PLC在液体混合装置中的应用与设计

毕业设计（论文）报告纸

9

第3章 硬件电路设计

3.1 总体结构

从图3-1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,为液面传感器，液面淹没该点时为ON，、YV1、YV2 、YV3、为电磁阀，KM0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。

图3-1多种液体混合装置示意图

要求如下：

9

毕业设计（论文）报告纸

10

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，液体YV1阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，关闭液体YV1阀门，打开YV2阀门。当液面到达SL1时，关闭液体YV2阀门，搅拌电动机开始转动。搅拌电动机工作1min后，停止搅动，混合液体阀门YV3打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3有接通变为断开，在经过20s后，容器放空，混合液体阀门YV3关闭，接着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。

3.2 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多点液位开关。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。

3.3 搅拌电机的选择

选用EJ15-3型电动机。

10

毕业设计（论文）报告纸

11

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3-2

图2-2 硬件接线

3.4PLC的选择

传统的控制方法是采用继电器-接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率。采用可编程

11

毕业设计（论文）报告纸

12

控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求，且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。

在本控制系统中，所需的开关量输入为6点，开关量输出为5点，考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用西门子S7-200作为控制单元来控制整个系统，之所以选择这种PLC，主要考虑S7系列PLC有以下特点：

1）快速的CPU处理速度，大程序容量； 2）编程及监控功能强大，维修简单；

3）结构紧凑，价格低廉，具有极高的性能/价格比； 4）丰富的指令系统。

国际电工委员会( International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC的定义为：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计，它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

3.5 PLC输入、输出口分配

输入/输出地址分配如表3-3

SB1 I0.0 启动按钮 SB2 I0.1 停止按钮 12