制藥廠液體混合攪拌裝置的自動控制

遼寧工業(yè)大學PLC技術(shù)及應用課程設計（論文）題目：制藥廠液體混合攪拌裝置的自動控制院（系）：電氣工程學院專業(yè)班級：學號：學生姓名：指導教師：（簽字）起止時間：本科生課程設計（論文）第1章緒論為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中,多種液體混合是必不可少的工序,而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì),以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣,不適合人工現(xiàn)場操作。另外,生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點,這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所以為了幫助相關行業(yè),特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制,從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題。借助實驗室設備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學化工業(yè)中，便于學以致用。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護性。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景。用PLC進行開關量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需用到它，如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫、液體混合自動配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設計是將PLC用于多種液體混合灌裝設置的控制，對學習與實用是很好的結(jié)合。第2章系統(tǒng)設計方案2.1概述本設計的主要研究范圍及要求達到的技術(shù)參數(shù)有使液體攪拌器能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的攪拌；滿足攪拌器的各項技術(shù)要求；（1）系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始工作，按啟動按鈕SB1后，電磁閥YV1通電打開，液體A流入容器中。（2）當液位高度到達I處時，液位傳感器SL2接通，YV1閥斷電關閉，同時YV2通電打開，液體B流入容器。（3）當液位高度到達H處時，液位傳感器SL1接通，YV2閥斷電關閉，停止液體流入。（4）加熱器FH開始工作，對液體進行加熱，當液體達到指定溫度時，溫度繼電器KTP動作，停止加熱，同時啟動攪拌電動機M攪拌。（5）1min后，電動機停止攪拌，電磁閥YV3通電打開，將加熱并混合好的液體放出到下一道工序。（6）當液位高度下降到低于L時，再延時10s，電磁閥YV3斷電關閉。此時容器內(nèi)液體已放空，電磁閥YV1通電打開，液體A流入容器，自動開始下一周期循環(huán)。（7）按下停止按鈕SB2時，要求不要立即停止工作，而是將停機信號記憶下來，直到完成一個工作循環(huán)后才停止工作，返到到初始狀態(tài)。2.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)本課題應解決的主要問題是如何使PLC在液體攪拌器中實現(xiàn)控制功能，在相關的研究文獻報道中用PLC對液體攪拌器進行控制的研究尚不多見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況，正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設計就是基于以上問題進行的一些探索。從圖2.1中可知設計的液體混合裝置主要完成二種液體的自動混合攪拌，此裝置需要控制的元件有：其中SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎]該點時為ON。Y1、Y2、Y3為電磁閥，M為攪拌電機。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應的控制系統(tǒng)連接從而達到控制效果。圖2.1液體混合攪拌器第3章硬件設計3.1.系統(tǒng)輸入輸出信號分析系統(tǒng)的輸入信號有：啟動、止按鈕各一個，液位傳感器3個，溫度繼電器開關1個，共六個輸入信號；系統(tǒng)的輸出信號有：電磁閥3個，攪拌電動機接觸器1個，加熱器接觸器1個，共5輸出信號，考慮到留有15﹪的備用點，選用S7—200CPU224可以滿足要求。3.2PLC輸人、輸出口分配I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應的輸入地址和輸出端子對應的輸出地址如表1所示。表3.1液體混合裝置輸入/輸出地址分配輸入輸出名稱符號地址編號名稱符號地址編號啟動按鈕SB1I0.0電動機接觸器KM1Q0.0停止按鈕SB2I0.1A液體電磁閥YV1Q0.1H處液位傳感器SL1I0.2B液體電磁閥YV2Q0.2I處液位傳感器SL2I0.3混合液體電磁閥YV3Q0.3L處液位傳感器SL3I0.4加熱器接觸器KM2Q0.4溫度繼電器開關KTPI0.53.3PLC的各模塊編址表3.2各模塊編址主機CPU224I/OI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2Q1.2I1.3Q1.3I1.4Q1.4I1.5Q1.5I1.6Q1.6I1.7Q1.73.4液體混合裝置輸人/輸出接線（1）兩種液體的進人當PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB1后，觸點I0.0接通，使該路只接通一掃描周期，通過保持指令KP使YV輸出繼電器線圈得電并保持，分別與之相接的YV電磁閥帶電接通，流進液體A。（2）第二種液體的進人當液體達到L2液位傳感器的位置時，I0.2輸人繼電器接通使YV1關閉，同時YV2電磁閥得電接通，第2種液體流進液罐。圖3.1液體混合裝置的PLC外部接線圖3.5液體混合裝置的順序功能圖SM0.1S0.0S0.0I0.0S0.1Q0.1S0.1（）I0.3S0.3S0.2Q0.2S0.3S0.2（）S0.7S0.6S0.5S0.4 I0.2 S0.7S0.6S0.5S0.4Q0.4（） I0.5Q0.0T37IntonPt100msIntonPt100ms T371200Q0.3（S）1 I0.4T38IntonIntonPt100ms100 T38Q0.3（R）1 M0.0M0.0 圖3.2順序功能圖3.6電氣接線額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，所以硬件接線如圖3.3。圖3.3電氣接線第4章軟件設計4.1控制流程圖設計YYV1開，到液位IYV1閉，YV2通，到液位HYV2閉，開始加熱，KTP動作停加熱，開始攪拌，定時1min停止攪拌，YV3通，低于液位LYV3繼續(xù)通，定時10sYV3閉開始圖4.1程序框圖4.2梯形圖設計依據(jù)控制流程圖編寫梯形圖。圖4.2主程序梯形圖1圖4.3主程序梯形圖2圖4.4主程序梯形圖3圖4.5主程序梯形圖4第5課實驗模擬調(diào)試及分析在實驗室以試驗臺為基礎模擬設計結(jié)果。模擬中輸入點對應的實際意義：I0.0：啟動按鈕I0.1：停止按鈕I0.2：H液位傳感器I0.3：I液位傳感器I0.4：L液位傳感器I0.5：溫度繼電器開關模擬中輸出點對應的實際意義：Q0.0：電動機接觸器Q0.1：A液體電磁閥Q0.2：B液體電磁閥Q0.3：混合液體電磁閥Q0.4：加熱器接觸器按照上述進行連線，如下圖5.1.圖5.1模擬調(diào)試連線圖按照程序設計中的梯形圖進行程序設計，進行模擬調(diào)試，調(diào)試結(jié)果滿足液體混合攪拌要求。圖5.2為液體攪拌器的模擬結(jié)果。圖5.2液體攪拌器結(jié)果

第6章程設計總結(jié)實踐證明，本設計所采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200型可編程控制器的硬件配置和程序設計是完全可行的，在實際控制中，由于PLC產(chǎn)品自身具有可靠性高、靈活性強、對工作環(huán)境無要求和抗干擾性能好等諸多優(yōu)點,使之完全可以將操作人員從惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中解放出來,因而深受用戶歡迎。同時采用PLC控制液體混合裝置，還能容易地隨時修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時間和工作狀況，滿足不同液體混合的需要。該控制系統(tǒng)可用較少的資金投入,達到很高的控制精度。本設計已通過模擬仿真檢驗,有很好的推廣價值。任何設計的控制系統(tǒng)都是要經(jīng)過實踐和時間的考驗方能不斷的完善。就如同我們做畢業(yè)設計，這畢業(yè)設計是對我們所學知識的考驗，也是對我們對知識綜合運用能力的考驗。更是對我們做一件事情態(tài)度考研。經(jīng)過設計我們應該學會認真、專心、更有毅力的做一件事情，這樣我們在以后的工作和生活中才能經(jīng)得起實踐和時間的考驗，我們才能走得更遠！自己所學的知識的機會。從到圖書館、網(wǎng)絡中查找資料到軟件的設計，都對我們以前所學過的知識進行了一次檢驗。對于軟件的設計，自己有一定的編程功底，一開始認為沒有什么太大的問題。但當自己真的動手才發(fā)現(xiàn)實際的控制應用和單純的編程還是有區(qū)別的。要想設計一個好的實用程序必須對電路各部件熟悉了解。自己積極查閱各種資料，上網(wǎng)搜索，最終才解決了問題?？傮w來說，這次實習我受益匪淺。在摸索該如何設計一個系統(tǒng)使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我們的設計思維，增加了實際操作能力。參考文獻[1]梅麗鳳，鄭海英.電氣與PLC應用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2011.12[2]許廣彬.西門子S7-200PLC日期與時鐘同步編程剖析.《工業(yè)控制計算機》2008.6[3]陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器．廣州：華南理工大學出版社，2001[3]鐘肇新，彭侃．可編程控制器原理及應用（第3版）．廣州：華南理工大學出版社，2005[4]金廣業(yè)，李景學編．可編程序控制器原理與應用．北京：電子