5实验五 液体自动混合模拟实验
液体自动混合控制课程设计
液体自动混合控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解液体自动混合的基本概念，掌握相关的化学和物理知识，如密度的计算、物质的溶解等。
2. 学生能够描述并解释不同液体混合过程中的自动化控制原理，包括传感器和执行器的应用。
3. 学生能够运用数学知识，如比例和函数，分析混合过程中的变化规律。
技能目标：1. 学生能够设计简单的液体自动混合实验装置，运用控制变量法进行实验操作。
2. 学生通过实际操作，掌握数据收集、处理和 分析的基本技能，能绘制和解读图表。
3. 学生能够运用批判性思维和问题解决技巧，对自动混合过程中可能出现的问题进行诊断和改进。
情感态度价值观目标：1. 学生将对科学探究保持好奇心和热情，培养对实验和创新的积极态度。
2. 学生在团队协作中发展沟通和合作能力，尊重他人意见，培养集体荣誉感。
3. 学生通过探索实践活动，培养环保意识，理解科学技术与社会发展的紧密联系。
本课程设计针对高年级学生，考虑到他们已具有较好的基础知识，课程性质侧重于实践性和探究性。
教学要求以学生为主体，注重启发式教学，通过动手实践和问题解决，培养学生的高级思维能力。
课程目标的设定旨在通过具体可衡量的学习成果，使学生在知识掌握、技能应用和情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面进行组织：1. 理论知识：- 化学基础知识：密度、溶解度、反应速率等。
- 物理基础知识：流体力学、传感器原理、执行器工作原理等。
- 数学知识：比例计算、函数关系、数据分析等。
教学内容关联课本第三章“流体的性质与流动”和第六章“自动化控制基础”。
2. 实践操作：- 液体自动混合装置设计：学生分组设计并搭建实验装置。
- 实验操作：学生进行实验，观察并记录不同液体混合过程中的现象。
- 数据处理：学生运用统计学方法，对实验数据进行处理和分析。
实践内容与课本实验部分相结合，重点为实验八“液体自动混合控制”。
3. 教学大纲与进度安排：- 第一周：理论知识学习，包括化学、物理和数学基础知识。
液体混合装置控制的模拟 (二)
目录1课题的内容和设计要求 (1)1.1控制系统简介 (1)1.2控制要求 (2)2系统整体方案设计 (3)2.1总体方案选择说明 (3)2.2控制方式选择 (3)2.3操作界面 (3)3 PLC控制系统的硬件选择 (3)3.1硬件接线图 (4)4 PLC控制系统系统程序设计 (4)4.1 I/O分配表 (4)4.2流程图 (5)4.3 顺序功能图 (6)4.4电气元件接线图 (7)5梯形图程序与说明 (8)6调试情况 (26)7 总结 (27)附录 (28)1 电气元件布置图 (28)2 电气原理图 (29)1课题的内容和设计要求1.1控制系统简介液体混合装置控制的模拟实验面板图如图所示。
本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B的阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动混合电机。
SA1、SA2为工作流程选择开关，SA3为单次工作和循环工作的选择开关。
SB1、SB2为启动和停止开关。
1.2控制要求（1）初始状态：装置投入运行时，液体A、B的阀门关闭，放出混合液的阀门打开5秒，将容器放空后关闭。
（2）启动：按下启动按钮SB1，装置就开始按下列工作流程进行：如表所示。
（3）停止：按下停止按钮SB2后，完成本次循环，并停在原位，恢复原位状态。
工作流程表2系统整体方案设计2.1总体方案选择说明刚开始拿到这个实训课题时还不知道如何下手，然后通过网上查找相关的资料得出了自己的设计思想。
首先根据课题的要求画出了大致的顺序功能图，然后根据课题要求有3个工作流程，我们就把这3个工作流程分作对应的3个工作功能块。
在OB1中通过开关SA1、SA2开关，来选择工作流程方式。
当SA1接通时选择工作流程1；当SA2接通时选择工作流程2；当SA3接通时选择工作流程3。
2.2控制方式选择由于PLC控制系统较继电-接触器控制系统有许多优点，如硬件电路简单，修改程序容易，可靠性高等，所以本设计选择PLC控制系统。
液体混合前后实验报告
实验名称：液体混合前后性质变化实验实验日期：2023年X月X日实验地点：化学实验室实验目的：1. 了解液体混合前后的性质变化。
2. 掌握液体混合实验的基本操作方法。
3. 分析不同液体混合后的反应结果。
实验原理：液体混合是指将两种或两种以上的液体按照一定比例混合，观察混合前后各液体的性质变化。
本实验选取了两种常见液体：水（H2O）和酒精（C2H5OH），通过混合实验，观察其颜色、气味、溶解度等性质的变化。
实验材料：1. 水样品：100mL2. 酒精样品：100mL3. 量筒：1个4. 烧杯：2个5. 滴管：1个6. 酒精灯：1个7. 铁架台：1个8. 铁夹：2个实验步骤：1. 将100mL水倒入第一个烧杯中。
2. 将100mL酒精倒入第二个烧杯中。
3. 使用量筒准确量取10mL水，滴入酒精烧杯中，搅拌均匀。
4. 观察混合后的液体颜色、气味、溶解度等性质变化。
5. 重复步骤3，每次增加10mL水，共进行5次实验。
6. 记录每次实验中混合液体的性质变化。
实验结果：1. 第一次实验：混合液体颜色无变化，气味无明显变化，溶解度无变化。
2. 第二次实验：混合液体颜色无变化，气味无明显变化，溶解度无变化。
3. 第三次实验：混合液体颜色无变化，气味无明显变化，溶解度无变化。
4. 第四次实验：混合液体颜色无变化，气味无明显变化，溶解度无变化。
5. 第五次实验：混合液体颜色无变化，气味无明显变化，溶解度无变化。
实验分析：通过本实验，我们可以得出以下结论：1. 水和酒精混合后，颜色、气味、溶解度等性质没有发生明显变化。
2. 液体混合实验操作简单，实验现象明显，有助于我们了解液体混合前后的性质变化。
实验讨论：1. 水和酒精混合实验中，为什么混合液体的颜色、气味、溶解度等性质没有发生明显变化？答：水和酒精混合后，分子间的相互作用力没有发生显著变化，因此混合液体的性质没有发生明显变化。
2. 如何在实验中观察液体混合后的性质变化？答：在实验中，我们可以通过观察混合液体的颜色、气味、溶解度等性质的变化来判断液体混合后的效果。
液体混合控制实验报告
一、实验目的1. 了解液体混合装置的结构和工作原理；2. 掌握PLC控制系统的基本原理和应用；3. 学会使用PLC技术实现对液体混合过程的自动化控制；4. 提高动手能力和实验技能。
二、实验原理液体混合装置主要用于将两种或多种液体按照一定比例进行混合。
实验中，我们采用PLC控制系统实现对液体混合过程的自动化控制。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业控制领域的电子设备，具有可靠性高、抗干扰能力强、编程灵活等优点。
实验原理如下：1. 通过传感器采集液体混合装置的液位、温度等参数；2. 将传感器采集的信号传输至PLC控制器；3. PLC控制器根据预设的控制程序，对电磁阀、搅拌机等执行机构进行控制，实现对液体混合过程的自动化控制；4. 通过人机界面实时显示液体混合装置的运行状态。
三、实验设备1. PLC控制器（如S7-200系列）；2. 传感器（如液位传感器、温度传感器）；3. 电磁阀、搅拌机等执行机构；4. 实验装置（含液体混合容器、连接导线等）；5. 编程软件（如STEP 7-Micro/WIN）；6. 计算机等辅助设备。
四、实验步骤1. 连接实验装置，确保各部件连接正确；2. 在PLC控制器中编写控制程序，实现对液体混合过程的自动化控制；3. 通过编程软件将控制程序下载至PLC控制器；4. 设置PLC控制器的运行参数，如液位、温度等；5. 启动实验装置，观察液体混合过程；6. 调整控制参数，优化液体混合效果；7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 液体混合装置的液位传感器能够准确采集液位信息，并将信号传输至PLC控制器；2. PLC控制器根据预设的控制程序，对电磁阀、搅拌机等执行机构进行控制，实现了液体混合过程的自动化控制；3. 实验过程中，通过调整控制参数，优化了液体混合效果；4. 实验结果表明，PLC控制系统在液体混合过程中具有较好的控制性能。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们了解了液体混合装置的结构和工作原理；2. 掌握了PLC控制系统的基本原理和应用；3. 学会了使用PLC技术实现对液体混合过程的自动化控制；4. 提高了动手能力和实验技能。
液体混合的实验报告
一、实验目的1. 掌握液体混合的基本原理和方法。
2. 熟悉不同液体混合时的观察现象。
3. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理液体混合是指将两种或两种以上的液体按照一定比例混合，使其形成均匀的混合物。
液体混合过程中，分子间会发生相互作用，从而影响混合物的性质。
本实验通过观察不同液体混合后的现象，分析混合物的性质。
三、实验材料1. 实验仪器：试管、滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网。
2. 实验试剂：蒸馏水、氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液、酚酞指示剂。
四、实验步骤1. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
2. 分别取2ml氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液于四个试管中，观察溶液颜色。
3. 将上述四种溶液分别与蒸馏水混合，观察混合后的现象。
4. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
5. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:1比例混合，观察混合后的现象。
6. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
7. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:2比例混合，观察混合后的现象。
8. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
9. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:3比例混合，观察混合后的现象。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）酚酞指示剂在蒸馏水中无色。
（2）氯化钠溶液为无色，硫酸铜溶液为蓝色，盐酸为无色，氢氧化钠溶液为无色。
（3）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液与蒸馏水混合后，溶液颜色均无明显变化。
（4）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:1比例混合后，溶液颜色无明显变化。
（5）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:2比例混合后，溶液颜色无明显变化。
液体混匀实验报告
一、实验目的1. 了解液体混匀的基本原理和方法。
2. 掌握使用玻璃棒、磁力搅拌器等工具进行液体混匀的操作技巧。
3. 通过实验验证混匀前后液体成分的均匀性。
二、实验原理液体混匀是指将两种或两种以上的液体充分混合，使其中成分分布均匀的过程。
在化学实验中，混匀是保证实验结果准确性的重要步骤。
液体混匀的原理是通过物理或化学方法使混合液体中的分子或离子进行充分扩散，从而达到均匀分布的目的。
三、实验器材1. 玻璃棒2. 磁力搅拌器3. 量筒4. 烧杯5. 待混匀液体A6. 待混匀液体B7. 移液管8. 滴定管9. 混匀前、后液体样品四、实验步骤1. 准备实验器材，将待混匀液体A和液体B分别倒入两个烧杯中。
2. 使用量筒量取适量液体A和液体B，分别倒入烧杯中。
3. 将玻璃棒插入烧杯中，用手轻轻搅拌液体A和液体B，观察混合情况。
4. 当观察到液体A和液体B开始混合时，继续搅拌约1分钟，确保混合均匀。
5. 将磁力搅拌器放在烧杯上，打开电源，使磁力搅拌器旋转，观察混合情况。
6. 当观察到液体A和液体B混合均匀后，关闭磁力搅拌器。
7. 使用移液管分别从烧杯中取出一定量的混合液体，倒入滴定管中。
8. 对混合液体进行滴定实验，记录滴定数据。
9. 对未混匀的液体进行滴定实验，记录滴定数据。
10. 比较混匀前后液体的滴定数据，分析液体混匀的效果。
五、实验结果与分析1. 通过观察，发现使用玻璃棒搅拌时，液体A和液体B混合速度较慢，混合效果不理想。
2. 使用磁力搅拌器搅拌后，液体A和液体B混合速度明显加快，混合效果较好。
3. 混匀前后的滴定数据对比表明，混匀后的液体滴定数据较为接近，说明液体成分分布均匀。
六、实验结论1. 液体混匀是保证实验结果准确性的重要步骤。
2. 使用磁力搅拌器搅拌液体比使用玻璃棒搅拌更有效。
3. 通过实验验证，混匀后的液体成分分布均匀。
七、实验注意事项1. 在实验过程中，注意安全操作，避免液体溅出。
2. 搅拌时，避免用力过猛，以免损坏玻璃棒或磁力搅拌器。
液体混合控制实验报告
液体混合控制实验报告液体混合控制实验报告实验目的：本实验旨在探究液体混合过程中的控制方法，通过实验验证不同控制策略对液体混合的影响，并分析实验结果得出结论。
实验装置与原理：实验采用了一套液体混合装置，包括两个容量相同的容器A和B，以及一个用于控制液体流动的阀门。
容器A中装有液体A，容器B中装有液体B。
实验的目标是通过控制阀门的开合程度，调节液体A和液体B的流量，实现两种液体的混合。
实验步骤：1. 将液体A和液体B分别注入容器A和容器B中，并保持容器内的液位水平。
2. 打开阀门，让液体A和液体B开始流动。
3. 通过控制阀门的开合程度，调节液体A和液体B的流量比例。
4. 观察液体混合的过程，记录混合后的液体颜色和浓度变化。
实验结果与分析：在实验过程中，我们尝试了不同的控制策略，包括改变阀门的开合时间、调节阀门的开合角度等。
通过实验观察和数据记录，我们得到了以下结果：1. 开合时间控制策略：我们发现，当阀门的开合时间较短时，液体A和液体B的流量比例较大，导致液体混合后的颜色和浓度变化较快。
而当阀门的开合时间较长时，液体A和液体B的流量比例较小，混合过程较为缓慢。
因此，开合时间的控制对液体混合的速度有着明显的影响。
2. 开合角度控制策略：我们进一步尝试了调节阀门的开合角度，以控制液体A和液体B的流量比例。
结果显示，当阀门的开合角度较小时，液体A的流量较大，混合后的液体呈现A的颜色和浓度为主。
而当阀门的开合角度较大时，液体B的流量较大，混合后的液体呈现B的特征。
因此，开合角度的控制可以实现液体混合后特定成分的调控。
结论：通过本次实验，我们验证了不同控制策略对液体混合的影响。
开合时间和开合角度的控制可以调节液体A和液体B的流量比例，从而实现液体混合后的颜色和浓度的调控。
这对于液体混合过程的工业应用具有重要意义，可以用于生产过程中的原料混合、药品配制等方面。
实验的局限性与改进：本实验仅探究了液体混合过程中的控制策略对混合结果的影响，但并未考虑其他因素对混合过程的影响，例如液体的黏度、温度等。
多种液体自动混合PLC课程设计
多种液体自动混合PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在工业自动化中的应用。
2. 掌握液体自动混合系统中各传感器的工作原理及与PLC的连接方法。
3. 学会使用PLC编程软件，设计并实现多种液体的自动混合控制程序。
技能目标：1. 能够分析液体自动混合系统的工艺流程，明确控制要求和参数设置。
2. 能够运用PLC编程软件进行程序设计，实现液体比例的精确控制。
3. 能够对PLC控制系统进行调试和故障排查，保证系统稳定运行。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发学习热情，提高创新意识。
2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，认识到自动化技术在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生运用PLC技术解决实际问题的能力。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、电子和计算机基础知识，对新技术有较强的兴趣，具备一定的动手能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，培养实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成液体自动混合PLC控制系统的设计与实现。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC的基本结构、工作原理及其在工业自动化中的应用。
- 液体自动混合系统的工艺流程、控制要求和关键参数设置。
- 常用传感器（如流量计、液位传感器等）的工作原理及其在液体自动混合系统中的应用。
2. 实践操作：- PLC编程软件的使用方法，包括程序编写、下载和调试。
- 液体自动混合系统中各传感器与PLC的连接和调试。
- 设计并实现液体比例控制程序，实现多种液体的自动混合。
3. 教学大纲：- 第一周：PLC基本原理及液体自动混合系统工艺流程学习。
- 第二周：常用传感器工作原理学习，传感器与PLC连接方法。
- 第三周：PLC编程软件学习，编写简单的控制程序。
- 第四周：液体自动混合系统PLC程序设计，调试与优化。
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实验五液体自动混合模拟实验
一、实验目的
1、熟悉和掌握SFC语言的编程方法。
2、复习基本指令的用法。
二、实验器材
1、ZY17PLC12BC型可编程控制器实验箱 1台
2、PC机或FX-20P-E编程器 1台
3、编程电缆 1根
4、连接导线若干
三、实验原理
1、关于状态转移条件的说明：
（1）单独触点可以作为转移条件。
而且，X，Y，M，S，T，C等各种元件触点的逻辑组合（复杂的并联、串联连接）也可用作转移条件。
（2）各种负载（Y，M，S，T，C）和功能指令可由“状态”的触点驱动，也可由各种元件触点的逻辑组合驱动。
2、控制要求
本混合装置用来将两种液体进行混合。
SL1、SL2、SL3模拟三个液位传感器；液体A、B和混合液的阀门分别由电磁阀YV1、YV2和YV3进行控制；M为搅拌电动机。
具体的控制要求如下：
（1）接通“运行开关”（即给一个启动信号），V1、V2复位即液体A、B阀门关闭，V3得电，混合液阀门打开。
5 秒钟后，容器内的液体排空，V3失电，关闭混合液阀门。
（2）YV1得电，液体A的阀门打开，液体A流入容器；
（3）当传感器SL2有输入信号，即A液面到达SL2，YV1失电，关闭液体A的阀门，同时YV2得电，打开液体B的阀门；
（4）当传感器SL1有输入信号，即液面到达SL1，YV2失电，关闭液体B的阀门，同时M得电，搅拌电动机开始运转，将液体A和B的混合液搅匀；
（5）10秒后，M失电，搅拌电动机停止运转；
（6）然后，YV3得电，混合液体的阀门打开，将搅拌均匀的混合液排出；
（7）当传感器SL3有输入信号，即液面下降到SL3时，开始计时；延时2秒后，容器内的液体排空，YV3失电，混合液阀门关闭；
（8）按照以上步骤循环操作。
（9）若断开运行开关，待一轮操作全部完毕后，才完全停止。
四、实验内容及步骤
1、理解实验的原理及控制要求，列出I/O分配表（可参考下表）并根据分配表编写实验程序。
2、将编程电缆一端与PLC的编程接口相连，另一端与计算机串口连接。
3、按I/O分配表接线，可参考下表。
4、打开PLC实验箱和实验面板上的电源开关，将预先编好的实验程序写入计算机，再下载到PLC中（程序的编辑与下载可参见第一章第二节的编程软件使用说明）。
注意：下载时RUN/STOP开关一定要拨到STOP位置。
5、下载完毕以后将RUN/STOP开关拨到RUN状态，若程序无逻辑错误则主机上的RUN 运行指示灯亮，否则PROG-E出错指示灯亮，需要修改程序。
6、当PLC指示RUN状态时，表明程序开始运行，观察运行的结果。
若结果与控制要求不符，则根据观察到的现象修改程序，重新下载进行调试，直至满足控制要求为止。
五、实验报告
在实验报告中填写I/O分配表和最终的实验程序，并详细记录调试过程中遇到的问题以及解决的方法。
六、参考程序（见附录五）。