PLC自動(dòng)控制在液體混合攪拌裝置上的應(yīng)用

陳冬鷗

(廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校,廣州 510450)

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PLC自動(dòng)控制在液體混合攪拌裝置上的應(yīng)用

陳冬鷗

(廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校,廣州 510450)

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC自動(dòng)化控制在各個(gè)方面受到廣泛的應(yīng)用。本文以液體混合攪拌裝置為例，針對(duì)原有方法如全人工操作式液體混合或繼電器半自動(dòng)化控制系統(tǒng)中存在的不足，提出一種基于西門(mén)子S7-200PLC的液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。給出了硬件設(shè)備型號(hào)的選擇、外部接線圖、PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表、生產(chǎn)流程圖及梯形圖程序，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用說(shuō)明了PLC自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：液體混合攪拌裝置；西門(mén)子S7-200 PLC；PLC自動(dòng)控制；優(yōu)點(diǎn)

0引言

各種工業(yè)自動(dòng)化伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步不斷地升級(jí)，其中液體混合加工，是其中最為常見(jiàn)的一種。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，也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。在工藝加工初期，產(chǎn)品一直都是在人為的操作下把多種原料在合適的時(shí)間和條件下進(jìn)行順序加工，但一來(lái)在這些行業(yè)中液體混合的多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作；二來(lái)人員過(guò)多配合度不夠，生產(chǎn)的產(chǎn)品不夠精確，安全隱患大又增加了系統(tǒng)故障的可能性，從而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。中期隨著繼電器的廣泛應(yīng)用，很多企業(yè)對(duì)其中的順序控制或邏輯運(yùn)算控制進(jìn)行改造，降低了工人操作的危險(xiǎn)性，提高了產(chǎn)品的性能。但盡管如此，半自動(dòng)化控制也難以保證實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中混合精確、控制可靠、系統(tǒng)故障反饋等要求，因而本文主要結(jié)合現(xiàn)代新技術(shù)——可編程控制器的應(yīng)用，完成液體混合攪拌裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，幫助各相關(guān)行業(yè)，特別是中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)液體混合的自動(dòng)配料和加工。

本文以在一種液體混合攪拌裝置上的PLC設(shè)計(jì)為例，主要闡述 PLC自動(dòng)控制對(duì)液體混合攪拌裝置的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)中利用西門(mén)子S7-200 PLC、接觸器、斷路器、液位傳感器、電磁閥、溫度傳感器等組成了硬件控制電路。而軟件設(shè)計(jì)包括輸入/輸出分配表、程序流程圖的編寫(xiě)等，最后結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試。

1液體混合攪拌裝置的控制要求

液體混合攪拌裝置示意圖如圖1所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)四種不同的液體進(jìn)行混合攪拌，分為單周運(yùn)行和循環(huán)工作兩種模式，其工作過(guò)程是利用在不同的液面高度啟動(dòng)不同的電磁閥將不同的液體注入到容器中，當(dāng)達(dá)到對(duì)應(yīng)的高度時(shí)打開(kāi)攪拌電動(dòng)機(jī)進(jìn)行攪拌并加熱，最后放料。

圖1　液體混合攪拌裝置示意圖

具體控制要求如下：

1.1初始狀態(tài)

液體混合攪拌裝置投入運(yùn)行時(shí)，所有電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，容器放空，兩個(gè)攪拌電動(dòng)機(jī)停止工作，加熱器電源斷開(kāi)。

1.2啟動(dòng)操作

按下啟動(dòng)按鈕后，液體混合攪拌裝置按下列規(guī)律運(yùn)行：

(1)進(jìn)口閥1、2打開(kāi)，液體注入；當(dāng)液面到達(dá)液位L1時(shí)，1號(hào)攪拌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；

(2)當(dāng)液面高度達(dá)到液位L2時(shí)，進(jìn)口閥1、2關(guān)閉，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)口閥3、4；

(3)當(dāng)液面注入高度達(dá)到液位L3時(shí)，進(jìn)口閥3、4關(guān)閉，同時(shí)2號(hào)攪拌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，浸沒(méi)式加熱器接通電源開(kāi)始加熱；

(4)當(dāng)液體溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，溫度傳感器有感應(yīng)信號(hào)輸出，加熱器停止加熱，同時(shí)1、2號(hào)攪拌電動(dòng)機(jī)停止攪拌，出口閥打開(kāi)，開(kāi)始放料。

(5)當(dāng)液面下降至低于液位L1時(shí)，計(jì)時(shí)10S后出口閥關(guān)閉，一個(gè)周期結(jié)束。如果選擇循環(huán)工作模式，接著開(kāi)始從第1步循環(huán)操作。

1.3停止

按下停止按鈕時(shí)系統(tǒng)不會(huì)立即停止工作，而會(huì)在完成當(dāng)前循環(huán)周期剩余步驟后停止運(yùn)行。

1.4急停或報(bào)警

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)或按下急停按鈕時(shí)，報(bào)警燈閃爍，立即停止混合系統(tǒng)的運(yùn)行。

2液體混合攪拌裝置的硬件設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇

圖2　PLC硬件接線圖

實(shí)現(xiàn)上述控制功能的PLC自動(dòng)控制硬件電路如圖2所示。在該電路圖中攪拌電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90S-6/0.75kW，電動(dòng)機(jī)的額定電流約為1.5A，根據(jù)各硬件設(shè)備選用原則，結(jié)合該裝置所處的環(huán)境，為此在主電路中選用型號(hào)為CJX1-9/22、線圈電壓220伏的接觸器、型號(hào)DZ47-63的斷路器、型號(hào)RT18-32的熔座、型號(hào)JR36-20的繼電器。根據(jù)液體混合攪拌器的控制要求CPU設(shè)備采用西門(mén)子S7-200中繼電器型的CPU 226 CN AC/DC/RLY，與其他相關(guān)設(shè)備如光電傳感器、PT100溫度傳感器、VF4-25型的電磁閥等配合使用。S7-200通過(guò)自帶RS485物理接口與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與可編程序控制器的通信。

3液體混合攪拌裝置的軟件設(shè)計(jì)

3.1根據(jù)生產(chǎn)流程可編寫(xiě)可編程序控制器的輸入、輸出分配圖如表1所示。

表1　I/O分配表

3.2根據(jù)液體混合攪拌裝置運(yùn)行的工作順序，以及I/0分配表，可編制攪拌裝置的PLC控制流程圖如圖3所示。

圖3　攪拌裝置的程序流程圖

4結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)主要闡述了多種液體混合攪拌裝置的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料、加工的全過(guò)程。其在實(shí)踐中證明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，準(zhǔn)確性高，減少勞動(dòng)力的同時(shí)也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，保證了生產(chǎn)的效益。這也正是PLC自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)不斷地在更新，更多地企業(yè)除了引入PLC自動(dòng)控制外，更是利用PLC強(qiáng)大的通信能力增加了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、及系統(tǒng)故障反饋的功能。這也鞭策著我不斷地學(xué)習(xí)、進(jìn)步，成為與時(shí)俱進(jìn)的人！

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(編輯趙欣宇)

The Application of PLC Automatic Control into Liquid Mixing Stirring Device

CHEN Dongou

(Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou 510450, China)

Abstract：With the rapid development of science and technology, PLC automatic control is widely used in every aspect. Exampled as liquid mixing stirring device, aiming at the defects of original method such as total artificial operation type liquid mixing or relay semi-automatic control system, this paper puts forward the design thought based on Siemens S7-200 PLC liquid mixing control system. Gives the hardware equipment type selection, external wiring diagram, PLC control system I/O allocation table, production flow chart and ladder diagram procedure. Practical application shows the advantages of PLC automatic control.

Keywords：liquid mixing stirring device; Siemens S7-200 PLC; PLC automatic control; advantages

中圖分類(lèi)號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編碼：1672-0601(2016)02-0096-03

作者簡(jiǎn)介：陳冬鷗(1989-)，女。學(xué)士學(xué)位，助理講師。主要研究方面：機(jī)電一體化及自動(dòng)控制。

收稿日期：2015-11-21