液体搅拌机PLC课程设计.docx

1引言

本设计围绕液体搅拌机的控制，选用德国西门子公司的S7-200系列PLC完成搅拌机的变速搅拌任务。
在炼油、化工、只要等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，而且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，有毒有腐蚀的介质，一直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配料精准、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，所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制。
在此次设计中，对于人机交互方式改造系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于人员的迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新的控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析总的能力。
要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现各电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，此次设计就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。

2设计内容
整个设计过程是按思想工艺流程设计，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）及其他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资料。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。
本次设计中的液体搅拌机包括：3个进料阀Y1、Y2、Y3，出料阀Y4，变频器控制的搅拌机FM，加热器DH，3个液位器L1、L2、L3。系统要完成的工作过程如下：
（1)开始关Y4，打开Y1进液体A，当L3有输出时，关Y1。
（2)打开Y2，同时使搅拌机以转速1搅拌，当L2有输出时，关Y2。
（3)打开Y3，同时使搅拌机以转速2搅拌，当L1有输出时，关Y3。
（4)搅拌机以转速3搅拌，同时使加热器DH工作，延时10秒。
（5)搅拌机停止工作，继续加热10秒。
（6)停止加热，打开出料阀Y4，延时10秒，在打开Y4时，Y1、Y2、Y3不能打开。

3工艺分析及控制要求
3.1工艺分析
本次设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌并控制温度，此装置需要控制的元件有：其中L1、L2、L3为液面传感器，液面淹没该点时为ON。Y1、Y2、Y3、Y4为电磁阀，M为搅拌电机，T为温度传感器，H为加热器。另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。

图3.1液体搅拌机基本构造

3.2控制要求
本次设计要完成以下控制要求：
（1）初始状态
容器是空的，各个阀门Yl、Y2、Y3、Y4均为OFF，液位传感器L1、L2、L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。
（2）启动操作
按下启动按扭，开始下列操作:
1)Y1=Y2=ON，液体A和B同时注人容器。当液面达到L2时，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即关闭Y1和Y2阀门，打开液体C的阀门Y3。
2)液面达到L1时，Y3=OFF，M=ON，即关闭阀门Y3，搅拌机M启动，开始搅拌。3)经10s钟搅匀后，M=OFF，停止搅动，H=ON，加热器开始加热。
4)当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀Y4=ON，开始放出混合液体。
5)液面低于L3时，L3从ON到OFF,再经过5s，容器放空，使Y4=OFF，开始下一周期。
（3）停止操作
按下停止键，无论处于什么状态均停止。

4液体搅拌机控制的硬件设计
4.1网络结构设计

图4.1液体反应池控制网络结构图

4.2硬件设计

图4.2液体搅拌机控制的硬件设计图

图4.3液体搅拌机输人/输出接线图

（1）两种液体的进人当PLC接通电源后，按下启动按钮SB0后，触点X0接通，由于有微分指令DF，使该路只接通一扫描周期，通过保持指令KP使Y1、Y2输出继电器线圈得电并保持，分别与之相接的Y1、Y2电磁阀带电接通，流进两种不同成分的液体。
（2）第三种液体的进人
当液体达到L2液位传感器的位置时，X2输人继电器接通使Y1、Y2关闭，同时地址为16的X2接通，利用KP指令使输出继电器Y3接通并保持，与之相连的Y3电磁阀得电接通，第3种液体流进液罐。
（3）搅拌机工作当液位到达L1液位传感器的位置时，该传感器检测到该信息，使Xl输人继电器线圈得电，在梯形图中它的X1