：1）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）其阀体材料为：聚四氟乙烯，有比较强的抗腐蚀能力。3）使用电压：AC：220 V50Hz/60Hz DC：24V。4）功率：AC：5KW。3.33.3 接触器接触器选用 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 为主触头额定电流相关元件主要技术参数如下：（1）操作频率为1200/h（2）机电寿命为1000 万次（3）主触头额定电流为10/16（A）（4）额定电压为380/220（A）（5）功率为 2.5KW3.43.4 搅拌机搅拌机选用 EJ15-3 型电动机其中“E”表示电动机， “J”表示交流的，1
