多种液体混合装置控制的设计.docx
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多种液体混合装置控制的设计
湖南省娄底职业技术学院
学生毕业设计（论文）
题目：
液体搅拌器装置模拟控制系统设计
院系：
娄底职业技术学院
专业：
机电一体化
班级：
09机大五班
学生姓名：
王宇博
指导教师：
雷丽英
论文提交日期：
2011年12月24日
摘要
本系统使用学校实验室中的三菱PLC的FX系列实现了对液体混合装置的自动控制要求。
同时控制系统利用仿真设备不仅能满足两种液体混合的功能，而且可以扩展其功能满足多种液体混合系统的功能。
提出了一种基于PLC的多种液体混合控制系统设计思路,提高了液体混合生产线的自动化程度和生产效率。
文中详细介绍了系统的硬件设计、软件设计。
其中硬件设计包液体混合装置的电路框图、输入/输出的分配表及外部接线；软件设计包括系统控制的梯形图、指令表及工作过程。
在本装置设计中，液面传感器和电阀门以及搅动电机采用相应的钮子开关和发光二极管来模拟，另外还借助外围元件来完成本装置。
整个程序采用结构化的设计方法,具有调试方便,维护简单,移植性好的优点
关键词：
PLC；液体混合装置；程序
目录
中文摘要……………………………………………………………………………………………Ⅰ
前言……………………………………………………………………………………………………1
1、液体混合装置的原理及要求和任务…………………………………………………2
1.1原理………………………………………………………………………………………………2
1.2任务………………………………………………………………………………………………2
1.3要求………………………………………………………………………………………………2
2、基于PLC液体混合装置的硬件设计…………………………………………………3
2.1液体混合装置图……………………………………………………………………………3
2.2外部接线图与操作面板…………………………………………………………………4
2.3输入/输出装置………………………………………………………………………………5
3、基于PLC液体混合装置的软件设计…………………………………………………6
3.1系统控制顺序功能图………………………………………………………………………7
3.2系统控制梯形图………………………………………………………………………………8
结束语…………………………………………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………………………………………11
电气设备及元器件明细表……………………………………………………………………12
前言
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,组成部分。
以往常采用传统的继电器控制,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高。
当前国内许多地方的此类控制系统主要是采用DCS,这是由于液位控制系统的仪表信号较多,采用此系统性价比相对较好,但随着电子技术的不断发展,PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。
用于回路调节和组态画面的功能不断完善,而且PLC的抗干扰的能力也非常强,对电源的质量要求比较低。
目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造,大大提高了控制系统的可靠性和自控程度,为企业提供了更可靠的先进控制器对传统接触控制进行改造,生产保障,所以PLC在工业控制系统中得到了良好的应用。
采用PLC对容器中的液位进行监控控制,其电路结构简单,设备投资少,监控系统不仅自动化程度高,还具有在线修改功能,灵活性强等优点,适用于多段液位控制的监控场合。
为此,我们设计了这个集PLC技术，自动控制技术，自动化仪表技术，系统仿真技术技术于一体的功能较全的液体混合的自动装置。
1.1原理
利用学校实验室中的三菱PLC的FX系列设计两种液体混合装置控制系统供工业应用。
在实验之前将容器中的液体放空，液体A阀门打开，A指示灯YV1亮，液体A流入容器。
当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门，相对应于操作面板上的钮子开关SL2闭合时，A指示灯YV1灭，B指示灯YV2亮。
液面到达SL3时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀，即钮子开关SL3闭合时，B指示灯YV2灭，M指示灯YKM亮。
搅匀电机工作8秒后停止搅动，1秒后混合液体阀门打开——YV3指示灯亮，开始放出混合液体。
当液面下降到SL1时，SL1由接通变为断开，A指示灯YV1灭，再过3秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期的液体A阀门打开…。
1.2要求
1）液体混合自动装置需要A、B两种不同液体，搅拌电机的功率为4.5kw。
2）液面传感器用钮子开关模拟，启动和停止按钮用动合开关模拟，液体A阀门、液体B阀门和混合液体的阀门的开关与闭合以及搅拌电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。
3）当需要启动该装置时，必须要按启动按钮SB1，从而该装置会循环工作，当需要停止时，按下停止按钮SB2。
1.3任务
分析电路图；设计PLC外部接线图；指令表；系统控制梯形图。
2、基于PLC液体混合装置的硬件设计
2.1液体混合装置图
2.1液体混合装置图
本文所提到的液体混合系统原理图如图2.1所示。
YV1控制液体A在容器中的注入量，YV2控制液体2在容器中的注入量。
YV3的作用是在液体A，B在容器内搅拌完毕后导出，使之进入下一个环节操作。
液面传感器分别为SL1，SL2，SL3用于测量加入的液体的量。
M为搅拌器。
整个系统根据工艺流程的特点和环保的要求，液体从装置的上方按顺序流入，可循环进行，操作简便。
2.2外部接线图与控制面板
如图2.2所示，PLC外部接线图左边一排为输入，其中X0，X1，X2，X3，X4分别与SB1，SB2，SL1，SL2，SL3相连;右边一排为输出，其中Y0，Y1，Y2，Y3分别与YV1，YV2，YV3，TKM相连。
如图2.3所示起停按钮P1、P2分别与主机的X0、X1相连，液面传感器P3、P4、P5分别与主机的输入点X2、X3、X4相接，液体A阀门、液体B阀门、混合液体阀门和搅拌机P6、P7、P8、P9分别与主机的输出点Y0、Y1、Y2、Y3相连。
图2.3装置操作面板
2.3输入/输出设备
表2-1输入|输出接线列表
面板
SB1
SB2
SL1
SL2
SL3
YV1
YV2
YV3
YKM
PLC
X0
X1
X2
X3
X4
Y0
Y1
Y2
Y3
3、基于PLC液体混合装置的软件设计
控制程序设计在西门子公司提供的STEP7MicroWinV410PLC编程软件下进行,它是S72200系列的PLC的编程软件,可以对S72200的所有功能进行编程。
该软件在WINDOWS平台上运行,其基本功能是协助用户完成应用软件任务。
例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能,还可以直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控。
本程序采用了在PLC编程中常用的梯形图进行监控。
本程序采用了在PLC编程中常用的梯形图进行编译、调试和修改,并采用模块化、结构化的程序设计方法。
具体控制程序梯形图如图3.2所示。
3.1系统控制顺序功能图
3.1顺序功能图
3.2系统控制梯形图
结束语
通过对多种液体混合控制系统的分析,进而设计出整个控制系统各运行设备的运行程序。
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,因而深受用户欢迎。
同时,该控制系统可用较少的资金投入,达到很高的制精度控。
本设计已通过模拟仿真检验,有很好的推广价值。
整个设计虽圆满完成，可是结果并不是很令人满意，过程中出现的一些问题，例如延迟时间不是很精确，有些误差，电路设计得不怎么完善。
我想我们只有在实践中多去操作，不言弃、不急躁，迎难而上，多总结经验，多尝试，才能将专业知识学得更好，才能学以致用，达到学习的真正目的。
在此期间，我们一直忙碌在实验室，每当我们遇到问题时，杨老师总会给予我们耐心的指导,在百忙之中为我们答疑解难，真点让我们感动，在此我们组的全体组员向杨老师致以衷心的感谢！
参考文献
[1]周美兰.PLC电气控制与组态[M].北京:
科学出版社,2003.
[2]廖常初.可编程序控制器应用技术[M].重庆:
重庆大学出版社,1995.
[3]S72200中文系统手册[K].SiemensEnergy&Automation,Inc,2004.
电气设备及元器件明细表
序号
符号
名称
规格型号
数量
1
M
搅拌电动机
三相交流异步电动220VY系列
1
2
PLC
可编程序控制器
FX0S－20MR
1
3
YV1
电磁阀
ZCT-50A220V
1
4
YV2
电磁阀
ZCT-15A220V
1
5
YV3
电磁阀
ZCT-2.5A220V
1
6
SB1
按钮开关
LAY37
1
7
SB2
停止开关
LAY37
1
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