基于PLC的两种液体混合控制系统设计 - 图文-

1.2 方案的介绍

就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系 统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。

（1）继电器控制系统

控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参数变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常工作，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制系统价格非常高，灵活性差，响应速度慢。

（2）单片机控制

单片机作为一个超大规模的集成电路，结构上包括CPU、存储器、定时器和两种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一个集成电路，不能直接将它与外部I/O信号连接，要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、控制和程序设计的工作量相当大。

（3）工业控制计算机控制

工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性比较强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实时性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大才效用。且其外部I/O接线一般都用于两芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。

（4）可编程序控制器控制

可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不要自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的改变。

可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统，随着30两年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等两种功能，是名副

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其实的两功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。

第2章 硬件电路设计

2.1 总体结构

从图1中可知设计的液体混合装置主要完成两种液体的自动混合搅拌。此装置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3，SL4，SL5为液面传感器，液面淹没该点时为ON，YV1,YV2,YV3,YV4，YV5为电磁阀，M为搅拌机。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。 液体A 液体B 电磁阀YV1 电磁阀YV3

液面SL1 A B 液面SL2 液面SL3 液面SL4 电磁阀YV2 电磁阀YV4

液面SL5 电磁阀YV5

M

图1 液体混合灌装机 要求如下：

1、 初始状态：当装置投入运行时，容器内为放空状态。

2、 起始操作：按下启动按钮SB1，装置开始按规定工作，电磁阀YV1、YV3打开，液体A流入A容器，液体B流入B容器。当液面到达SL1时，关闭电磁阀YV1，打开电磁阀YV2，液体A流入混合容器。当液面到达SL2时，关闭电磁阀YV3，打开电磁阀YV4，液体B流入混合容器。当液面降到SL3时，再经过5s后，A容器放空，关闭电磁阀YV2。当液面降到SL4时，再经过5s后，B容器放空，关闭电磁阀YV4，同时搅拌机开始搅拌。搅拌机搅拌10s后，停止搅动，打开电磁阀YV5，开始放出混合液体。当液面降到SL5时，经过5s后，混合容器放空，关闭电磁阀YV5，接着

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开始下一个循环操作。

3、 停止操作：按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余任务后，系统停止在初始状态。

2.2 液位传感器的选择

选用LSF-2.5型液位传感器。

其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。

LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。其原理是依据光的反射折射原理 ，当没有液面时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。应用此原理可制成单点或两点液位开关。LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。

相关元件主要技术参数及原理如下： 1）工作压力可达2.5Mpa； 2）工作温度上限为125； 3）触点寿命为100万次℃； 4）触点容量为70W； 5）开关电压为24V DC； 6）切换电流为0.5A。

2.3 搅拌电机的选择

选用EJ15-3型电动机。

其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流。 相关元件主要技术参数及原理如下：

EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法； 2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。工作温度-15~40℃/湿度≤90%； 3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。其硬件接线如图2

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图2 硬件接线

2.4 电磁阀的选择

（1） 入罐液体选用VF4-25型电磁阀。

其中“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，4表示设计序号，25表示口径（mm）宽度。

1）材质：聚四氟乙烯；使用介质：硫酸、盐酸、有机溶剂、化学试剂等酸碱性的液体；

2） 介质温度≤150℃/环境温度-20~60℃； 3） 使用电压：AC：220V50Hz/60Hz DC: 24V； 4） 功率：AC：2.5KW；

5） 操作方式：常闭：通电打开、断电关闭，动作响应迅速，高频率。 ( 2 ) 出罐液体选用AVF-40型电磁阀。

其中“A”表示可调节流量，“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，40为口径（mm） 相关元件主要技术参数及原理如下：

1） 其最大特点就是能通过设备上的按键设置来控制流量，达到定时排空的效果；

2） 其阀体材料为：聚四氟乙烯，有比较强的抗腐蚀能力； 3） 使用电压：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V； 4） 功率：AC：5KW。

2.5 接触器的选择

选用CJ20-10/CJ20-16型接触器。

其中“C”表示接触器，“J”表示交流，20为设计编号，10/16为主触头额定

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