河南工业大学 机电综合系统设计 液体混合装置的控制系统设计
PLC中存储逻辑被接线逻辑代替了，这样一来就大大的削减了控制设备的外部接线数量，控制系统的设计及建造的周期也大大缩短，同时维护起来也变得容易。更为重要的是这样同一设备只需改变程序便可实现不同的生产过程，给需要进行多品种、小批量的生产场合带来了很大的便利。
（5）体积小，重量轻，能耗低
（6）硬件配套齐全，拥护使用方便，适应性强
2.3 系统硬件设计
2.3.1 PLC输入输出口分配
通过分析控制任务，共需要5个数字量输入和4个数字量输出。I0.0为开始按钮，I0.1为停止按钮，I0.2、I0.3、I0.4分别为三个液位传感器，Q0.1、Q0.2、Q0.3分别为电磁阀A、电磁阀B、排放电磁阀三个电磁阀，Q0.0为搅拌电机。
输入/输出地址分配如表2-1所示。
表 2-1
控制信号 输入信号 信号名称 启动 停止 液位传感器I接通 液位传感器H接通 液位传感器L接通 输出信号 电动机驱动 电磁阀YV1打开 电磁阀YV2打开 电磁阀YV3打开 元件名称 常开按钮 常开按钮 液位传感器 液位传感器 液位传感器 接触器 电磁阀 电磁阀 电磁阀 元件符号 SB1 SB2 LT1 LT2 LT3 KM YV1 YV2 YV3 地址编码 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 4
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2.3.2液体混合装置输入输出接线图
液体混合装置输入/输出接线图如图2-1所示。 （1）启动操作
按下启动按钮SB1，YV1通电并自锁，液体A流入容器。 （2）液面上升到I
当液位高度达到I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电接通，液体B流入容器。 (3) 液面上升到H
液位达到H时液位传感器H接通，这时电磁阀YV2断电关闭，同时启动电机M搅拌。 (4) 搅匀后排放混合液体
1分钟后电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3通电打开，放出混合液体去下道工序。当液位下降到L后，再延时2s使电磁阀YV3断电关闭，并自动开始新的周期。 (6) 停止操作
按下停止按钮SB2，在当前的操作处理完毕后停止操作。
图2-1 液体混合输入/输出接线图
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2.3.3 PLC主电路图
本次设计中的混合液体搅拌由电动机M启动。带有短路保护、过载保护等，短路保护由FU熔断器来实现保护功能，过载保护由FR热继电器来实现其保护功能。
当液体倒到H时，KM接通，搅拌电机开始运行。液体混合装置的主电路图如图2-2所示。
2.3.4 电器位置安装图 如图2-3
图2-2 主电路
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图2-3 2.4 硬件选择
2.4.1 液位传感器的选择
选用LSF-2.5型液位传感器其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。
LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。其原理是依据光的反射折射原理，当没有液体时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。应用此原理可制成单点或多点液位开关。LSF 光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。 相关元件主要技术参数及原理如下：
（1）工作压力可达2.5Mpa。 （2）工作温度上限为125°C 。 （3）触点寿命为100万次 。 （4）触点容量为70w 。 （5）开关电压为24V DC。 （6）切换电流为0.5A 。
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2.4.2 搅拌电机的选择
选用EJ15-3型电动机。其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流 相关元件主要技术参数及原理如下：
EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
（1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法。 （2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。工作温度-15～40°C /湿度≤90%。 （3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
2.4.3 电磁阀的选择
（1）入罐液体选用VF4-25型电磁阀,其中“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，4表示设计序号，25表示口径（mm） 宽度。相关元件主要技术参数及原理如下：
1）材质：聚四氟乙烯。使用介质：硫酸、盐酸、有机溶剂、化学试剂等酸碱性的液体。
2）介质温度≤150/℃环境温度-20～60°C。 3）使用电压：AC：220 V50Hz/60Hz DC：24V。 4）功率：AC：2.5KW。
5）操作方式：常闭：通电打开、断电关闭，动作响应迅速，高频率。
（2）出罐液体选用AVF-40型电磁阀，其中“A”表示可调节流量，“V”表示电磁阀，“F”表示防腐蚀，40为口径(mm) 相关元件主要技术参数及原理如下：
1）其最大特点就是能通过设备上的按键设置来控制流量，达到定时排空的效果。 2）其阀体材料为：聚四氟乙烯，有比较强的抗腐蚀能力。 3）使用电压：AC：220 V50Hz/60Hz DC：24V。 4）功率：AC：5KW。
2.4.4 PLC的选择
在本控制系统中，所需的开关量输入为5点，开关量输出为4点，考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用西门子S7-200系列PLC作控制单元来控制整个系统。之所以选择这种PLC，主要考虑S7-200系列PLC有以下特点：
（1）丰富的指令系统。除能实现一般的逻辑控制外，还可进行运动控制、复杂数
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