物料管理_职业技术学院专业核心能力综合训练报告

四川机电职业技术学院专业核心技术综合训练技术报告e四川机电职业技术学院专业核心能力综合训练报告综合训练学习任务： 物料自动混合控制系统设计制作 院系名称： 电子电气工程系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 2015年 9月10日我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。53目录1前言21.1 应用现状31.2 应用前景31.3 应用功能42系统方案论证及设计思想42.1 系统方案论证42.2 系统设计思想63系统硬件设计83.1 PLC硬件设计83.1.1 PLC机型的选择83.1.2 PLC容量的选择103.1.3 I/O点数的选择103.1.4 PLC电源模块的选择113.2 其他相关硬件的设计123.2.1 电磁阀的选择123.2.2 传感器的选用163.2.3 搅拌机选择193.3 I/O分配表223.4 接线原理图243.5 系统控制要求254系统软件设计264.1 总体设计框图264.1.1 系统运行流程264.1.2 流程图274.2 软件选择与设计方法284.2.1 软件的选择284.2.2 设计方法284.2.3 PLC编程的基本原则294.2.4 程序设计295人机界面365.1 设计思想365.2 控制方式376系统调试386.1 系统硬件调试386.2 系统软件调试386.3 系统整体调试496.4 系统误操作的分析497总结50参考文献511. 前言1.1 应用现状鉴于搅拌设备的广泛应用，随着近年来工业技术的发展，物料混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是十分危险的,至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力,而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损失每年约为10100亿美元。因此，从更微观更本质的角度,例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场,不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义,对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。而对于搅拌设备的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。这方面已做了许多工作，但尚需扩大和深入。在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动，而且要在液体中产生湍动，湍动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系。这些旋涡因经常地互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的搅拌。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极其重要的。混合搅拌作为工艺过程的基础操作单元，广泛应用于石油、化工、医药、食品、油漆、涂料等许多行业。但是，由于这些行业中所用到的材料，多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质, 以至于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、工作效率高等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。1.2应用前景近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对于非牛顿型液体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度流体，特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向。聚合釜的传热特性与其中所用的搅拌器的型式关系甚大。随着科学技术的发展。设备有大型化发展的趋势，也需求搅拌设备大型化。如国外聚合釜的容积已由最初的840m3扩大到60100m3，最火的已达到140m3。采用大型聚台釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展。而且采用底部搅拌的方式越采越多，多用三叶后掠式搅拌器。三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好搅拌器。因它排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达510次，能促使釜内反应均匀一致。 搅拌也可以在管路中进行，采用在管路中安装装置的办法对气-液系和液-液系进行混合。例如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合；在石油精制中，也采用使液体流过设置在管路中的锐孔板或挡板，以便使两种液体进行接触。还有在管道中放入搅拌器的，即所谓管道搅拌。可见，科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大。搅拌技术的发展又使得搅拌设备大型化。为了提高搅拌的全自动化和稳定性能，就需要一个功能更强、性能更好的系统做支持。在本设计中我将引入PLC来实现其搅拌控制功能。1.3应用功能本设计基于采用可编程序控制器（PLC）的设计方案，实现对物料混合搅拌的控制。以PLC S7-300为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等，设计中可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时，从而满足其控制要求。根据控制要求，可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题。这样就可以先按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图，然后在根据顺序功能图画梯形图，最后再用仿真软件对其进行调试仿真。这样就可以实现PLC对混合搅拌控制程序的设计。2. 系统方案论证及设计思想2.1 系统方案论证就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。(1) 继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。(2) 单片机控制系统单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。(3) 工业计算机控制系统工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。(4) 可编程控制器可控制编程器是一种专门为在工业环境下应用而设计的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬茧配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。故选择PLC来实施本次设计。2.2 系统设计思想根据多种控制的比较，选择PLC的控制系统有着它的特点。(1) 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2) 硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。(3) 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。(4) 容易改造系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造。(5) 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3. 系统硬件设计3.1 PLC硬件设计3.1.1 PLC机型的选择一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点。(1) 合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。 (2) 安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。 (3) 相应的功能要求 转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。 对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 (4) 响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。 (5) 系统可靠性的要求 对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 (6) 机型尽量统一 一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题。 机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 (7) 是否在线编程PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。离线编程的PLC，其主机和编程器共用物料混合控制系统采用离线编程。(8) PLC的环境适应性由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度：工作温度055，最高为60。储存温度：-4085。湿度：相对湿度5%95%(无凝结霜)。振动和冲击：满足国际电工委员会标准。电源：交流200V，允许变化范围为-15%15%，频率为4753Hz瞬间停电保持l0ms 。 环境：周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。3.1.2 PLC容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加2030的裕量。存储容量（字节）开关量IO点数10 模拟量IO通道数100另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。3.1.3 I/O点数的选择PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定。可以根据实际需要进行选择使用。(1) 确定I/O点数I/O点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便地对功能进行扩展。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，I/O点数就可能有所不同。(2) 开关量I/O标准的I/O接口用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流I/O信号为24240V（AC），直流I/O信号为524V（DC）。 (3) 选择开关量输入模块主要从下面两方面考虑 根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般24V以下属于低电平，其传输距离不宜太远。如12V电压模块一般不超过10m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。 高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60%。(4) 选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑。 输出方式选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1Hz。晶闸管输出（交流）和晶体管输出（直流）都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反电压，必须采取抑制措施。 输出电流的选择。模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的余量。 允许同时接通的输出点数。在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的驱动能力，还要核算整个输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值。3.1.4 PLC电源模块的选择电源模块的选择一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和。以下步骤为选择电源的一般规则：(1) 确定电源的输入电压。(2) 将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。(3) I/O模块所需的总背板电流值再加上以下各电流。 框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值。 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。(4) 如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可做以下处理。 列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流。 将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤。(5) 在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装到框架的外面。(6) 根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合适的电源模块。3.2 其他相关硬件的设计在系统设计中，还有其他的硬件设备，同时它们的选择同等重要，它们与PLC控制系统相结合，根据信号的输入及信号的输出，是现场设备进行工作。要结合输入输出的电流电压来控制负载，所以要进行硬件的选择，从而达到设计的要求。3.2.1 电磁阀的选择追朔电磁阀的发展史，到目前为止，国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步式、先导式）而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构）。1. 直动式电磁阀原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。2. 分布直动式电磁阀原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开；当入口与出口达到启动压差时通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开。断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点：在零压差或真空，高压时亦能动作，但功率较大，要求必须水平安装。3. 先导式电磁阀原理：当电磁阀线圈通电，动铁芯与静铁芯吸合使导阀孔开放，阀芯背腔的压力通过导阀孔流向出口，此时阀芯背腔的压力低于进口压力，利用压差使阀芯脱离主阀口，介质从进口流向出口。当线圈断电，动铁芯与静铁芯脱离，关闭了导阀孔，阀芯背腔压力受进口压力的补充逐渐趋于和进口平衡，阀芯因弹簧力作用下 把阀门紧密关闭。特点：功率消耗低、通径较大，而结构简单、安装方向任意，但只能用于电磁阀两端有一定压差的场合。电磁阀的选用原则有以下四点。1. 安全性(1) 腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。例CD-F. Z3CF。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。(2) 爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。(3) 电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。 2. 可靠性(1) 工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。 (2) 工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。本公司常规产品均为长期工作制，即线圈允许长期通电工作。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。用在短时工作制而批量又 很大时，可作特殊订货以降低功耗。(3) 工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。(4) 动作可靠性。 3. 适用性(1) 介质特性 质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀，例ZQDF用于空气，ZQDFY用于液体， ZQDF2(或-3)用于蒸汽，否则易引起误动作。ZDF系列多功能电磁阀则可通通于气.液体。最好订时告明介质状态，安装用户就不必再调式。 介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命。 介质粘度，通常在50cSt以下。若超过此值，通径大于15mm用ZDF系列多功能电磁阀作特殊订货。通径小于15mm订高粘度电磁阀。 介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀作例如CDP。 介质若是定向流通，且不允许倒流ZDFN和ZQDFN单需用双向流通，请作特殊要求提出。 介质温度应选在电磁阀允许范围之内。(2) 管道参数 根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号。例如，用于一条管道向两条管道切换的，小通径的选CA5和Z3F，中等或大通径请选ZDFZ1/2。又如控制两条管道汇流的，请选ZDFZ2/1等。 根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。请注意有的厂家未标有Kv值，往往阀孔尺寸小于接口管径，切不可贪图价低而误事。 工作压差 最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。(3) 环境条件 环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。 环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀。 环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀。 在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀。 环境空间若受限制，请选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。(4) 电源条件 根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便。 电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V。 电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许%10左右，如若超差，须采取稳压措施或提出特殊订货要求。 应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。(5) 控制精度 普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时请选用多位电磁阀；Z3CF三位常开电磁阀，具有微启，全开和关闭三种流量； ZDFZ1/1组合多功能电磁阀具有全开、大开、小开、全开四种流量。 动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间，只有本公司专利产品多功能电磁阀可对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏。 泄漏量：样本上给出的泄漏量数值为常用经济等级，若嫌偏高，请作特殊订货。 4. 经济性： 它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的 经济。经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜而错选早造成损害群是巨大的。总之，经济性不单指产品价格，而是产品的性能价格比综合费用价格比。经比较，在设计中采用的是垂直式直动液用电磁阀。主要技术指标：(1) 使用环境海拔高度不超过2500米。(2) 工作介质温度0+60（丁腈橡胶）；0+100（硅橡胶）。(3) 适用介质：水、气、油。(4) 工作参数： 额定工作电压：直流DC6V、DC9V、DC12V、DC24V、DC36V、DC110V、DC220V；交流AC6V、AC9V、AC12V、AC24V、AC36V、AC110V、AC220V等（生产线上检测用电压下浮15%）；功率等级：4W、5W、6W、7W、8W等。 工作电流：如表3-1所示。表3-1 电磁阀对应工作电流序号额定工作电压(V)、功率(W)额定工作电流(A)直流电阻(20)()序号额定工作电压(V)、功率(W)额定工作电流(A)直流电阻(20)()1DC12V 4W0.33420.92AC9V 5W 0.43100.53DC12V 4.5W0.39300.64AC12V 4.5W0.3716.30.55DC12V 5W0.4227.70.66AC12V 5W0.4315.50.57DC12V 6W0.52220.58AC24V 5W0.254.419DC12V 7W0.58200.510AC110V 4.5W0.041.20.05k11DC24V 4.5W0.191192.412AC220V 4.5W0.024.60.20k 工作压力：0.020.8MPa；能承受静压力不低于2.0Mpa。 工作寿命。 采用进口不锈钢弹簧和优质材料，正常工作不少于20万次（按每天工作100次算，受命超过五年）。3.2.2 传感器的选用1. 液位传感器常常应用于净化工程，随着计算机自动测控管理系统普遍进入净水厂自动化领域，作为自动化测控系统的一部分之液位开关也发挥着重要的作用。自动化仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分合理的使用。在现代净化水厂，自动化仪表之液位开关作为常用仪表，在选择时需要注意哪些问题呢？下面是两点参考标准。(1) 测量对象，如被测介质的物理和化学性质，以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等。(2) 测量和控制要求，如测量范围、测量 ( 或控制)精确度、显示方式、现场指示、远距离指示、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。 净水工程中常用的液位计及选型要点如下。 浮球式液位开关 在液体中放入一个空心的浮球，当液位变化时，浮球将产生与液位变化相同的位移。可用机械或电的方法来测得浮球的位移，其精确度为(12)%，这种液位开关不适用于高粘度的液体，其输出端有开关控制和连续输出。在净水厂的设计中，多将此种液位开关用于集水井的液位测量以控制排水泵的自动开停。 静压 ( 或差压 ) 式液位开关由于液柱的静压与液位成正比，因此利用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得液位。根据被测介质的密度及液体测量范围计算出压力或压差范围，再选用量程、精确度等性能合适的压力表或差压表。这种液位开关的精确度为(0.52)%。电容式液位开关在容器内插入电极，当液位变化时，电极内部介质改变，电极间 ( 或电极与容器壁之间)的电容也随之变化，该电容量的变化再转换成标准化的直流电信号。其精确度为 (0.51.5)%。电容式液位开关具有以下优点：传感器无机械可动部分，结构简单、可靠；精确度高；检测端消耗电能小，动态响应快；维护方便，寿命长。缺点是被测液体的介电常数不稳定会引起误差。电容式液位开关一般用于调节池、清水池等的液位测量。当测量范围不超过 2m 时，采用棒状、板状、同轴电极；当超过 2m 时，采用缆式电极。当被测介质为水时，采用带绝缘层 ( 可用聚乙烯)的电极。 超声液位开关超声液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。其精确度为0.5%。这种液位开关无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响，因此多用于药池、药罐、排泥水池等的液位测量。但此种方法有一定的盲区，且价格较贵。经比较，在设计中选择的是浮球式液位开关，因为在相关设计中的物料符合设备的要求，同时考虑到价格和性能的因素，所以选择这个液位开关。2. 温度传感器(1) 灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时，要考虑以下问题。 当传感器的线性工作范围一定时，传感器的灵敏度越高，干扰噪声越大，难以保证传感器的输入在线性区域内工作。过高的灵敏度，影响其适用的测量范围，应要求传感器的信噪比愈大愈好。 当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时，就要求传感器单向灵敏度愈高愈好，而横向灵敏度愈小愈好；如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵敏度愈小愈好。(2) 响应特性传感器的响应特性是指，在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。但实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。一般物性型传感器(如利用光电效应、压电效应等传感器)响应时间短，工作频率宽；而结构型传感器，如电感、电容、磁电等传感器，由于受到结构特性的影响、机械系统惯性质量的限制，其固有频率低，工作频率范围窄。在动态测量中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用时，应充分考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。(3) 线性范围在线性范围内，传感器的输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。为了保证测量的精确度，传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。然而，在某些情况下，保证传感器绝对工作在线性区域内也是不容易的。在许可限度内，也可以取其近似线性区域。例如，变间隙型的电容、电感式传感器，其工作区均选在初始间隙附近。而且必须考虑被测量变化范围，令其非线性误差在允许限度以内。(4) 稳定性传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。为了保证传感器长期稳定地工作，而不需经常地更换或校准，在选择和使用传感器时应注意以下两个问题。 根据环境条件选择传感器。例如，选择电阻应变式传感器时，应考虑湿度的影响；又如，对变极距型电容式传感器和光电传感器，环境灰尘油剂浸人间隙时，会改变电容器的介质和感光性质。对于磁电式传感器或霍尔效应元件等，应考虑周围电磁场带来测量误差。滑线电阻式传感器表面有灰尘时，将会引入噪声。 要创造或保持良好的使用环境。(5) 精确度传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接的影响。在某些情况下，要求传感器的精确度愈高愈好。例如，对现代超精密切削机床，测量其运动部件的定位精度，主轴的回转运动误差、振动及热形变等时，往往要求它们的测量精确度在0.10.001mm范围内。在实际中，需要同时兼顾测量目的和经济性。对于定性分析的试验研究，应要求传感器的重复精度高，而不要求测试的绝对量值准确；对于定量分析，那么必须获得精确量值。(6) 测量方式传感器在实际条件下的工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。 例如，在机械系统中，对运动部件的被测参数，往往采用非接触测量方式。 例如回转轴的误差、振动、扭矩等情况，采用电容式、涡流式、光电式等非接触式传感器很方便，若选用电阻应变片，则需配以遥测应变仪。 例如，生产过程监测或产品质量在线检测等，宜采用涡流探伤、超声波探伤、核辐射探伤以及声发射检测等。尽可能选用非破坏性检验，以直接获得经济效益。在线测试是与实际情况保持一致的测试方法。对于自动化过程检测与控制系统，往往要求在线检测。实现在线检测是比较困难的，对传感器与测试系统都有一定的特殊要求。例如，在加工过程中，实现表面粗糙度的检测，以往的光切法、千涉法、触针法等都无法运用，取而代之的是激光、光纤或图像检测法。研制在线检测的新型传感器，也是当前测试技术发展的一个方面。除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。3.2.3 搅拌机选择通常液体搅拌在圆柱槽内进行，可为密闭式或开放式，主要结构为马达、减速机、机架；搅拌器包含联轴器、转轴、轮叶、并视需求加装轴封及转轴轴受。而搅拌机的设计必须仰赖专业与经验，设计的优劣对搅拌的效果差异很大，因此在填写搅拌机数据表时，详细的搅拌目的、物性、槽的形状及尺寸等等，才能做出最佳的设计。1. 搅拌机的机械考虑参数 静负载。 动负载。 静及动力矩。 共振。 磨耗与腐蚀。 动力输入。2. 选用注意事项: 所有规格之标准接液棒叶材质为SUS304为主，其他特殊材质或抗酸硷之包衬涂装，请另行提示。 马达如需特殊之防护，如屋外、防爆等，请另行提示，并告知要求等级。 高转速或大容量之搅拌槽操作，应加装固定环及水中轴受座防护。 所有机型所标示之叶片尺寸、搅拌轴径、轴长等均为参考尺寸，实际尺寸依搅拌目的、叶片型式、搅拌速度等规范决定之。在对物料的搅拌操作中,人们希望达到多种搅拌目的,具有合适的液体运动状态 ,以发挥其搅拌效果。流体流动所产生的搅拌作用主要有以下几种混合和分散均一化作用凝集和破坏细分化作用流动、浮游化作用在异相接触界面上促进物质移动和热移动等作用。因此,要使搅拌达到我们所希望的要求,就必须选择适当的叶轮型式,设计出符合流动状态特性的搅拌器。我们可以依据物料特性液体介质的粘度、搅拌过程的难易程度、生产要求的高低、设备价格和动力消耗费用等因素来选择搅拌器。(1) 根据液体粘度选择搅拌叶轮形状液体搅拌状态的流动性质由Re值决定 ,当Re103时为湍流状态 ,这时流动惯性力作用大，当Re50时,为层流状态,惯性力作用小。根据粘度的大小来选择搅拌叶轮。(2) 根据操作目的和影响因紊选型根据化学工程手册推荐,依据操作目的加热、冷却、溶解、结晶、分散、萃取搅拌效果传热速率、均匀性、粒度大小等作为选择湍流搅拌设备的叶轮型式和几何尺寸的参考。(3) 依据搅拌叶轮的特性选型搅拌叶轮在合理条件下运行时所产生的液体流型有径向型、轴向型和辐流型。由于搅拌叶轮形状不同 ,所产生的搅拌作用也不同。以下介绍几种主要搅拌器叶轮的性能、特性和用途,以供选型。 三叶推进式中速(7-10m/s)： 多用在低粘度液湍流状况下搅拌。为低剪切型,具有高排出量,旋转部分产生高速轴向流,容器内伴随着循环流。用于液液混合、低浓度悬浮浆料、除低粘度以外的通气搅拌。 叶轮式(中速)：曲面倾角型,高性能涡轮式,整个圆周方向流动,汇集为高速轴向流。用于固一液混合、液一液和其它低粘度混合。 折叶桨式（低速）：长方形板式桨,靠安装角度形成辐流和轴流。构造简单、制作容易。适用于槽径与叶轮和槽底距离比值大的场合,与推进式相反的低压排出流 。用于固一液悬浊操作。 涡轮式（高速）：盘的外周带齿状,高速回转产生强力剪切作用,同时产生辐流,容器内有很强循环流 。在大容量场合下 ,推进式与涡轮式叶轮可组合使用。用于粉体分散、溶解；液一液乳化、分散气体分散。 涡轮式（高速）盘的外周带齿状,高速回转产生强力剪切作用,同时产生辐流,容器内有很强循环流。在大容量场合下,推进式与涡轮式叶轮可组合使用。用于粉体分散、溶解；液一液乳化、分散；气体分散。 折叶圆盘涡轮式：桨叶倾斜,形成轴流和辐流,能消除容器内上下不均匀性,效率较高,搅拌混合效果好,具有独特的流体图形。用于液一液分散,固一液悬浊分散,气体分散等中容量场合。 直叶圆盘涡轮式：典型辐流式移动,中低速转动时得到强力搅拌,用于通气搅拌和大容量、高浓度浆液的流动、分散,高通气量气体分散。 涡流型：高速回转产生强力、压力、剪切。桨叶后部制成齿形,对粉体块,流体块破坏力强,接触面积大,用于粉末溶解、分散、小容量强搅拌。 涡轮型：能控制排出流方向,形成强力的轴向流动 ,适用于低液位运动、槽径与叶轮和槽底距离比值大的要求。 超混合涡轮型（M205，M305）：具有节能的排出性能,槽高/槽直径2,适用于深搅拌槽的底部、侧壁产生剪切作用大的上下循环流的场合。 超混合器：具有带齿的多层辅助板构成,槽中心部有强力的上升流,槽壁部有旋回下降流,形成槽内上下循环流；叶轮尖端速度比槽内上升速度大 ,因此剪切性能好。适用于中、高粘度用的搅拌叶轮；低粘度时有挡板。Re=10左右的高粘度层流域,不能使用挡。 螺旋螺带式：结构为螺旋卷带状叶轮,有单双之分。适用于动力粘度高达2Pas,甚至更高。 锚型：适用于高粘度液与非牛顿液的搅拌和混合,其叶轮与容器壁间隙很小。靠刮板传热,特别适用于低粘度液位任意变动。在设计中采用的是折叶桨式搅拌机1台。外形及安装尺寸：如图3-1所示。图3-1外形尺寸搅拌电动机技术参数：如表3-2所示。表3-2 搅拌电动机技术参数规格型号使用电压V空载最大效率点最大功率点转速rpm电流A转速rpm电流A转矩kg.cm效率%转速rpm电流A转矩kg.cm功率WSTGB37R520C-31412130.038.50.1454.18215.60.2558.70.5STGB37R520C-5212800.22561.246.7527382.0512.85.08STGB37R520C-42241200.1670.664.922670.664.903.4STGB37R500TV-306900.04700.0950.3STGB37R500TV-909450.045370.121.15STGB37R540S-27024120.16100.32303.3 I/O分配表物料自动混合控制I/O分配表，如表3-3所示。表3-3物料自动混合控制I/O分配表I/O设备名称I/O地址说明FRI125.0热保护（常闭触点）SB1I124.5启动按钮（常开触点）SB2I124.6停止按钮（常闭触点）SB3I124.7手自动切换按钮（常开、闭触点）SB4I125.1手自动切换按钮（常开、闭触点）SB5I125.2手自动切换按钮（常开、闭触点）SB6I125.3手自动切换按钮（常开、闭触点）SB7I125.4手自动切换按钮（常开、闭触点）SB8I125.5手自动切换按钮（常开、闭触点）SB9I125.6手自动切换按钮（常开、闭触点）SB10I125.7手自动切换按钮（常开、闭触点）SB11I126.0手自动切换按钮（常开、闭触点）续表SB12I126.1手自动切换按钮（常开、闭触点）SB13I126.2手自动切换按钮（常开、闭触点）TI124.0温度传感器（常开点）L1I124.1液位传感器（常开点）L2I124.2液位传感器（常开点）L3I124.3液位传感器（常开点）L4I124.4液位传感器（常开点）D1Q124.0液位指示灯D2Q124.1液位指示灯D3Q124.2液位指示灯D4Q124.3液位指示灯D5Q124.4温度上限灯D6Q124.5电机过载报警灯D7Q124.6自动运行显示灯D8Q124.7手动操作显示灯KM1