1、专科毕业设计（论文）设计题目 基于 PLC 的多种液体混合控制系统的设计 系 部： 电 气 工 程 系 专 业： 船 舶 电 气 工 程 技 术 班 级： 船 舶 电 气 111301 姓 名： 学 号：113914130121 指导教师： 职 称： 讲 师 20 14 年 6 月 摘 要目前，非常多的全自动操作系统出现在工业生产中，多种液体混合控制系统更是得到了快速地发展。在最初的处理加工过程中，多种液体的原材料要在人为监控下流入混合装置，并且要满足最初设定好的时间和条件。在自动化控制系统发展的历史过程中，继电器控制系统的弊端层出不穷，并且维修起来复杂，困难重重，所以逐步被现代化工业生产而淘
2、汰。多种液体混合控制装置需要设计得更可靠、更简单才能满足当下生产需求。本文中，我要讲述的是由我设计的多种液体混合控制系统，它是基于可编程序控制器（PLC）而设计完成的。因此，需要运用到液位传感器对液面高度进行监控。电磁阀的应用使多种液体在流入混合控制装置的过程中起到了控制作用，搅拌电机的使用可以让多种液体达到充分的混合，混合液体经过加热器加热达到设定温度后，就会从混合装置中流出，况且此控制系统为循环控制系统。多种液体在混合加工时，若按下了停止键，只有当整个过程加工完成后才能停止操作，这样便减少了原材料的浪费，使资源得到了完整的使用。关键词： PLC 液体混合 自动控制目 录1 绪论 .12 多
3、种液体混合装置概述 .22.1 多种液体混合装置的组成 .2,.2.1.1 液位传感器的选择 .22.1.2 温度传感器的选择 .32.1.3 电磁阀的选择 .32.1.4 搅拌电机的选择 .42.2 多种液体混合装置工作的基本原理 .42.2.1 多种液体混合装置的液位控制 .52.2.2 多种液体混合装置的温度控制 .53 基于 PLC 的多种液体混合的控制系统 .53.1PLC 的概述 .53.2 PLC 的工作原理 .63.3 基于 PLC 控制系统的控制要求与设计要求 .73.3.1 控制要求 .73.3.2 设计要求 .83.4 液体混合控制系统的 PLC 选型 .84 程序设计及
4、调试 .94.1I/O 分配 .94.2 设计外围接线图 .104.3 绘制顺序功能图 .104.4 设计梯形图程序 .135.系统常见故障与维护 .165.1 系统故障的概念 .165.2 系统故障分析及处理 .165.2.1PLC 主机系统 .165.2.2PLC 的 I/O 端口 .175.2.3 现场控制设备 .175.3 系统抗干扰性的分析和维护 .17结论 .18致谢 .19参考文献 .2001 绪论多种液体混合在炼油、化工、制药等行业中是必不可少的工序,同时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
5、场操作。另外,生产要求该系统要具备配料精确、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。自从上世纪 60 年代末 PLC 的出现，便以其独特的优点得到迅速地发展和普及，并在冶金、机械、纺织轻工、化工等众多行业中取代了传统的继电器控制。采用 PLC 对多种液体混合的自动控制,其电路结构简单,设备投资少,自动化程度高,所以 PLC 在工业控制系统中得到了良好的应用。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和相关工科学生的基本要求。随着计算机技术的发展，对原有液体混合装置提出了技术改造，数据采集、自动化控制、运行管理
6、等多方面的要求。利用PLC设计的多种液体混合装置可以实现在多种液体混合过程中的精确控制，提高了液体混合比例的稳定性。该系统具有运行稳定、自动化程度高、操作简单等优点，能够适应工业生产的需求。本文首先回顾了多种液体自动混合装置的发展过程，说明了多种液体自动混合装置基于PLC控制的重要性和必然性。然后，讲述了可编程程序控制器（PLC）的应用，通过论述可编程程序控制器的优点，对基于PLC的多种液体混合控制系统有了一个全新的认识。综合多种液体自动混合装置控制系统的要求，进行了外部电路的连接和PLC程序设计。从多种液体混合控制系统装置中部件的选择，流程的分析以及程序顺序控制的设计等方面，完成本次的设计任
7、务。12 多种液体混合装置概述2.1 多种液体混合装置的组成图 1如图 1 所示，多种液体混合装置由 Y1，Y2，Y3，Y4 为控制电磁阀，L1，L2，L3 为液位传感器，T 为温度传感器，M 为搅拌电机，H 为加热器（电炉）等控制部件组成。,.2.1.1 液位传感器的选择Comment A1: 2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系列液位传感器可提供非常准确、可靠的液位数据检测。其原理是依据光的反射折射的原理，当没有液体时，光被前端的 Y棱镜面或球面反射回来，当有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，
8、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以及多点液位传感器。LSF 光电液位传感器具有很高的适应环境的能力，在腐蚀方面有较好的抵抗能力。 相关元件主要技术参数：（1）工作压力 2.5Mpa（2）工作温度上限为 125（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 0.5A2.1.2 温度传感器的选择选用 KTY81210型温度传感器其中“T”表示温度KTY系列温度传感器采用进口的硅电阻元件制成，具有精确度高，稳定性好，可靠性强，产品寿命长等优点。该温度传感器已广泛应用于电机变频调速温度控制，太阳能热水器
9、温度测量领域彩印设备温控，汽车油温测量、发动机冷却系统，工业控制系统中过热保护、加热控制系统，电源功电保护等。相关元件主要参数：（1）测量温度范围为 -50150（2）温度系数 TC为 0.79%/K（3）精度等级为 0.5%（4）公称压力为 0.6MPa32.1.3 电磁阀的选择（1）入灌选用 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）介质温度小于 150 摄氏度，环境温度-2060 摄氏度3）使用电压： AC:220V4）功
10、率：2.5KW5）操作方式：常闭：通电打开，断电关闭，动作相应快，高频率。（2）出灌选用 AVF-40 型电磁阀其中“A”表示调节流量， “V”表示电磁阀， “F”表示防腐蚀，40 表示口径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：220V DC：24V。4）功率：AC：5KW。2.1.4 搅拌电机的选择选用 EJ153 型电动机其中“E”表示电动机， “J”表示交流，15 为设计序号，3 为最大工作电流相关元件技术参数：（1）额定电压为 220V，额定频率为
11、50Hz，功率为 2.5KW，采用三角形接法。（2）EJ15 系列电动机效率高、节能、噪音低、振动小，运行安全。Comment A2: Comment A3: Comment A4: 42.2 多种液体混合装置工作的基本原理在炼油、化工、制药等多为易燃、易爆、有毒有腐蚀性的介质的行业中，现场工作环境十分恶劣,不适合人工现场操作，多种液体混合装置就显得非常重要。多种液体在装置中充分地搅拌、加热，然后再放出的过程中，有液位传感器和温度传感器的动作，使整个过程变得简单、可靠，便于控制。2.2.1 多种液体混合装置的液位控制初始状态时，整个装置是空的，当按下开始按钮时，液体 A和液体 B会同时流入装置
12、，当液面达到 L2时，液体 A和液体 B停止流入装置，液体 C开始流入装置，当液面达到 L1时，液体 C停止流入装置。经过电动机搅拌以后，放出液体，液位下降至 L3时，再经过几秒，放空装置。2.2.2 多种液体混合装置的温度控制当多种液体充分搅拌后，需要对混合液体进行温度控制，当温度达到指定的 温度后，温度传感器就会动作，使加热器停止工作，然后放出混合液体。3 基于 PLC的多种液体混合的控制系统3.1 PLC的概述PLC是“ 专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机。国际电工委员会（IEC）对可编程控制器（PLC)的定义“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
13、它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。通信模块采用以太网、RS485等通讯模块。Comment A5: 5PLC拥有许多的特点： (1)系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长，也能进行连续过程的 PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC与 DCS，实现生产过程的综合自动化。(2)使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语
14、句表等编程语言，而只需要对计算机知识的简单了解，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而无需拆动任何硬件或其他任何外部设备。(3)能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强。 （4）并且用 PLC控制的设备，在因 PLC出现问题时，维护简单方便。图2. PLC的结构图3.2 PLC的工作原理当可编程序逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段,完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 （1）输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
