液体自动混合搅拌系统设计

电气控制课程设计报告 液体自动混合搅拌系统设计液体自动混合搅拌系统设计 1 1 问题分析及解决方案问题分析及解决方案 1.11.1 问题分析问题分析 本课程设计是基于 PLC 的液体自动混合搅拌系统设计， H、 I、 L 是液面传感器， SL1=I,SL2=H,SL3=L,该传感器被液面淹没时接通。两种液体的流入由阀门 A 和阀 门 B 控制，混合液的流出由放液阀 C 控制。搅拌电动机用于驱动桨叶将液体混合 均匀。本系统的工作原理如图 1 所示。 液体B Y2 液体A Y1 搅拌器 液位 传感器-变送器 M Y3 混合液阀门 图1 液体自动混合搅拌系统 （1）初始状态 各阀门关闭，容器是空的。Y1=Y2=Y3=OFF，I=H=L=OFF，M=OFF。 （2）启动操作 ①按下启动按钮，自动打开阀门 A 使液体 A 流入； ②当液面到达传感器 I 的位置，关闭阀门 A，同时打开阀门 B 使液体 B 流 入； ③当液面到达传感器 H 的位置时，关闭阀门 B，同时启动搅拌机 M 搅拌 30S； ④搅拌完毕后，打开放液阀门 C； ⑤当液面到达传感器 L 的位置时，再继续放液 10S 后关闭放液阀门 C，同时打 开阀门 A，开始下一个周期，如此循环下去。 （3）停止操作 在工作中如果按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当当前混合操作 处理完毕，才停止工作即停在初始状态。 1.21.2 解决方案解决方案 （1）掌握 PLC 工作原理、编程及调试方法以及在生产过程中的应用技术。 （2）根据液体混合系统的工作要求，制定合理的电气控制设计方案。 1 电气控制课程设计报告 （3）正确选用驱动电机、电磁阀、传感器等。 （4）正确选用 PLC，确定输入输出设备。 （5）合理分配 PLC 的 I/O 地址，并绘制外部接线图。 （6）设计 PLC 的梯形控制程序。 2.PLC2.PLC 选型及硬件配置选型及硬件配置 在液体自动混合搅拌系统设计中，选择的硬件为 S7-300 系列 PLC，中央机架 的电源模块占用 1 号槽，选用“PS 307 10A”的电源模块。CPU 模块占用 2 号槽， 选择 CPU 314 模块。 因为没有接口模块， 3 号槽空置。 在 4 号槽配置 32 点 DC 24V 数字量输入模块(DI)，在 5 号槽配置 32 点继电器输出模块(DO)。 3.3.分配分配 I/OI/O 地址表地址表 I/O 地址分配表如表 1 所示，根据设计要求，应该有 5 个输入 4 个输出信号。 输入设备输出设备 启动按钮 SB1I0.0电磁阀门 A YV1Q4.0 液体传感器 I SL1I0.1电磁阀门 B YV2Q4.1 液体传感器 H SL2I0.2搅拌机 KMQ4.2 液体传感器 L SL3I0.3放液电磁阀 C YV4Q4.3 停止按钮 SB2I0.4 2 电气控制课程设计报告 过载保护 FRI0.5 表1 4.4.主电路图及主电路图及 PLCPLC 外部接线图外部接线图 4.14.1 系统主电路系统主电路 液体自动混合搅拌系统中搅拌电动机主电路连接如图 2 所示， 顺序安装三相电 源、组合开关QS、主电路熔断器FU、接触器KM 主触头、热继电器FR 以及电动 机 M。 图 2 4.2 PLC4.2 PLC 外部接线图外部接线图 PLC 的外部接线图如图 3 所示 SB1 SL1 SL2 I0.0 I0.1 I0.2 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Y1 Y2 KM SL3 I0.3 I0.4 SB2 Q4.3 Y4 FR I0.5 +24V MN 图 3 3 电气控制课程设计报告 5.5.控制流程图及梯形图程序控制流程图及梯形图程序 5.15.1 控制系统流程图控制系统流程图 按下SB1 A A开开 液位到达液位到达 I I NO YES A A关关B B开开 液位到达液位到达 H H YES B B关关 M M开开 T1T1延时延时 NO MM关关C C开开 液位到达液位到达 L L YES NO T2T2延时延时 按下按下SB2SB2 NO YES 结束结束 图 4 4 电气控制课程设计报告 5.25.2 梯形图程序梯形图程序 Network 1: 按下启动按钮，阀门 A 电磁阀打开，液体 A 流入容器 Network2： 当液位达到 I 时， SL3=SL1=ON 时， 关闭阀门 A,同时阀门 B 电磁阀打开， 液体 B 流入容器。 Network3:当液位达到 H 时，SL1=SL2=SL3=ON 时，关闭阀门 B，同时启动搅拌电动 机搅拌 30s。 5 电气控制课程设计报告 Network4:搅拌完毕后，打开放液阀门 C。 Network5:当液面到达传感器 L 时，再继续放液 10s 后，关闭放液阀门 C. Network6:在工作中按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当前混合操作处 理完毕，才停止工作，即停止在初始状态。 6 电气控制课程设计报告 6.6.程序调试程序调试 1.启动系统之前，容器为空，各阀门关闭，传感器 SL1=SL2=SL3=OFF，搅拌电动机 M=OFF。 2.按下启动按钮I0.0，阀门A打开，液体A流入容器。 3.当液位达到 I 时，SL3=SL1=ON 时，关闭阀门 A,同时阀门 B 电磁阀打开，液体 B 流入容器。 4.当液位达到 H 时，SL1=SL2=SL3=ON 时，关闭阀门 B，同时启动搅拌电动机搅拌 30s。 7 电气控制课程设计报告 5.T1 延时结束，搅拌完毕，打开放液阀门 C。 6. .当液面到达传感器 L 时，再继续放液 10s 后，关闭放液阀门 C. 7.停止按钮 SB2 未按下，C 阀门关闭，A 阀门打开 8.在工作中按下停止按钮， 搅拌机不立即停止工作， 只有当前混合操作处理完毕， 才停止工作，即停止在初始状态。 8 电气控制课程设计报告 7.7.心得体会心得体会 本设计主要阐述两种液体混合搅拌的自动控制，实现液体混料全过程：即进 料、 混料、 出料的自动控制。 其系统结构简单， 运行稳定可靠。 使用了西门子 S7-300 型号 PLC，设计了控制程序。 由于客观条件的限制，在本设计中没有将指令程序通过编程器送入 PLC，并且 还进行系统模拟调试和完善程序。至于后面的硬件系统的安装、对整个系统进行 现场调试和安装运行都无法完成。若以后条件允许，可以对以上设计进行进一步 完善。 尽管课程设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用 条件，各种设备的选用标准，各种继电器的安装方式，我都是随着设计的不断深 入而不断熟悉并学会应用的。与老师的交流沟通也使我从各种角度对设计有了新 的认识也对自己提出了新的要求。 最后，我向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的老师表示衷 心地感谢！ 9 电气控制课程设计报告 参参考考文文献献 [1] 顾桂梅,王永顺,王庆贤《电气控制与 PLC 应用项目教程》 ，机械工业出版社，2011. [2] 廖常初《可编程序控制器的编程方法和工程应用》重庆大学出版社,2003. [3] 廖常初,周林《PLC 的功能指令》电工技术,1991. 10