基于PLC 的混合裝置控制系統仿真

德州學院 劉偉

引言

現如今不少行業都會用到液體混合裝置，使用的主要目的是保證溶液混合精準度，從而保證產品質量。過去的液體混合裝置都需要人工操控，一方面勞動強度大，效率不高；另一方面精準度低，消耗成本大，且生產出來的產品質量不穩定。同時使用繼電器控制的液體混合裝置易損壞，需要定期維修。使用PLC 控制的溶液混合器能有效避免這些問題，能夠在完成功能操作控制的基礎上，實現設備穩定加工，提高工作效率。

1 系統工作原理

針對混合器的系統設計控制核心為可編程控制器，由開關電源為控制器提供24V 驅動電源，外部信號包括啟/停按鈕、運行方式選擇按鈕、成品排放閥門開關以及液位傳感器檢測置。液位傳感器將檢測到的數據傳送給PLC，PLC 內部程序發出動作指令，從而控制電機KM 和電磁閥門的運轉、開合動作；溫度傳感器檢測罐內溶液溫度，同時將數據傳送至編程器，由PLC 做出控制指令，加熱棒對溶液進行加熱控制，報警指示燈用于提示系統是否存在錯誤，觸摸屏輔助PLC 進行界面模擬仿真，以此實現自動化控制。

2 系統控制方案

2.1 初始狀態

容器內部為空，管道閥門、攪拌機、液面傳感器也是關閉的狀態。

2.2 起始操作

撥動啟動按鈕，啟動系統，復位各個器件。電磁閥處于開啟狀態，開始注入液體乙醇、乙酸兩種液體，當液面高度升到最低位置時（此時高液位傳感器全部未開啟狀態），濃硫酸液體電磁閥打開，濃硫酸注入，當混合液體液面到達高液位時，高液位傳感器變為開啟狀態，乙醇、乙酸、濃硫酸液體停止注入，攪拌機接通工作，程序設定的攪拌時間為50 秒，攪拌結束后，加熱器開始加熱混合液體，當溫度達到35℃時，乙酸乙酯電磁閥打開，排出攪加熱完的乙酸乙酯液體，當溫度達到50℃時，停止加熱，報警指示燈亮；最后按下停止按鈕，復位系統復位并結束工作。

2.3 停止及重復操作

按啟動按鈕可以重新開始工作。

3 混合器硬件系統設計

液體混合機裝置的硬件組成部分主要包括：西門子系列S7-200PLC、MCGS 觸摸屏、兩相0.75KW 攪拌電機、HT-M15-2型液位浮球傳感器、BOS-T 型溫度傳感器、KYW-H 型溫度變送器、RFD-40 型電磁閥門、HY 型加熱器，其他輔助元件包括S-25-5 開關電源、NR8-38 熱繼電器、CJ20.10/CJ20.16 接觸器等。PLC 的I/O 端口地址分配表如表1 所示：

表1 I/O 分配表

4 混合器系統仿真

按下低液位檢測開關I0.3，乙醇液體電磁閥門Q0.0、乙酸液體電磁閥門Q0.1 得電打開，同時注入乙醇、乙酸兩種溶液，仿真如圖1 所示。

圖1 調試仿真1

按下中液位檢測開關I0.2，濃硫酸液體電磁閥門Q0.2 得電打開，注入濃硫酸溶液。仿真如圖2 所示。

圖2 調試仿真2

按下高液位檢測開關I0.1，乙酸乙酯液體電磁閥門Q0.3 得電打開，排出乙酸乙酯。仿真如圖3 所示。

圖3 調試仿真3

5 MCGS 人機界面設計

本設計采用MCGS 軟件進行模擬運行，調試結果如圖4、5、6所示。

圖5 組態界面調試結果2

圖6 組態界面調試結果3

6 結語

由于本設計采用PLC 控制液體混合器，能夠隨時修改程序，來滿足不同情況下液體的混合要求。同時本設計的目標是通過組態軟件MCGS 以及可編程控制器PLC 實現對化學用劑混合器的控制，MCGS 提供了更為直觀、清晰以及更加準確的電磁閥開關、液位以及液體的流動；這樣工作效率要比PLC 單獨工作高得多。