利用PLC進(jìn)行液體自動(dòng)混合控制設(shè)計(jì)

吳錦鋒

（廣東省佛山市三水區(qū)技工學(xué)校，廣東佛山528100）

在現(xiàn)今醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但是，由于這些行業(yè)中所用到的材料，多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作；另外生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠、工作效率高等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以，為了幫助相關(guān)行業(yè)特別是中小型企業(yè)改進(jìn)液體混合工序，從而達(dá)到液體混合自動(dòng)控制的目的，筆者根據(jù)所學(xué)知識(shí)，以三種液體混合為例，設(shè)計(jì)出以PLC為核心的液體混合自動(dòng)控制系統(tǒng)。

本設(shè)計(jì)主要利用PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)多種液體混合的自動(dòng)控制，系統(tǒng)中的電磁閥、攪拌機(jī)和液面?zhèn)鞲衅魍ㄟ^PLC按所設(shè)定的參數(shù)動(dòng)作運(yùn)行，從而完成液體自動(dòng)混合。其要求是將三種液體按一定比例混合，在經(jīng)過電動(dòng)攪拌、等待達(dá)到一定的溫度后，才能將混合的液體輸出容器。整個(gè)工作過程形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按鈕后，系統(tǒng)依然要完成本次混合才能結(jié)束。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是，對(duì)于已經(jīng)接好的線路，可以通過改變PCL的程序來改變控制邏輯和參數(shù)，具有靈活的運(yùn)用方式。

1 系統(tǒng)控制要求

圖1 液體自動(dòng)混合裝置示意圖

本方案采用的是PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制要求。如圖1為液體自動(dòng)混合裝置，其中，Y1，Y2，Y3是順序控制液體注入的3個(gè)電磁閥，注入液體分別用A，B，C來表示。Y4是混合后液體排出的1個(gè)電磁閥；L1、L2、L3、L4是混合罐內(nèi)依次向上的液位傳感器，當(dāng)液體浸住液位傳感器時(shí)，傳感器閉合，否則斷開；M是攪拌電動(dòng)機(jī)。T是溫度傳感器，溫度高于某一設(shè)定值時(shí)，T閉合；H為加熱電爐。

1.1 初始狀態(tài)

容器是空的，電磁閥Y1、Y2、Y3和電動(dòng)機(jī)M均為OFF，液位傳感器 L1、L2、L3、L4 均為 OFF。

1.2 啟動(dòng)操作

按下啟動(dòng)按鈕，開始下列操作：

（1）電磁閥Y1先打開，開始注入液體A，并開始在PLC中計(jì)時(shí)，以控制液體的總流，當(dāng)液面升至L1時(shí)，L1為ON，停止注入液體A，關(guān)閉Y1。

（2）開啟電磁閥Y2，注入液體B，當(dāng)液面升至L2時(shí)，L2為ON，停止注入液體B，關(guān)閉Y2。

（3）開啟電磁閥Y3，注入液體C，當(dāng)液面升至L3時(shí)，L3為ON，停止注入液體C，關(guān)閉Y3。

（4）開啟攪拌機(jī)M，攪拌時(shí)間為預(yù)先設(shè)定為10 s（可以在工程需要時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)）；10 s后M為OFF，攪拌停止。

（5）開啟加熱器（H為ON），開始加熱，待加熱到T溫度傳感器設(shè)定值C時(shí)，T閉合，加熱器H為OFF，加熱過程結(jié)束。

（6）Y4打開放出混合液，至液體高度降為L1后，再經(jīng)5 s延時(shí)（以利于液體全部放出）停止放出。

1.3 停止操作

按下停止按鈕，在當(dāng)前的操作處理完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。

1.4 液位報(bào)警功能

L4為安全限制液位傳感器，平時(shí)為OFF，當(dāng)液位到達(dá)或超過L4時(shí)，L4為ON，則停止一切活動(dòng)并報(bào)警給工作人員檢查系統(tǒng)故障，即該系統(tǒng)具有液位傳感器損壞報(bào)警功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 輸入和輸出點(diǎn)分配

輸入和輸出點(diǎn)分配如表1所示。

表1 輸入和輸出點(diǎn)分配表

2.2 主要器件選擇

PLC——根據(jù)I/O的使用點(diǎn)數(shù)，擬采用三菱FX2N-48MR型PLC。

供電電源——額定功率為7.5kW，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。

液面?zhèn)鞲衅鳌獜V州市廣盟計(jì)量?jī)x器貿(mào)易有限公司的GWT-1接觸式水浸傳感器。

溫度傳感器——佛山市順德區(qū)佛誠電子有限公司的FC-Z型電阻式溫度傳感器。

2.3 I/O接線圖

I/O接線圖如圖2所示。

圖2 I/O接線圖

2.4 梯形圖

梯形圖如圖3所示。

圖3 梯形圖

3 系統(tǒng)控制過程

3.1 系統(tǒng)控制流程

系統(tǒng)控制流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)控制流程圖

3.2 具體分析過程

（1）當(dāng)按下SB0按鈕（X0）時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)，Y1得電并自鎖，注入液體A；當(dāng)液位傳感器L1(X1)得電時(shí)，Y2得電并自鎖，注入液體B，此時(shí)Y1失電，停止注入液體A；當(dāng)液位傳感器L2（X2）得電時(shí)，Y3得電并自鎖，注入液體C，此時(shí)Y2失電，停止注入液體B；當(dāng)液位傳感器L3（X3）得電時(shí)，停止注入液體C，同時(shí)Y0得電并自鎖，攪拌機(jī)開始攪拌，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)10 s；10 s后，T0得電閉合，Y5得電并自鎖，加熱器開始加熱，當(dāng)X5閉合，即溫度T升高到設(shè)定溫度C時(shí)，Y4得電并自鎖，開始排放液體；當(dāng)液位降到L1時(shí)，X1失電，X1常閉觸頭斷開，定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)5 s，5 s后，Y4失電，停止排放液體。

（2）在工作過程中，當(dāng)按下 SB6時(shí)，Y1、Y2、Y3均失電，但Y0、Y4、Y5繼續(xù)得電，整個(gè)工作過程繼續(xù)運(yùn)行到結(jié)束。準(zhǔn)備下一個(gè)循環(huán)過程。

（3）在工作過程中，當(dāng)液位達(dá)到L4時(shí)，X4得電，其常開觸頭閉合，Y6得電并自鎖，報(bào)警器N報(bào)警，同時(shí)對(duì)Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5復(fù)位，停止一切工作，等待工作人員檢查故障。

4 結(jié)束語

隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，人們可以對(duì)原有液體混合裝置進(jìn)行技術(shù)改造，提出數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、運(yùn)行監(jiān)視、報(bào)警、運(yùn)行管理等多方面要求。按照本設(shè)計(jì)組成的液體混合控制系統(tǒng)，采取了一系列可靠的設(shè)計(jì)方案，利用PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)混合過程的精確控制，提高了工作過程的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度，具有很高的可靠性與實(shí)用性。因此具有廣闊的市場(chǎng)前景，適合于各種液體的混合調(diào)配。

當(dāng)然，在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尚有許多不足，有些地方的設(shè)計(jì)思想還不成熟。但是，隨著可編程邏輯控制系統(tǒng)的日益發(fā)展，相信這套系統(tǒng)在不久的將來，會(huì)有良好的發(fā)展前景，被我們更加合理的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，并帶來經(jīng)濟(jì)效益。

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