PLC自動控制在液體混合攪拌裝置上的應用

陳冬鷗

(廣東省機械高級技工學校,廣州 510450)

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PLC自動控制在液體混合攪拌裝置上的應用

陳冬鷗

(廣東省機械高級技工學校,廣州 510450)

摘要：隨著科學技術的迅猛發展，PLC自動化控制在各個方面受到廣泛的應用。本文以液體混合攪拌裝置為例，針對原有方法如全人工操作式液體混合或繼電器半自動化控制系統中存在的不足，提出一種基于西門子S7-200PLC的液體混合控制系統的設計思路。給出了硬件設備型號的選擇、外部接線圖、PLC控制系統的I/O分配表、生產流程圖及梯形圖程序，通過實踐應用說明了PLC自動控制的優點。

關鍵詞：液體混合攪拌裝置；西門子S7-200 PLC；PLC自動控制；優點

0引言

各種工業自動化伴隨著經濟的發展和社會的進步不斷地升級，其中液體混合加工，是其中最為常見的一種。在煉油、化工、制藥等行業中，多種液體混合是必不可少的工序，也是其生產過程中十分重要的組成部分。在工藝加工初期，產品一直都是在人為的操作下把多種原料在合適的時間和條件下進行順序加工，但一來在這些行業中液體混合的多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質，現場工作環境十分惡劣，不適合人工現場操作；二來人員過多配合度不夠，生產的產品不夠精確，安全隱患大又增加了系統故障的可能性，從而影響了產品的質量和生產效益。中期隨著繼電器的廣泛應用，很多企業對其中的順序控制或邏輯運算控制進行改造，降低了工人操作的危險性，提高了產品的性能。但盡管如此，半自動化控制也難以保證實現生產過程中混合精確、控制可靠、系統故障反饋等要求，因而本文主要結合現代新技術——可編程控制器的應用，完成液體混合攪拌裝置的控制系統設計，幫助各相關行業，特別是中小型企業實現多種液體混合的自動控制，從而實現液體混合的自動配料和加工。

本文以在一種液體混合攪拌裝置上的PLC設計為例，主要闡述 PLC自動控制對液體混合攪拌裝置的硬件設計和軟件設計。其中硬件設計中利用西門子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。而軟件設計包括輸入/輸出分配表、程序流程圖的編寫等，最后結合硬件進行調試。

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，實現對四種不同的液體進行混合攪拌，分為單周運行和循環工作兩種模式，其工作過程是利用在不同的液面高度啟動不同的電磁閥將不同的液體注入到容器中，當達到對應的高度時打開攪拌電動機進行攪拌并加熱，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

液體混合攪拌裝置投入運行時，所有電磁閥處于關閉狀態，容器放空，兩個攪拌電動機停止工作，加熱器電源斷開。

1.2啟動操作

按下啟動按鈕后，液體混合攪拌裝置按下列規律運行：

(1)進口閥1、2打開，液體注入；當液面到達液位L1時，1號攪拌電動機啟動；

(2)當液面高度達到液位L2時，進口閥1、2關閉，同時打開進口閥3、4；

(3)當液面注入高度達到液位L3時，進口閥3、4關閉，同時2號攪拌電動機啟動，浸沒式加熱器接通電源開始加熱；

(4)當液體溫度達到設定值時，溫度傳感器有感應信號輸出，加熱器停止加熱，同時1、2號攪拌電動機停止攪拌，出口閥打開，開始放料。

(5)當液面下降至低于液位L1時，計時10S后出口閥關閉，一個周期結束。如果選擇循環工作模式，接著開始從第1步循環操作。

1.3停止

按下停止按鈕時系統不會立即停止工作，而會在完成當前循環周期剩余步驟后停止運行。

1.4急停或報警

當系統發生故障時或按下急停按鈕時，報警燈閃爍，立即停止混合系統的運行。

2液體混合攪拌裝置的硬件設計與設備選擇

圖2　PLC硬件接線圖

實現上述控制功能的PLC自動控制硬件電路如圖2所示。在該電路圖中攪拌電動機的型號為Y90S-6/0.75kW，電動機的額定電流約為1.5A，根據各硬件設備選用原則，結合該裝置所處的環境，為此在主電路中選用型號為CJX1-9/22、線圈電壓220伏的接觸器、型號DZ47-63的斷路器、型號RT18-32的熔座、型號JR36-20的繼電器。根據液體混合攪拌器的控制要求CPU設備采用西門子S7-200中繼電器型的CPU 226 CN AC/DC/RLY，與其他相關設備如光電傳感器、PT100溫度傳感器、VF4-25型的電磁閥等配合使用。S7-200通過自帶RS485物理接口與計算機連接，實現計算機與可編程序控制器的通信。

3液體混合攪拌裝置的軟件設計

3.1根據生產流程可編寫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根據液體混合攪拌裝置運行的工作順序，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結語

本設計主要闡述了多種液體混合攪拌裝置的自動控制，實現液體混料、加工的全過程。其在實踐中證明系統運行穩定可靠，準確性高，減少勞動力的同時也提高了產品的質量，保證了生產的效益。這也正是PLC自動控制的優點。技術不斷地在更新，更多地企業除了引入PLC自動控制外，更是利用PLC強大的通信能力增加了現場監控、及系統故障反饋的功能。這也鞭策著我不斷地學習、進步，成為與時俱進的人！

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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

中圖分類號：G712

文獻標識碼：B文章編碼：1672-0601(2016)02-0096-03

作者簡介：陳冬鷗(1989-)，女。學士學位，助理講師。主要研究方面：機電一體化及自動控制。

收稿日期：2015-11-21