液体混合装置监控系统设计

目目 录录 第第 1 1 章章 引言引言 1 第第 2 2 章章 控制系统设计控制系统设计 2 2 1 系统整体设计要求 2 2 2 系统设计思想 2 2 3 PLC 输入输出口分配 3 2 4 控制相关流程图 4 2 5 可编程控制器梯形图 5 2 6 系统调试过程与问题 8 第第 3 3 章章 总结总结 14 参考文献参考文献 14 1 第第 1 1 章章 引言引言 随着科学技术的飞速发展 自动控制技术已经在人类活动的各个领域中的应用得 越来越广泛 而它的水平已经成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要 指标 在炼油 制药 化工等行业中 液体混合已经是不可缺少的程序 而且也是工 业生产中非常重要的一部分 然而由于此类行业中多数为有腐蚀有毒性介质和易燃易 爆介质 这样就造成现场的工作环境非常恶劣 不适宜工作人员在现场操作 此外 要求该系统在生产过程中具有配料准确 控制良好等规定 这也是半自动化及人工操 作控制所难以实现的 因此为了解决相关行业出现的这些问题 尤其是中小型企业中 要求做到多种液体自动混合 液体自动混合配料势必成为摆在我们眼前的一大课题 多种液体混合搅拌用于灌装各种各样的瓶装饮料 使用于大中型饮料生产厂家 早期的灌装机械大多数采蠕动泵式 用容积泵式作为计量方式 它具有效率高 功能 强 加工质量高等特点 是当今世界的前沿课题 但还是存在一些问题 该液体混合系统采用基于 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 具有良好的可移植性和可维护性的特点 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 液体混合自动配料系统就此应 社会工厂的需要而诞生了 如何使 PLC 在饮料灌装中实现控制功能 在相关的研究文献报导中用 PLC 对灌装 机进行控制的研究尚不多见 以致人们难以根据它的具体情况正确选用参数进行系统 控制 也就难以满足提高质量和效率 降低成本的要求 本设计就是基于以上问题进 行的一些探索 整个设计过程是按工艺流程设计 为设备安装 运行和保护检修服务 设计的编 写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号 GB4728 及其 它相关标准和规范编写 设计原则主要包括 工作条件 工程对电气控制线路提供的 具体数据 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 对于本课题来说 液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改适升级 控制装置需要根据企业工艺和设备现况来构成并需尽量用以前系统中的元器件 对于 人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似 以便于操作人员快速 掌握 从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量 2 的开关量 系统的可靠性要高 人机交互接口友好 应具备数据储存和分析汇总的能 力 第第 2 2 章章 液体混合装置系统设计液体混合装置系统设计 2 12 1 系统的整体设计要求系统的整体设计要求 在该混合液体装置中 需要完成两种液体的进料 混合 卸料的功能 SL1 SL2 SL3 为液面传感器 A B 为进料阀门 由 YV1 YV2 控制 卸料阀门由 YV3 控制 M 为搅拌机 过程控制要求如下 按动启动按钮 SB1 后 电磁阀 YV1 通电打开 液体 A 流入容器 当液位高度达到 SL2 I 时 液位传感器 SL2 接通 此时电磁阀 YV1 断电关闭 而电磁阀 YV2 通电接通 液体 B 流入容器 液位达到 SL1 H 时液位传感器 SL1 接通 这时电磁阀 YV2 断电关闭 同时启动电机 M 搅拌 6S 后电动机 M 停止搅拌 这时电磁阀 YV3 通电打开 放出混合 液体去下道工序 当液位下降到 SL3 L 后 再延时 2s 使电磁阀 YV3 断电关闭 开始下 一循环 2 22 2 系统方案的设计思想系统方案的设计思想 控制系统简单 经济 使用和维护方便 物料混合设备要节能 安全 高效和满 足生产及应用要求 1 可靠性高 具有较高的可靠性是衡量一个电气控制设备很关键的性能指针 由于 PLC 采用现 代大规模集成电子电路技术 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 所以生产制作出来的产品的可靠性往往都是很高的 2 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 可以用于各种规 模的工业控制场合 除了功能中的逻辑处理以外 现代 PLC 基本上都具有比较完善的 资料运算能力 因此可以用在各种各样的数字控制场合 3 易学易用 深受工程技术人员欢迎 作为通用的工业控制计算机 PLC 是面向工矿企业的工控设备 它的接口简单 编 程语言容易被工程技术人员接受 梯形图编程语言的符号及图形与表达方式跟继电器 的电路图比较相当接近 只用少量的 PLC 开关量逻辑控制指令就能方便地实现继电器 电路所能实现的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算 3 机来从事工业控制减少了很多工作量 节约了时间 4 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 PLC 中存储逻辑被接线逻辑代替了 这样一来就大大的削减了控制设备的外部接线 数量 控制系统的设计及建造的周期也大大缩短 同时维护起来也变得容易 更为重 要的是这样同一设备只需改变程序便可实现不同的生产过程 给需要进行多品种 小 批量的生产场合带来了很大的便利 5 体积小 重量轻 能耗低 6 硬件配套齐全 拥护使用方便 适应性强 2 32 3 PLCPLC 输入输出口分配输入输出口分配 通过分析控制任务 共需要 5 个数字量输入和 4 个数字量输出 I0 0 为开始按钮 I0 1 为停止按钮 I0 2 I0 3 I0 4 分别为三个液位传感器 Q4 1 Q4 2 Q4 3 分别 为电磁阀 A 电磁阀 B 排放电磁阀三个电磁阀 Q4 5 为搅拌电机 输入 输出地址分配如表 2 1 所示 表 2 1 控制信号信号名称组件名称组件符号地址编码 启动常开按钮 SB1I0 0 停之常开按钮 SB2I0 1 液位传感器 1液位传感器 LT1I0 2 液位传感器 2液位传感器 LT2I0 3 输入信号 液位传感器 3液位传感器 LT3I0 4 电动机驱动接触器 KMQ4 5 电磁阀 YV1电磁阀 YV1Q4 1 电磁阀 YV2电磁阀 YV2Q4 2 输出信号 电磁阀 YV3电磁阀 YV3Q4 3 4 2 52 5 可编程控制器梯形图可编程控制器梯形图 本次设计的 PLC 梯形图 5 6 7 2 62 6 系统调试系统调试 按动启动按钮 SB1 后 如果液面在 SL3 L 以上时 按要求 YV3 通电 开始排出 混合液 液面开始下降 当液面低于 SL3 L 时开始计时 2S 后 YV3 断开 PLC 输出 Q4 3 工作状态指示灯灭 同时 YV1 通电打开 PLC 输出 Q4 1 工作状态指示灯亮 液体 A 流入容器 液面开始上升 当液位高度达到 SL2 I 时 液位传感器 SL2 接通 此时电磁阀 YV1 断电关闭 而 电磁阀 YV2 通电接通 PLC 输出 Q4 2 工作状态指示灯亮 PLC 输出 Q4 1 工作状态指示 灯灭 液体 B 流入容器 8 液位达到 SL1 H 时液位传感器 SL1 接通 这时电磁阀 YV2 断电关闭 同时启动电 机 M 搅拌 PLC 输出 Q4 2 工作状态指示灯灭 PLC 输出 Q4 0 工作状态指示灯亮 6S 后 电动机 M 停止搅拌 这时电磁阀 YV3 通电打开 开始循环新的周期 SB2 为停止按钮 按下后过程继续 但最终停留在初始状态 不进入下一循环 再 按 SB1 可再次启动 SB3 为急停按钮 按下后整个过程停止 直接进入排液过程 并最终停止 再按 SB1 可再次启动 SB4 记忆停止按钮 按下后整个过程停止 SB5 为记忆启动按钮 在记忆停止后按 下可将停止前的动作继续下去 9 硬件配置 PLC 系统硬件配置 10 11 第第 3 3 章章 总结总结 为期两周的课程设计即将结束 这是一次充满挑战和热情的课程 本次我设计的 题目主要阐述液体混料罐的自动控制 实现液体混料全过程 其系统结构简单 运行 稳定可靠 使用了西门子 PLC300 和 Wincc 软件 设计了控制程序 虽然我们之前学过 PLC 程序设计 但是到了真正实践的时候 我们还是意识到了 自己能力的欠缺 而且这学期的 Wincc 学习一塌糊涂 所以刚来的时候我有种无从下 手的感觉 但是看到周围的同学都在投入的学习 我也就开始努力了 当我做出自己的成果的时候 我觉得问题并没有自己想象中的那么难 在此次得 设计过程中对各种系统的适用条件 各种软件的使用方法 我们都是随着设计的不断 深入并学会了应用 在与指导老师的交流沟通中也使我们对设计有了新的认识也对自 己提出了新的要求 对现场的控制也只是通过程序来实现 没有完成 PLC 与液位传感器之间的通讯 对于这次简洁的设计 我们还可以在设计进行进一步完善 参考文献