多种液体自动混合控制系统设计

**** 本科生课程设计报告

题 目 多种液体自动混合控制系统设计 课 程 电气控制及可编程控制器 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气0802 学 号 姓 名 指导老师 完成日期 2011 年 12 月 目 录 1 绪论…………………………………………………………………………….1 1.1 课程题目…………………………………………………………………1 1.2 设计目的及要求…………………………………………………………1 1.3 原始资料…………………………………………………………………1 1.4 课题要求…………………………………………………………………1 1.5 日程安排…………………………………………………………………2 1.2 主要参考书………………………………………………………………2 2 器件选择……………………………………………………………………….3 2.1 总体结构…………………………………………………………………3 2.2 具体器件的选择…………………………………………………………3 2.2.1液位传感器的选择……………………………………………….… 3 2.2.2温度传感器的选择……………………………………………….….4 2.2.3 搅拌电动机的选择…………………………………………….……4 2.2.4 电磁阀的选择…………………………………………………….…5 2.2.5 接触器的选择………………………………………………….……5 2.2.6 热继电器的选择………………………………………………….…6 3 程序设计…………………………………………………………………….…7 3.1 总体设计思路…………………………………………………….…….7 3.2 PLC输入输出口分配…………………………………….…….……….8 3.3 主电路设计……………………………………………….…………….9 3.4 液体混合装置的输入输出接线图……………………….…………….9 3.5 液体混合装置的梯形图……………………………………………….11 4 安装、接线及系统联合测试…………………………………………………13 5 后期工作………………………………………………………………………13 6 总结……………………………………………………………………………14 7 参考文献………………………………………………………………………14 1.绪 论 1.1 课程题目 多种液体自动混合控制系统设计 1.2 设计目的及要求 1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。 2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。 3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。 4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。 1.3 原始资料 初始时，容器为空，Y1、Y2、Y3、Y4电磁阀和M搅拌机均为OFF，液面传感器L1、L2、L3为OFF。按下启动按钮，开始下列操作： 1、Y1、Y2为ON，液体A和B同时注入容器，当液面达到L2时，L2为ON，使Y1、Y2为OFF，Y3为ON，即关闭Y1、Y2阀门，打开液体C的阀门Y3。 2、液面达到L1时，Y3为OFF，M为ON，即关闭阀门Y3，电动机起动开始搅拌。 3、经10S搅匀后，M为OFF，停止搅拌，H为ON，加热器开始加热。 4、当混合液体温度达到某一指定值时，T为ON，H为OFF，停止加热，使电磁阀Y4为ON，开始放出混合液体。 5、当液体高度降为L3后，L3从ON到OFF，再经5S，容器放空，Y4为OFF，开始下一周期。当按下停止按钮后，在当前的混合操作处理完毕后，停止操作，停在初始状态。 1.4 课题要求 1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。 2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。 3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）。 1.5 日程安排 本次课程设计时间共一周，进度安排如下： 1、设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天） 2、分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天） 3、绘制控制流程图、I/O端子接线图。（1天） 4、梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天） 5、整理计算书及图纸、写课程设计报告。（1天） 1.6 主要参考书 1、《电气控制与可编程控制器应用技术》 郁汉琪主编 东南大学出版社 2、《工厂电气控制技术》 方承远主编 机械工业出版社 3、《可编程控制器原理应用网络》 徐世许主编 中国科学技术大学出版社 4、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册 中国电力出版社 2.器件选择 2.1 总体结构 从图2-1中可知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，如图2-1所示。 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2.1 液体混合灌装机 2.1 具体器件的选择

2.2.1 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，当没有液体时，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°C （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 在本实验中，I/O接线图中用限位开关来代替液位传感器。 2.2.2 温度传感器的选择 选用KTY81-210A型温度传感器 其中“T” 表示温度 KTY系列温度传感器采用进口Philips硅电阻元件精心制作而成，具有精度高，稳定性好，可靠性强，产品寿命长等优点, 该温度传感器已广泛应用于电机变频调速温度控制，太阳能热水器温度测量领域彩印设备温控，汽车油温测量、发动机冷却系统、工业控制系统中过热保护、加热控制系统、电源供电保护等。选用KTY81-210A型温度传感器。 相关元件主要技术参数及原理如下： （1）测量温度范围为 -50~150℃℃ （2）温度系数TC 为 0.79%/K （3）精度等级为 0.5% （4）公称压力为 0.6MPa 2.2.3搅拌电动机的选择 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°C /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。 2.2.4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。 相关元件主要技术参数及原理如下： 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°C。 3）使用电压：AC：220 V50Hz/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：220 V50Hz/60Hz DC：24V。 4）功率：AC：5KW。 2.2.5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为主触头额定电流 相关元件主要技术参数及原理如下： （1）操作频率为1200/h （2）机电寿命为1000万次 （3）主触头额定电流为10/16（A） （4）额定电压为380/220（A） （5）功率为2.5KW 2.2.6热继电器的选择

选用JR16B-60/3D型热继电器 其中“J”表示继电器，“D”带断相保护 相关元件主要技术参数及原理如下： （1）额定电流为20（A） （2）热元件额定电流为32/45（A）