多种液体自动混合装置plc课设报告

目录1 .选题背景1二.方案论12.1继电器控制12.2单片机控制12.3产业控制计算机控制22.4可编程控制器控制23 .过程论述33.1控制分析33.2 plc选择43.3混频器的主回路图53.4i/o分配点63.5外部接线图73.6部件选型73.6.1液位传感器的选择73.6.2搅拌电机的选择83.6.3电磁阀的选型81 )装入容器的液体82 )排出罐液83.7部件目录表83.8顺序控制图93.9梯形图104 .结果分析134.1系统仿真调试134.2模拟结果135总结13参考文献151选题背景随着科技的快速发展，自动控制技术在人类活动各领域的应用越来越广泛，其水平已经成为一个国家测量生产和科技先进性的重要指标。 在炼油、化工、制药等行业，多种液体混合是不可或缺的工艺过程，也是其生产过程中的重要组成部分。但是，由于这些行业多数是易燃、有毒、有腐蚀性的媒介，因此现场的作业环境非常恶劣，不适合人工现场作业。 此外，生产需要该系统具有原料精度、控制可靠性等特点，这也是人工操作和半自动控制所不能实现的。 因此，为了支持相关行业，特别是中小企业实现多种液体自动混合的目的，液体自动混合原料必定是摆在我们面前的一大课题。随着计算机技术的发展，对现有液体混合装置进行了技术改造，提出了数据采集、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混合过程中的精确控制，液体混合比率稳定、运行稳定、自动化程度高，适合工业生产需求。要实现液体混合控制系统整体的设计，必须从如何实现各电磁阀的开闭和电机起动的控制的观点来考虑。 该系统需要对各种液体的液面进行液面高度控制，因此需要使用传感器监视液面高度。 各种液体进入池中的比例需要用电磁阀控制，进入池后的搅拌需要用电机控制。 各控制器的控制需要完全的控制流程，可以使用PLC技术编程，实现各控制器的控制。二案论关于目前的现状，继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程控制等几种控制方式满足了系统的要求。2.1继电器控制系统控制功能通过硬件继电器实现。 继电器与控制电路串联连接，根据主电路的电压、电流、转速、时间、温度等参数的变化进行动作，实现电力拖动装置的自动控制和保护。 系统复杂，在控制过程中，某继电器损坏会影响整个系统的正常运行，故障的发现和排除往往非常困难，继电器本身不太昂贵，但由于控制面板的安装布线作业量大，控制面板整体价格非常高，灵活性低，响应速度慢。2.2单片机控制单片机作为超大规模集成电路，机构上包括CPU、存储器、计时器和多种输入输出接口电路。 其低功耗、低电压和强控制功能已成为工作控制领域、最先进的武器和日常生活中最广泛的计算机之一。 然而，单片机是集成电路，不能直接与外部I/O信号连接。 为了将其用于工业控制，需要增加一套集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计工作量相当大。2.3工业控制计算机控制控制台采用总线结构，在各厂商产品兼容性强、实时操作系统支持、要求快、实用性强、功能复杂等领域具有优势。 但是工作装置因为价格高，所以被用于开关量控制。 另外，其外部I/O布线一般用于多芯扁平电缆或插头、插座，由于是从印刷电路板直接引出，因此比布线端子可靠性高。2.4可编程控制器控制可编程控制器配备有各种硬件装置，用户不需要自己设计或制作硬件装置，确定可编程控制器的硬件茧，设计外部配线图，用梯形图语言编程，用软件替换继电器系统的接点和配线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、传感器技术等技术于一体，充分吸收分布式控制系统和集中式控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、结构简单。 可编程控制器的多个液体自动混合系统具有以下特点a )系统自动运行b )控制的单周期运行方式c )通过传感器发送设定的参数，实现自动控制d )启动后，自动完成一个周期的工作，可以重复周期。在本设计中，为了实现其搅拌控制功能，导入了PLC。 本系统采用PLC是基于以下2个理由a) PLC具有高可靠性，通常的平均故障时间在30万小时以上b )编程能力强，能够用软件简单地实现模糊化、模糊决策和模糊化三过程论述3.1控制分析本课题的基本要求如下图3-1设计要求根据控制要求设计的液体自动混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。 作为输入控制，该装置需要4个液面传感器(SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 )、开始按钮(SB1 )、停止按钮(SB2 )。 4个电磁阀(YV1、YV2、YV3、YV4)和1个搅拌机(m )成为输出控制的对象。 还有一个搅拌电机接触器KM。 系统刚开机时，需要初始化系统，因此可通过SM0.1控制实现。 输出控制对象是否有效，可通过设置和复位实现。液面到达某个传感器的位置时，该传感器发出ON信号，低于传感器的位置时，传感器变为OFF状态。 4个电磁阀： YV1为液体a输入电磁阀，YV2为液体b输入电磁阀，YV3为液体c输入电磁阀，YV4为混合液体输出电磁阀，电磁阀为ON状态时，阀打开、OFF时，阀关闭，通过阀的开闭实现液体的流入和流出。 m为搅拌马达，M=ON时，搅拌马达运转，M=OFF时，搅拌马达停止。 初期，电磁阀YV1、YV2、YV3和搅拌机m为off状态，电磁阀YV4打开20s将容器清空，液面传感器没有信号。 按下开始按钮，电磁阀YV1打开，注入液体a。 液面高度达到SQ4时，液体继续流入，液面高度达到SQ3时，YV1关闭，液体a的注入停止。 同时打开液体b的电磁阀YV2，注入液体b。 液面上升到SQ2时，YV2关闭，停止b液的注入。 同时打开电磁阀YV3时，c液开始注入。 当液面上升到SQ1时，YV3关闭，液体c的流入停止，同时打开搅拌机m，使这3种液体充分混合，搅拌时间为1分钟(60s )，然后打开电磁阀YV4，排出液体。 当液面的高度下降到低SQ4时，SQ4没有信号，延迟20S后，容器中的液体被完全释放，YV4关闭，混频器再次开始下一个循环。3.2 PLC选择选型基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠性、维护便利性和最佳性价比。 需要具体考虑的因素如下。a )结构合理、工艺比较固定、环境条件好、维护量少时，除非选择整体结构的PLC，否则选择模块结构的PLC，材料混合控制系统的设计可以选择整体结构的PLC满足要求。b )功能强弱适用于开关量控制的工程项目，不要求控制速度时，一般选择低速的PLC、西门子公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM1。c )机种统一PLC的构造分为一体型和模块型两种。 多功能一体化结构将PLC的I/O和CPU放入一个印刷电路板，封装在一个机箱内，连接器丢失，因此小型且廉价。在本控制系统中，考虑系统的扩展性和维护的便利性，选择模块式PLC。 本系统是顺序控制，因此将西门子S7-200plc作为控制单元控制系统整体。 根据控制要求和设计要求选择PLC CPU226。 其各参数如下，完全满足设计要求。表-1 CPU226的电源特性表-2 CPU226存储其特性和I/O特性3.3混频器的主电路图本次设计中的混合液体搅拌是由马达m驱动的。 该电路有短路保护、过载保护、欠电压零电压保护等，短路保护通过FU保险丝实现保护功能，过载保护通过FR热敏继电器实现保护功能，欠电压零电压保护功能通过接触器实现保护功能。图3-2主电路图3 .分配3.4i/o点表-3 I/O分配表输入设备输入节点输出设备输出节点代号功能代号功能SB1战斗机开始按钮I0.0YV1液体a电磁阀Q0.0SB2战斗机停止按钮I0.1YV2液体b电磁阀Q0.1SQ1高电平传感器I0.2YV3液体c电磁阀Q0.2SQ2中液位传感器I0.3YV4放泄电磁阀Q0.3SQ3低电平传感器I0.4KM搅拌电机接触器q0.4SQ4超低电平传感器I0.53.5外部接线图图-3 PLC外部接线图3.6设备选型3.6.1液位传感器的选择选择LSF-2.5型液位传感器。 LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。 LSF光电电平开关适应环境能力强，耐腐蚀方面抵抗力强。 相关组件的主要技术参数如下：a )工作压力最高可达2.5Mpa。b )工作温度的上限为125。c )触电寿命为100万次。d )触点容量为70w。e )开关电压为24V DC。f )开关电流为0.5A。3.6.2搅拌电机的选择选择EJ15-3电机。 相关组件的主要技术参数如下：a )额定电压为220V，额定频率为50Hz，额定功率为2.5KW，采用三角接合法。b )电机运行地点的海拔在1000m以下。 工作温度-1540/湿度90%。c) EJ15系列电机效率高、节能、锁紧转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。3.6.3电磁阀的选择1 )装入罐中的液体选择VF4-25型电磁阀。 相关组件的主要技术参数如下：a )材质：聚四氟乙烯。 适用介质：硫酸、盐酸、有机溶剂、化学剂等弱碱性液体。b )介质温度150、环境温度-2060。c )使用电压： AC:220 V50Hz/60Hz DC:24V。d )电力： AC:2.5KWe )操作方式：常闭：通电开关、断开、动作响应快、频率高。2 )排出罐液选择AVF-40型电磁阀。 相关组件的主要技术参数如下：a )其最大的特点是通过设备上的按键控制流量，得到定时排气的效果。b )阀体材料为聚四氟乙烯，具有较强的防腐能力。c )使用电压： AC:220 V50Hz/60Hz DC:24V。d )电力： AC:5KW。3.7组件目录表表3-4组件目录表名字型号数量按钮开关KH-2204战斗机2液位传感器LSF-2.54搅拌马达EJ15-3型1电磁阀(液罐)VF4-25战斗机3电磁阀(排液罐)AVF-40战斗机1接触器CJX1-9/220V43.8顺序控制图M0.0Q0.3T37M0.3Q0.0M0.2M0.1M0.6Q0.4M0.5Q0.2M0.4Q0.1T39Q0.3