液体混合装置(全)

.液体混合装置的控制系统设计摘要随着科学技术的发展，人们的生活日趋自动化，生产技术更是如此。PLC作为计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计的。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC在工业控制中的地位也日益提升并且在工业控制中得到广泛应用，而且可编程控制器在工业控制中所占比重在迅速的上升。 本次设计是利用PLC实现两种液体的自动混合。此次设计主要考虑其各个不同状态动作的连续和关联，对不同的状态进行不同的动作控制输出，从而实现将AB两种液体混合的周期性控制（包括单周期）。本次设计的主要意义是：用PLC编程来控制，一方面可以省去人力物力，从而达到节省成本的目的；另一方面，程序的合理性，全面性和可靠性可以使液体混合能更安全可靠全面的实现。关键词：液体混合装置；PLC编程；自动控制目 录1 绪论11.1 研究现状11.2液体混合的特点及新型控制的特点11.3研究的方法21.3.1继电器控制系统21.3.2单片机控制21.3.3可编程序控制器控制31.4研究本课题的意义32 混合装置系统设计52.1设计任务书52.2 系统的整体设计要求52.3系统方案的设计思想73 系统硬件的设计83.1系统流程图83.2电机硬件接线图93.3系统主电路图93.4 PLC输入输出的分配103.5 液体混合装置的接线图103.6 PLC控制的相关流程114 软件设计124.1 PLC概况124.2 PLC特点124.3 PLC的基本组成124.3.1 中央处理器（CPU）134.3.2 存储器模块134.3.3输入/输出模块134.3.4 编程器134.3.5 电源模块134.4 PLC的工作原理144.4.1扫描技术144.4.2 PLC的两种工作状态154.5可编程控制器梯形图164-6 语句表175 各部件的选择与校核185.1液面传感器的选择185.2 电磁阀的选择195.3缸体材质的选择205.4搅拌器的选用与校核215.5轴封的选用与校核225.6搅拌轴的校核235.7 电动机的选用与校核245.8元件选择256总结及进一步研究方向26致谢27参考文献281 绪论1.1 研究现状随着工业技术的不断革新，在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中是非常重要的组成部分。生产要求系统具有混合准确、控制可靠等特点，这是人工操作和半自动化控制所难以实现的，目前相关行业急需一种能将液体自动混合控制的系统。以前的液体混合装置都用继电器接触器实现控制，但由于接线复杂，查找错误困难，而且对于设备的更新也困难，灵活性和可靠性都得不到保证，随着微机的发展，在20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为PLC。20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。1.2液体混合的特点及新型控制的特点早期的灌装机械大多数采蠕动泵式、用容积泵式作为计量方式。它具有效率高，功能强，加工质量高等特点，是当今世界的前沿课题，但还是存在一些问题。该液体混合系统采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性的特点。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景，液体混合自动配料系统就此应社会工厂的需要而诞生了。1.3研究的方法就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、可编程序控制器控制。1.3.1继电器控制系统该系统的控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，灵活性差，影响速度慢。1.3.2单片机控制高集成度，体积小，高可靠性。单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内容布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高，控制功能强，为了满足对对像的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。低电压，低功耗。便于生产 便携式产品，为了满足广泛适用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.83.6V,而工作电流仅为数百微安。易扩展片内具有计算机正常工作所需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。由于单片机的广泛使用，因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。但是，单片机是一片集成电路。不能直接将它与外部I/O信号相连。要使它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，正因如此其运行的可靠性也会大大降低。1.3.3可编程序控制器控制实时性强，信号处理时间短、速度快、信号处理和程序运行的速度快，能满足各种控制目标。可考性高，抗干扰能力强PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的工艺制造，内部电路采取了非常强的抗干扰技术。具有很高的可靠性。可编程控制器从上个时间70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置。可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大的曾加了其功能，现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、联网通讯等多种功能。是名副其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点。是本次设计首选控制装置。1.4研究本课题的意义为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质, 以致现场工作环境十分恶劣, 不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点, 这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业, 特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制, 从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中。PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通行技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺序、有序、准确的工作创造了有了的保障。本文所介绍的两种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，再通过组态，可直接对现场进行监控、更方便工作和管理。本课题是针对两种液体自动混合装置，一方面由于液体进料与控制过程比较复杂、使进料参数变化较大，造成液体混合精度控制难，难以用测量控制器进行测定。针对这个难题，研究将PLC控制应用于两组原料自动混合系统，从而提高原料自动混合系统的稳定性、可靠性、精确性。研究这种高性能的原料自动混合系统，对于提高劳动生产率具有重要的现实意义。2 混合装置系统设计2.1设计任务书根据用户要求生产搅拌机一台，其主要参数如下2-2表2-2混合装置的主要技术参数 项目主要数据参数缸体内部尺寸（Rh）缸体有效容积搅拌方式控制方式驱动方式放液方式搅拌速度搅拌时间A B管进液时间放液时间重量搅拌器直径电机额定电压PLC 额定电压7501500mm660升立式圆筒型PLC自动控制电力驱动导管导流160r/min混合浓度到达设定时间后，搅拌速度减慢。电磁阀控制20s436kg240mmAC380V 50HZDC24V 使用说明书一份，装配图一套2.2 系统的整体设计要求本设计利用三菱PLC的FX2N系列设计液体混合装置控制系统。在实验之前将容器中的液体放空，按动启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电打开，液体A流入容器。当液位高度达到L2时，液位传感器L2接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电打开，液体B流入容器。当液位达到L1时，液位传感器L1接通，这时电磁阀YV2断电关闭，启动电动机M搅拌，并且对混合浓度开始检测。当混合浓度带到设定值时M停止搅拌，这时电磁阀YV3通电打开，放出混合液去下道工序。当液位高度下降到L3后，再延时20s电磁阀Y3断电关闭，并同时开始新的周期。原理示意图如图2-1示；立体示意图如图2-2示。 图2-1 液体混合控制装置控制的模拟示意图 图2-2搅拌机的立体示意图2.3系统方案的设计思想控制系统简单、经济、使用和维护方便。物料混合设备要节能、安全、高效和满足生产及应用要求：（1）可靠性高具有较高的可靠性是衡量一个电气控制设备很关键的性能指标。由于PLC采用现代大规模集成电子电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，所以生产制作出来的产品的可靠性往往都是很高的。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了功能中的逻辑处理以外，现代PLC基本上都具有比较完善的数据运算能力，因此可以用在各种各样的数字控制场合。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。作为通用的工业控制计算机，PLC是面向工矿企业的工控设备。它的接口简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图编程语言的符号及图形与表达方式跟继电器的电路图比较相当接近，只用少量的PLC开关量逻辑控制指令就能方便地实现继电器电路所能实现的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机来从事工业控制减少了很多工作量，节约了时间。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造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。3 系统硬件的设计3.1系统流程图本设计中，没有涉及手动部分，在本程序设计中只考虑自控部分。本控制的原始条件是搅拌器内没有液体，所有阀门、搅拌电机均为关闭状态。这时如果按下启动按钮，系统被启动，执行控制任务1，输入A液体到搅拌器。当液体A的液位达到I时，执行控制任务2，液体A停止输入、开始输入液体B。当液体B的液位达到H时，执行控制任务3，液体B停止输入、启动搅拌电机、启动混合浓度检测当混合浓度达到设定值时，执行控制任务4，停止搅拌电机、输出混合液。当液面低于L时，执行控制任务5，启动输出延时定时器。当输出延时时间到，执行控制任务6，关闭输出电磁阀等待再一次启动。如图4-1所示。图3-1系统流程图3.2电机硬件接线图图3-2电机硬件接线图3.3系统主电路图图3-3系统主电路3.4 PLC输入输出的分配通过分析控制任务，共需要6个数字量输入和5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。（PLC输入输出口分配如表4-2所示）输 入设 备输出设备元 件符 号元 件名 称输入继电器元 件符 号元 件名 称输出继电器SB1启动按钮X0KM1液体A电磁阀YV1Y1SB2停止按钮X1KM2液体B电磁阀YV2Y2L1高液面传感器X2KM3放液阀YV3Y3L2中液面传感器X3KM0搅匀电动机MY4L3低液面传感器X4KM4混合浓度控制器Y5L4浓度传感器X5表3-4PLC输入输出口分配3.5 液体混合装置的接线图图3-5PLC的I/O接线图3.6 PLC控制的相关流程PLC控制相关流程图如图5-1所示，主要是有混合过程和停止过程两个方面构成：图3-6 顺序功能图4 软件设计4.1 PLC概况可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器、用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程 。可编程序控制器极其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。4.2 PLC特点PLC具有以下特点：（1）通用性好，可以灵活组合功能模块，实现各种控制。（2）运行稳定可靠，有多层次抗干扰措施，内部运行非机械特点，原件寿命可不考虑。（3）环境适应性好，可与强电、震动、波动的设备一起工作。（4）安装、维护方便，设计施工周期短。无内部接线，全以编程实现。运行中能自诊断、动态监视控制过程并以提示，现场施工与PLC程序设计可同时进行，调试修改方便。（5）编程简单。软件易学，采用适应电气原操作习惯的梯形图，以面向过程、面向问题的自然语言编程。内部接点、器件在编程中使用的次数几乎不受限。（6）功能强。能实现逻辑、模拟数据处理及通讯联网、控制。（7）体积小、重量轻、功耗低。4.3 PLC的基本组成PLC从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部都是相似的。PLC的基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器模块、输入/输出（I/O）模块、编程器及电源模块，如图4-3所示4.3.1 中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。4.3.2 存储器模块可编程控制器配有两种储存器，即系统存储器（EPROM）和用户存储器（RAM）主要用于存放系统程序、用户程序和工作工作状态数据。4.3.3输入/输出模块输入/输出（I/O）模块是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。由于PLC在工业现场工作，对于输入/输出模块有两个主要的要求：一是要有良好的抗干扰能力；二是能满足工业控制现场各类信号的匹配要求。为了提高抗干扰能力，一般I/O模块都有光电隔离装置。4.3.4 编程器编程器是PLC的重要外部设备。利用编程器可将用户编写的程序送到PLC的用户程序存储区，还可以用编程器检查、修改和调试程序；利用编程器可监视程序的执行过程；通过键盘调入及显示PLC的状态，内部器件及系统参数，它经过接口与CPU联系，实现人机对话。4.3.5 电源模块PLC的电源模块将交流电源装换成供CPU、存储器等所需的直流电源，是整个PLC的能源供给中心。它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。目前，大多数PLC采用高质量的开关稳压电源，其工作稳定性好，抗干扰能力强，许多PLC的电源模块除了向PLC内部电路提供稳压电源外，还向外部提供直流24V稳压电源，用于传感器的供电，从而简化外围配置。图4-3 PLC的基本组成4.4 PLC的工作原理4.4.1扫描技术当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1)输入采样阶段PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(2)用户程序执行阶段PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(3)输出刷新阶段当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。4.4.2 PLC的两种工作状态PLC的工作过程如图4-4。上电初始化后，在系统程序的监控下，周而复试地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程。(1)初始化PLC上电后，首先进行系统初始化，清除内部继电器区，复位定时器等。 (2)CPU自诊断在每个扫描周期都要进入自诊断阶段，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查；定期复位监控定时器等，以确保系统可靠运行。(3)通信信息处理在每个通信信息处理扫描阶段，进行PLC之间以及PIC与计算机之间的信息交换；PLC与其他带微处理器的智能装置通信，例如，智能I/O模块；在多处理器系统中，CPU还要与数字处理器交换信息。(4)与外部设备交换信息PLC与外部设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息。(5)执行用户程序PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要执行用户程序。(6)输入、输出信息处理PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理PLC周而复始地巡回扫描，执行上述整个过程，直至停机。图4-4PLC的工作过程4.5可编程控制器梯形图 PLC可编程控制器梯形图如图4-5所示图4-5液体混合装置梯形图4-6 语句表表4-1语句表段指 令功 能说 明1LD X0KM1得电，打开电磁阀YV1按下启动按钮SB1.输入继电器X0得电，其动合触点闭合输出继电器Y1得电，其动合触电Y1闭合自锁 T1的动合触电闭合，进入下一轮循环串联M20的动断触点，停机记忆电路块并联串联X3的动断触电输出继电器Y1得电OR Y1LD T1ANI M20ORBANI X3OUT Y12LD X3KM2得电，打开电磁阀YV2中间液位传感器L2接通，输入继电器X3得电，其动合触点闭合串联Y0的动断触点，连锁串联Y3的动断触点，连锁输出继电器Y1得电ANI Y0ANI Y3OUT Y13LD X2KM0得电，启动搅拌电机；Y5得电检测混合浓度高液位传感器L1接通。输入继电器X2得电，其动合触点闭合进栈串联X5的动断触点输出继电器Y0得电出栈Y5得电，开始检测MPSANI X5OUT Y0MPPOUT Y54LD X5达到设定浓度时，KM1得电，打开电磁阀YV3浓度达到设定值X5得电动断触点闭合并联Y3的动合触点，自锁串联T1的动断触点，连锁输出继电器Y3得电OR Y3ANI T1OUT Y35LD X4打开电磁阀YV3，放出混合液体时间控制低液位传感器L3断开，X4失电，复位闭合串联Y3的动合触点，连锁定时器T1得电，开始计时，控制放出液体时间AND Y3OUT T16LD X1停机记忆控制按下停止按钮X0，输入继电器X1得电，其动合触点闭合并联输出继电器M20的动合触点，自锁串联输入继电器X0的动断触点，连锁辅助继电器M20得电OR M20ANI X0OUT M205 各部件的选择与校核5.1液面传感器的选择能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型2、灵敏度的选择3、频率响应特性4、线性范围5、稳定性6、精度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125C。（3）触点寿命为100万次。（4）触点容量为70w。（5）开关电压为24VDC。（6）切换电流为0.5A。因此我选用LSF-2.5型液位传感器。5.2 电磁阀的选择应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场情况。 选型依据：（1）根据管道参数选择电磁阀的：通径规格、接口方式 1、按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径(DN)尺寸。 2、接口方式，一般DN50要选择法兰接口，DN50则可根据用户需要自由选择。（2）根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组 1、流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。 2、腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀。 3、流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25订货时一定要区分开来。 4、高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的。（3）根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种 1、公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定。 2、工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。（4）电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。（5）根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电 1、当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。 2、要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。 3、但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。（6）根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水因此，入罐液体我选用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：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。介质温度150/环境温度-2060C。使用电压：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。功率：AC：2.5KW。操作方式：常闭：通电打开、断电关闭，动作响应迅速，高频率。而出罐液体我选用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：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。其阀体材料为：聚四氟乙烯，有比较强的抗腐蚀能力。使用电压：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。功率：AC：5KW。聚四氟乙烯：（英文缩写PTFE，F4）一般称作“不粘涂层”或“易洁镬物料”；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。它具有以下特点：耐高温使用工作温度达250。耐低温具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196，也可保持5%的伸长率。耐腐蚀对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。耐气候有塑料中最佳的老化寿命。高润滑是固体材料中摩擦系数最低者。不粘附是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。无毒害具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。5.3缸体材质的选择应该依次遵循耐腐蚀性，无毒性，适用性，经济性四大原则，本次选用不锈钢，不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。我选用铁素体不锈钢：含铬量在11%30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的钼、钛、铌等元素，这类钢具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点含铬量高，用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。5.4搅拌器的选用与校核搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮等，他是机械搅拌设备的关键部位。在搅拌设备的机械工程设计以及新型搅拌设备的开发中，搅拌器的选型时是十分重要的，一般搅拌器的选型应从以下几个方面考虑：有类似应用，且搅拌效果较满意的可选择相搅拌器；生产过程对搅拌有严格要求又无类似搅拌器型式可参考时，则应对工艺、设备、搅拌要求、经济性等作全面评价，找出操作的主要控制因素，选择合适的搅拌器型式；生产规模较大或新开发的搅拌设备，需进行一定的试验研究，寻求最佳的搅拌器型式、尺寸及操作条件，并经中试后才能应用于工业装置中。无挡板时的搅拌功率校核1.计算雷诺数ReRe=1.664式中：密度，kg/m3N搅拌速度，1/Sd搅拌直径，m黏度Pas2.由图5-4功率曲线4查得Np等于10图5-4各种搅拌器的功率曲线图3.计算搅拌功率：P=1013002.66730.245=0.2kwP搅拌功率，wNP功率准数，N3搅拌转速，1/sd5搅拌直径，m密度，kg/m35.5轴封的选用与校核轴封既搅拌设备的传动轴的密封装置，是搅拌设备的一个重要组成部分。其功能是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空状态，阻止或减少工作介质向外泄漏以及外界杂质进入内部工作系统。搅拌设备常用的轴封结构有液封、填料密封和机械密封等三种形式。在此我们只选用机械密封，机械密封具有以下优点： 1、密封可靠,在长期运转中密封状态很稳定,泄露量很小,其泄露约为软填料密封的1%； 2、使用寿命长,在油,水介质中一般可达12年或更长.在化工介质中一般工作半年以上； 3、擦功率消耗小,其摩擦功率仅为软填料密封的10%50% ； 4、轴或轴套基本上不摩损； 5、维修周期长.端面磨损后可自动补偿,一般情况下不需要经常性维修； 6、抗震性好,对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感； 7、适用范围广,机械密封能用于高温,低温,高压,真空,不同旋转频率,以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。PS=d10-3=401.210-3 =0.08365式中：PS机械密封功率消耗的近似值，kWd0设计最终确定的密封部位实心轴轴径或空心轴外径，mm5.6搅拌轴的校核搅拌轴主要用来支承搅拌器的，并从减速器输出轴取得动力使搅拌器旋转，达到搅拌的目的。因此，搅拌轴的结构就是以这些要求为依据进行设计的。搅拌轴上端应同减速器输出轴相连。它们是通过联轴器相联接的，因此，搅拌轴上端必须复合联轴器的联接结构要求。轴上相应的位置应加工出同搅拌器相配合的结构尺寸。目前常用的搅拌器大都采用平键、穿轴销钉或穿轴螺钉固定。搅拌轴的计算主要是确定轴的最小截面尺寸（轴径），需要进行强度、刚度计算或校核，验算轴的临界转速和挠度等，以便保证搅拌轴能安全可靠的运转。搅拌器轴的材料通常选用45号钢，还应进行正火或调质处理。同时由于化工反应中有腐蚀，所以还要进行防腐蚀处理。按扭转变形计算搅拌轴的轴径： =155.4 =155.4 =124mm 因为124mm小于所选的轴240mm，为保证安全起见，保留原轴径240mm式中：G一轴材料的剪切弹性模量，MPa； 一轴传递的最大扭矩=，Nm一传动装置效率一许用扭转角对于单跨梁=0.7（/m）5.7 电动机的选用与校核搅拌轴功率和搅拌设备周围的工作环境等因素选择电动机的型号，并遵循以下基本原则。根据搅拌设备的负载性质和工艺条件对电动机的启动、制动、运转、调速等的要求,选择电动机类型。根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩,合理选择电动机容量,并确定有冷却通风方式。同时选定的电动机型号和额定功率应满足搅拌设备开车时启动功率增大的要求。根据使用场所的环境条件,如温度,温度、灰尘、雨水、瓦斯和腐蚀及易燃易爆气体等,考虑必要的防护方式和电动机的结构型式,确定电动机的防爆等级和防护等级。根据企业电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级。根据搅拌设备的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的性能要求,以及机械减速。额定功率校核如下：PN=0.3kw式中：PN电动机功率，kW；P、搅拌器功率，kW；Ps轴封装置的摩擦损失功率，kW；传动装置的机械效率，kW为保证安全电机额定功率为1.1kw因此选用Y90S-4型电动机。其中“Y”表示交流异步电动机，90为机座中心高，S为短机座。相关元件主要技术参数及原理如下： Y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。额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率为1.1KW，采用星型接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m。工作温度-1540C /湿度90%。 Y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。5.8元件选择如表5-7元件列表名称型号数量按钮开关KH-22042液位传感器LSF-2.53搅拌电动机Y90S-41电磁阀（入液阀）VF4-252电磁阀（出液阀）AVF-401接触器CJX1-9/220V16总结及进一步研究方向本设计主要阐述液体混料罐的自动控制，实现液体混料全过程：即进料、混料、出料的自动控制及混合浓度的校核。其系统结构简单，运行稳定可靠。使用了三菱FX2N系列PLC设计了控制程序。尽管毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种继电器的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的致谢本文从选题到完成的整个过程，得到指导老师的悉心指导。吴跃文老师渊博的学识，谦虚、严谨的治学态度、灵活的思维方式、认真的工作作风和对学生的关心都令我佩服不已，谆谆教诲使我受益匪浅，这必将在今后的学习和工作中给我鼓励和鞭策，为以后步入社会、适应工作奠定良好的基础。在此，本人由衷的表示的感谢！在设计的完成过程中，通过不断的查询相关资料加深了对PLC的认识。丰富了自己的相关知识，为以后的工作积累了丰富的设计经验。参考文献【1】廖常初.PLC基础及应用M.北京：机械工业出版社，2004.【2】邓志良，等.电气控制技术与PLCM.南京：东南大学出版社，2002.【3】孙振强.可编程序控制器原理及应用教程M.清华大学出版社，2005.【4】陈志平，等.搅拌与混合设备设计选用手册M.化学工业出版社，2004.【5】李仁，电器控制北京：机械工业出版社，1998【6】王凯，等.混合设备设计. 北京：化学工业出版社，2000.