两种液体自动混合装置的设计

山东华宇职业技术学院

高职毕业生毕业设计（论文）课题名称两种液体自动混合装置的设计

专业：机电一体化

班级：09级机电一体化5班

学号：20092080539

姓名：王震

指导教师：王爱岭

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：两种液体自动混合装置的设计

专业：机电一体化姓名：王震

毕业设计（论文）工作起止时间： 2011-10-12---2011-11-5

毕业设计（论文）的内容要求：三只传感器监视容器高、中、低

液位，设三电磁阀控制液体A、B输入与混合液体C输出，设搅拌电机

M。搅拌机是一种将两种或多种以上材料搅拌混合的系统，对搅拌机的

控制，关系到产品的质量，工艺流程是：启动后开阀放出混合液体C，

低液位后延时20S 放空后关阀，放入液体A经低液位再注入至中液位，

关A，放液体B至高液位，关B，启动搅拌电机M，搅60S后停，开阀

放出混合液体C，低液位后延时20S 放空后关阀，又重复上述过程，

要求工作过程中按下停止按纽后搅拌器不立即停止工作，对当前混合

操作处理完毕后才停止搅拌器。

指导教师（签名）：

年月日

毕业设计开题报告

一、课题设计（论文）目的及意义

液体的混合操作是一些工厂关键的或不可捎带一个环节。对液体混合装置的要求是设备对液体的混合质量，生产效率和自动化程度高，适应范围广，抗恶劣环境等。采用PLC对液体混合装置进行控制满足现在经济的需要，因此多种液体混合的PLC控制一广泛的应用。

混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上液体均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。

混合机械可以将多种液体配合成均匀的混合物，如将多种化学液体混合成所需物料等；还可以增加液体接触表面积，以促进化学反应；还能够加速物理变化，例如高浓度溶质加入溶剂，通过混合机械的作用可加速混匀。

二、课题设计（论文）提纲

1混合装置控制系统方案设计

2混合装置控制系统的硬件设计

3混料装置控制系统的软件设计

4系统常见故障分析及维护

5结论

三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排

思路方法：

1方案设计原则

2系统的总体设计要求

3总体结构设计方案

4控制对象分析

5混合装置控制系统的硬件设计

6 PLC、接触器、搅拌电机、小型三极断路器的选择

7分析控制要求

8梯形图执行原理分析

9系统常见故障分析及维护

10系统故障分析及处理

11结论

进度安排：

1、2011年10月12日～10月15日调研及收集相关资料；

2、2011年10月17日～10月20日方案设计、审查和确定，撰写开题告；

3、2011年10月21日～10月25日绘制图纸和撰写设计说明书；

4、2011年10月25日～10月28日统一打印；

5、2011年10月29日～11月5 日提交图纸，说明书，审图及修改。

四、课题设计（论文）参考文献；

[1]度灌装生产线中的自动化技术应用.包装与食品机械.2004，(12): 66-67余雷声.电器控制与PLC应用[M]. 西安：机械工业出版社,2002

[2]陈建明.电器控制与PLC应用[M]. 天津：电子工业出版社,2005

[3]张万忠.电器与PLC控制技术[M]. 上海：化学工业出版社,2007

[4]谢文辉.PLC应用技术易读通[M]. 北京：中国电力出版社,1997

[5]郭艳萍.电气控制与PLC技术[M]. 北京：北京师范大学出版社，1993

[6]朱旦.PLC在纯净水灌装设备中的应用[J].给水排水，2000

[7]杨旭东.工天杰.刘海等.PLC在饮料灌装机控制系统中的应用.唐山学院院报[J].2000

[8]王冬梅.李玉成等.PLC在啤酒灌装压盖机上的应用[J]，包装工程2000

[9]李国厚.PLC原理与应用没计[M]. 北京：北学工业出版社，2005

[10]齐占庆. 机床电气控制技术[M] . 南京：机械工业出版社，1999

[11]廖常柯.可编程序控制器应用技术[M]. 重庆：重庆大学出版社，1999

[12]张万忠.可编程控制器应用技术[M] . 北京：化学工业出版社，2002

[13]刘永波.赵军等.啤酒灌装压盖机PLC控制系统设计.本溪冶金高等与科学校学报.2001，(9): 63-64

[14]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M]. 北京：清华大学出版社，2005

[15]施永.PLC技能操作[M]. 北京：中国劳动社会保障出版社，2006

[16]高勤.可编程控制器原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2006

[17]翟彩萍.PLC应用技术[M]. 上海：中国劳动社会保障出版社，2006

[18]愈国亮.PLC原理与应用[M]. 北京：清华大学出版社，2005

[19]田恩多等.千湿粮混合干燥机的研究.农机化研究.1997 ，(3): 55—58

[20]赵仁良.电力拖动控制线路与技能训练[M]. 北京：中国劳动社会保障出版社，2001

[21]李俊秀，赵黎明.可编程控制器应用技术实训指导[M]. 北京：化学工业出版社，2002

[22]钟擎新，范建东.可编编程控制原理及应用[M]. 广州：华南理工大学出版社，2007

[23]日本三菱公司. 三菱微型可可编程控制器FX1s. FX

1n . FX

2n

[24]索军才.阎继宏.自动灌装线控制系统改造[J].石油化工自动化，2000

[25]伊宏业.PLC可编程控制器教程[M]. 北京：航空工业出版社，1997

[26]方承远.工厂电气控制技术[M]. 北京：机械工业出版社，2000

[27]许焰. 基于PLC的液压动力滑台控制系统改造[J]. 液压与气压. 2004,

[28]陈士祥.王祥群.高精

目录

摘要 (1)

前言 (2)

第1章混合装置控制系统方案设计 (4)

1.1 方案设计原则 (4)

1.2 系统的总体设计要求 (4)

1.3 总体结构设计方案 (4)

1.4 控制对象分析 (5)

第2章混合装置控制系统的硬件设计 (6)

2.1 选择PLC (6)

2.2 选择接触器 (7)

2.2.1 用途 (8)

2.2.2 结构特征 (8)

2.3 选择搅拌电机 (9)

2.3.2 种类和型式的选择 (9)

2.3.3 电压和转速的选择 (9)

2.4 小型三极断路器的选择 (10)

2.5 液位传感器的选择 (11)

2.6 选择电磁阀 (13)

2.6.1 入罐液体的选用 (13)

2.6.2 出罐液体的选用 (13)

2.7 选择热继电器 (14)

2.8PLC I/O点分配 (15)

2.8.1 输入和输出设备及I/O点分配 (16)

2.8.2 PLC的I/O接线图 (16)

2.9 主电路的设计 (17)

第3章混料装置控制系统的软件设计 (17)

3.1 分析控制要求 (17)

3.2 系统状态转移图 (18)

3.3 液体混合装置状态转移图 (19)

3.4 梯形图执行原理分析 (20)

3.4.1 初始状态梯形图分析 (22)

3.4.2 进液体梯形图分析 (23)

3.4.3 混合液体梯形图分析 (24)

3.5 系统指令表 (26)

第4章系统常见故障分析及维护 (27)

4.1 系统常见故障分析及维护 (27)

4.2 系统故障分析及处理 (27)

4.2.1 PLC主机系统故障分析及处理 (27)

4.2.2 PLC的I/O端口系统故障分析及处理 (27)

4.2.3 现场控制设备故障分析及处理 (28)

4.3 系统抗干扰性的分析和维护 (28)

结论 (29)

谢辞 (31)

参考文献 (32)

两种液体自动混合装置的系统设计

姓名：王震学号：20092080539 班级：09级机电一体化5班

指导老师：王爱岭

摘要

随着科技的发展，PLC的开发与应用把各国的工业推向自动化、智能化。强大的抗干扰能力使它在工业方面取代了微型计算机，方便的软件编程使他代替了继电器的繁杂连线，灵活、方便，效率高。

本次设计主要是对两种液体混合搅拌机PLC控制系统的设计，在设计中针对控制对象：三只传感器监视容器高、中、低液位，设三电磁阀控制液体A、B输入与混合液体C输出，设搅拌电机M。搅拌机是一种将两种或多种以上材料搅拌混合的系统，对搅拌机的控制，关系到产品的质量，工艺流程是：启动后开阀放出混合液体C，低液位后延时20S 放空后关阀，放入液体A经低液位再注入至中液位，关A，放液体B至高液位，关B，启动搅拌电机M，搅60S后停，开阀放出混合液体C，低液位后延时20S 放空后关阀，又重复上述过程，要求工作过程中按下停止按纽后搅拌器不立即停止工作，对当前混合操作处理完毕后才停止搅拌器。本设计采用日本系列PLC以液体混料控制系统为中心，从控制系统的硬件三菱公司的FX

1N

系统组成，软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等），旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。

关键词：液体混料装置，自动控制，PLC，电动机，传感器

前言

为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正想缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药等行业中，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、有毒有腐蚀性的介质，以至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混合精确、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，从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中，便于学以致用。

计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。1968年，美国最大的汽车制造厂商通用汽车（GM）公司提出了公开招标方案，设想将功能完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，吧计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用继电器，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能想几点起那样方便地使用。这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。该公司于1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER），简称PLC（有的称为PC），并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。

PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工商业界厂商的极大关注，生产PLC的厂商云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，是PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。

采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性，对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命

和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景。用PLC 进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需要它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电气控制。本次设计是将PLC用于两种液体混合灌装设置的控制，对学习与实用是很好的结合。

本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：1. 液体灌装机能够实现对混合装置安全、高效的加料、混料、出料的控制；2. 满足混合装置的各项技术要求；3. 具体内容包括两种液体混料控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。

第1章混合装置控制系统方案设计

1.1方案设计原则

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科，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，由模拟控制到徽机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于充善。

对于本课题来说，液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改适升级，新控制装置需要报据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新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汇总的能力。

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，现在就这个问越的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。

1.2 系统的总体设计要求

1. 本设计主要实现对混合装置的加料、混料、出料的控制。

2. 本设计使用液位H、I、L3个传感器控制液体A液体、B的进入和混合夜排出的3个电磁阀门及搅拌机的启停。

1.3 总体结构设计方案

H、I、L分别为高、中、低液位传感器，液位淹没时接通，液体A、B 电磁阀与混合液电磁阀由YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电动机。