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1、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动水平有很大的帮助,同时又提高了生产
2、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,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
3、。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
4、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N按下启动按钮SB1Y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,搅拌电机运转电机运转60s后停止,液体混合阀门V3打开液面下降到L3后经过10s,液体排空,混合阀门关闭Y按下停止按钮SB2N待机状态停止二、设备选型2.1液位传感器的选择选用LSF-2.5型液位传感器。其中“L”表
5、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。2.2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,
6、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。2.3 电磁阀的选择入罐液体选用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。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;2.4接触器的选择选用CJ20-10/CJ20-16型接触器。其中“C”表
7、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。2.5热继电器的选择选用JR16B-60/3D型热继电器。其中“J”表示继电器,“D”表示带断相保护。2.6 PLC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
8、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CPU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
9、的。输入模块和输出模块是PLC与现场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:单元名称型号电源单元 PS 307-5ACPU单元 CPU 314-1AG13-0AB0 V2.6输入单元 SM 321 DI16XDC24V-1HF01-0AB0输出单元SM 322 DO8XREIAC230V-1
10、HF02-0AB0三、输入输出端口分配I/O地址符号功能输 入I0.0SB1启动I0.1SB2停止I0.2S1液面传感器1I0.3S2液面传感器2I0.4S3液面传感器3输 出Q4.0KM电机Q4.1V1A阀门Q4.2V2B阀门Q4.3V3混合阀门四、输入输出硬件接线图五、程序设计梯形图如下: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。