液体自动混合搅拌系统设计

液体自动混合搅拌系统设计
1问题分析及解决方案
1.1问题分析
本课程设计是基于PLC 的液体自动混合搅拌系统设计，H 、I 、L 是液面传感器，SL1=I,SL2=H,SL3=L,该传感器被液面淹没时接通。

两种液体的流入由阀门A 和阀门B 控制，混合液的流出由放液阀C 控制。

搅拌电动机用于驱动桨叶将液体混合均匀。

本系统的工作原理如图1所示。

液体A
液体B 图1 液体自动混合搅拌系统
搅拌器
（1）初始状态
各阀门关闭，容器是空的。

Y1=Y2=Y3=OFF ，I=H=L=OFF ，M=OFF 。

（2）启动操作
①按下启动按钮，自动打开阀门A 使液体A 流入；
②当液面到达传感器I 的位置，关闭阀门A ，同时打开阀门B 使液体B 流 入；
③当液面到达传感器H 的位置时，关闭阀门B ，同时启动搅拌机M 搅拌30S ； ④搅拌完毕后，打开放液阀门C ；
⑤当液面到达传感器L 的位置时，再继续放液10S 后关闭放液阀门C ，同时打开阀门A ，开始下一个周期，如此循环下去。

（3）停止操作
在工作中如果按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当当前混合操作 处理完毕，才停止工作即停在初始状态。

1.2 解决方案
（1）掌握PLC 工作原理、编程及调试方法以及在生产过程中的应用技术。

（2）根据液体混合系统的工作要求，制定合理的电气控制设计方案。

（3）正确选用驱动电机、电磁阀、传感器等。

（4）正确选用PLC，确定输入输出设备。

（5）合理分配PLC的I/O地址，并绘制外部接线图。

（6）设计PLC的梯形控制程序。

2.PLC选型及硬件配置
在液体自动混合搅拌系统设计中，选择的硬件为S7-300系列PLC，中央机架的电源模块占用1号槽，选用“PS 307 10A”的电源模块。

CPU模块占用2号槽，选择CPU 314模块。

因为没有接口模块，3号槽空置。

在4号槽配置32点DC 24V 数字量输入模块(DI)，在5号槽配置32点继电器输出模块(DO)。

3.分配I/O地址表
I/O地址分配表如表1所示，根据设计要求，应该有5个输入4个输出信号。

表1
4.主电路图及PLC 外部接线图
4.1系统主电路
液体自动混合搅拌系统中搅拌电动机主电路连接如图2所示，顺序安装三相电
源、组合开关QS 、主电路熔断器FU 、接触器KM 主触头、热继电器FR 以及电动机M 。

图2
4.2 PLC 外部接线图 PLC 的外部接线图如图3所示
SB1
SL1 SL2
SL3
SB2
FR
+24V
I0.0I0.1I0.2
I0.3I0.4
I0.5
Q4.0Q4.1Q4.2
Q4.3
Y2KM
Y1Y4
N
M
图3
5.控制流程图及梯形图程序
5.1 控制系统流程图
按下SB1
A 开
液位到达I
A 关
B 开
液位到达H
B 关 M 开T1延时
M 关C 开
液位到达L
T2延时
结束
按下SB2
YES NO
YES NO
YES
NO
YES NO
图4
5.2梯形图程序
Network 1:按下启动按钮，阀门A电磁阀打开，液体A流入容器
Network2：当液位达到I时，SL3=SL1=ON时，关闭阀门A,同时阀门B电磁阀打开，液体B流入容器。

Network3:当液位达到H时，SL1=SL2=SL3=ON时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌30s。

Network4:搅拌完毕后，打开放液阀门C。

Network5:当液面到达传感器L时，再继续放液10s后，关闭放液阀门C.
Network6:在工作中按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当前混合操作处理完毕，才停止工作，即停止在初始状态。

6.程序调试
1.启动系统之前，容器为空，各阀门关闭，传感器SL1=SL2=SL3=OFF，搅拌电动机M=OFF。

2.按下启动按钮I0.0，阀门A打开，液体A流入容器。

3.当液位达到I时，SL3=SL1=ON时，关闭阀门A,同时阀门B电磁阀打开，液体B 流入容器。

4.当液位达到H时，SL1=SL2=SL3=ON时，关闭阀门B，同时启动搅拌电动机搅拌30s。

5.T1延时结束，搅拌完毕，打开放液阀门C。

6.当液面到达传感器L时，再继续放液10s后，关闭放液阀门C.
7.停止按钮SB2未按下，C阀门关闭，A阀门打开
8.在工作中按下停止按钮，搅拌机不立即停止工作，只有当前混合操作处理完毕，才停止工作，即停止在初始状态。

7.心得体会
本设计主要阐述两种液体混合搅拌的自动控制，实现液体混料全过程：即进料、混料、出料的自动控制。

其系统结构简单，运行稳定可靠。

使用了西门子S7-300型号PLC，设计了控制程序。

由于客观条件的限制，在本设计中没有将指令程序通过编程器送入PLC，并且还进行系统模拟调试和完善程序。

至于后面的硬件系统的安装、对整个系统进行现场调试和安装运行都无法完成。

若以后条件允许，可以对以上设计进行进一步完善。

尽管课程设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。

各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种继电器的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。

与老师的交流沟通也使我从各种角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。

最后，我向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的老师表示衷心地感谢！
参考文献
[1] 顾桂梅,王永顺,王庆贤《电气控制与PLC应用项目教程》，机械工业出版社，2011.
[2] 廖常初《可编程序控制器的编程方法和工程应用》重庆大学出版社,2003.
[3] 廖常初,周林《PLC的功能指令》电工技术,1991.。