1、液體混合裝置的控制系統設計摘要隨著科學技術的發展，人們的生活日趨自動化，生產技術更是如此。PLC作為計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計的。隨著微處理器、計算機和通信技術的飛速發展，可編程序控制器PLC在工業控制中的地位也日益提升并且在工業控制中得到廣泛應用，而且可編程控制器在工業控制中所占比重在迅速的上升。 本次設計是利用PLC實現兩種液體的自動混合。此次設計主要考慮其各個不同狀態動作的連續和關聯，對不同的狀態進行不同的動作控制輸出，從而實現將AB兩種液體混合的周期性控制（包括單周期）。本次設計的主要意義是：用PLC編程來控制，一方面可以省去人力物力，從而達到節省成本的目的；另一方面，

2、程序的合理性，全面性和可靠性可以使液體混合能更安全可靠全面的實現。關鍵詞：液體混合裝置；PLC編程；自動控制目 錄1 緒論11.1 研究現狀11.2液體混合的特點及新型控制的特點11.3研究的方法2繼電器控制系統2單片機控制2可編程序控制器控制31.4研究本課題的意義32 混合裝置系統設計52.1設計任務書52.2 系統的整體設計要求52.3系統方案的設計思想73 系統硬件的設計83.1系統流程圖83.2 電機硬件接線圖93.3系統主電路圖93.4 PLC輸入輸出的分配103.5 液體混合裝置的接線圖103.6 PLC控制的相關流程114 軟件設計124.1 PLC概況124.2 P

3、LC特點124.3 PLC的基本組成124.3.1 中央處理器（CPU）134.3.2 存儲器模塊13輸入/輸出模塊134.3.4 編程器134.3.5 電源模塊134.4 PLC的工作原理14掃描技術144.4.2 PLC的兩種工作狀態154.5可編程控制器梯形圖164-6 語句表175 各部件的選擇與校核185.1液面傳感器的選擇185.2 電磁閥的選擇195.3缸體材質的選擇205.4攪拌器的選用與校核215.5軸封的選用與校核225.6攪拌軸的校核235.7 電動機的選用與校核245.8元件選擇256總結及進一步研究方向26致謝27參考文獻281 緒論1.1 研究現狀隨著工業技術的不斷

4、革新，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，而且也是其生產過程中是非常重要的組成部分。生產要求系統具有混合準確、控制可靠等特點，這是人工操作和半自動化控制所難以實現的，目前相關行業急需一種能將液體自動混合控制的系統。以前的液體混合裝置都用繼電器接觸器實現控制，但由于接線復雜，查找錯誤困難，而且對于設備的更新也困難，靈活性和可靠性都得不到保證，隨著微機的發展，在20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規控制概念相結合

5、的產物。個人計算機發展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為PLC。20世紀70年代中末期，可編程邏輯控制器進入實用化發展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。 20世紀80年代初，可編程邏輯控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC

6、在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。可編程邏輯控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。這個時期發展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業控制設備的配套更加容易。1.2液體混合的特點及新型控制的特點早期的灌裝機械大多數采蠕動泵式、用容積泵式作為計量方式。它具有效率高，功能強， 加工質量高等特點，是當今世界的前沿課題，但還是存在一些問題。 該液體混合系統采用基于PLC的控制

7、系統來取代原來由單片機、 繼電器等構成的控制系統，采用模塊化結構，具有良好的可移植性和可維護性的特點。對提高企業生產和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產線的效率、使用壽命和質量，減少了企 業產品質量的波動，因此具有廣闊的市場前景，液體混合自動配料系統就此應社會工廠 的需要而誕生了。1.3研究的方法就目前的現狀有以下幾種控制方式滿足系統的要求：繼電器控制系統、單片機控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統該系統的控制功能是用硬件繼電器實現的。繼電器串接在控制電路中根據主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現電力拖動裝置的自動控制及保護。

8、系統復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，靈活性差，影響速度慢。單片機控制高集成度，體積小，高可靠性。單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業測控環境要求設計的，內容布線很短，其抗工業噪音性能優于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內，故可靠性高，控制功能強，為了滿足對對像的控制要求，單片機的指令系統均有極豐富的條件：分支轉移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。低電壓，低功耗。便于生產 便攜式產品，為了滿

9、足廣泛適用于便攜式系統，許多單片機內的工作電壓僅為1.83.6V,而工作電流僅為數百微安。易擴展片內具有計算機正常工作所需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構成各種規模的計算機應用系統。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大,各大公司的商業競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高。但是，單片機是一片集成電路。不能直接將它與外部I/O信號相連。要使它用于工業控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大，正因如此其運行的可靠性也會大大降低。1.3.3可編程序控制器控制實時性強，信號處理時間短、速度快、信號處理和程序運行的速

10、度快，能滿足各種控制目標。可考性高，抗干擾能力強PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的工藝制造，內部電路采取了非常強的抗干擾技術。具有很高的可靠性。可編程控制器從上個時間70年代發展起來的一種新型工業控制系統，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置。可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統。隨著30多年來微電子技術的不斷發展，PLC也通過不斷的升級換代大大的曾加了其功能，現在PLC已經發展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數據處理功能、聯網通訊等多種功能。是名副其實的多功能控制器。由PLC為主構成的控制系統具有可靠性高、控制功能強大、性價比高

11、等優點。是本次設計首選控制裝置。1.4研究本課題的意義為了提高產品質量，縮短生產周期，適應產品迅速更新換代的要求，產品生產正在向縮短生產周期、降低成本、提高生產質量等方向發展。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, 而且也是其生產過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質, 以致現場工作環境十分惡劣, 不適合人工現場操作。另外，生產要求該系統要具有混合精確、控制可靠等特點, 這也是人工操作和半自動化控制所難以實現的。所以為了幫助相關行業, 特別是其中的中小型企業實現多種液體混合的自動控制, 從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在

12、我們眼前的一大課題。借助實驗室設備熟悉工業生產中PLC的應用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業生產中，適合大中型飲料生產廠家，尤其見于化學化工業中。PLC是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通行技術的飛速發展，可編程序控制器PLC已在工業控制中得到廣泛應用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應用于工業混合攪拌設備，使得攪拌過程實現了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩定性，為攪拌機械順序、有序、準確的工作創造了

13、有了的保障。本文所介紹的兩種液體混合的PLC控制程序可進行單周期或連續工作，具有斷電記憶功能，復電后可繼續運行。另外，PLC還有通信聯網功能，再通過組態，可直接對現場進行監控、更方便工作和管理。本課題是針對兩種液體自動混合裝置，一方面由于液體進料與控制過程比較復雜、使進料參數變化較大，造成液體混合精度控制難，難以用測量控制器進行測定。針對這個難題，研究將PLC控制應用于兩組原料自動混合系統，從而提高原料自動混合系統的穩定性、可靠性、精確性。研究這種高性能的原料自動混合系統，對于提高勞動生產率具有重要的現實意義。2 混合裝置系統設計2.1設計任務書根據用戶要求生產攪拌機一臺，其主要參數如下2-2

14、表2-2混合裝置的主要技術參數 項目主要數據參數缸體內部尺寸（R×h）缸體有效容積攪拌方式控制方式驅動方式放液方式攪拌速度攪拌時間A B管進液時間放液時間重量攪拌器直徑電機額定電壓PLC 額定電壓750×1500mm660升立式圓筒型PLC自動控制電力驅動導管導流160r/min混合濃度到達設定時間后，攪拌速度減慢。電磁閥控制20s436kg240mmAC380V 50HZDC24V 使用說明書一份，裝配圖一套2.2 系統的整體設計要求本設計利用三菱PLC的FX2N系列設計液體混合裝置控制系統。在實驗之前將容器中的液體放空，按動啟動按鈕SB1后，電磁閥YV1通電打開，液體A

15、流入容器。當液位高度達到L2時，液位傳感器L2接通，此時電磁閥YV1斷電關閉，而電磁閥YV2通電打開，液體B流入容器。當液位達到L1時，液位傳感器L1接通，這時電磁閥YV2斷電關閉，啟動電動機M攪拌，并且對混合濃度開始檢測。當混合濃度帶到設定值時M停止攪拌，這時電磁閥YV3通電打開，放出混合液去下道工序。當液位高度下降到L3后，再延時20s電磁閥Y3斷電關閉，并同時開始新的周期。原理示意圖如圖2-1示；立體示意圖如圖2-2示。 圖2-1 液體混合控制裝置控制的模擬示意圖 圖2-2攪拌機的立體示意圖2.3系統方案的設計思想控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。物料混合設備要節能、安全、高效和滿足&

16、#160;生產及應用要求：（1）可靠性高具有較高的可靠性是衡量一個電氣控制設備很關鍵的性能指標。由于PLC采用現代 大規模集成電子電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技 術，具有很高的可靠性，所以生產制作出來的產品的可靠性往往都是很高的。（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規 模的工業控制場合。除了功能中的邏輯處理以外，現代PLC基本上都具有比較完善的數 據運算能力，因此可以用在各種各樣的數字控制場合。（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎。作為通用的工業控制計算

17、機，PLC是面向工礦企業的工控設備。它的接口簡單，編 程語言容易被工程技術人員接受。梯形圖編程語言的符號及圖形與表達方式跟繼電器的 電路圖比較相當接近，只用少量的PLC開關量邏輯控制指令就能方便地實現繼電器電路 所能實現的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機來從 事工業控制減少了很多工作量，節約了時間。（4）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC中存儲邏輯被接線邏輯代替了，這樣一來就大大的削減了控制設的外部接線 數量，控制系統的設計及建造的周期也大大縮短，同時維護起來也變得容易。更為重要 的是這樣

18、同一設備只需改變程序便可實現不同的生產過程，給需要進行多品種、小批量 的生產場合帶來了很大的便利。（5）體積小，重量輕，能耗低。（6）硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強。3 系統硬件的設計3.1系統流程圖本設計中，沒有涉及手動部分，在本程序設計中只考慮自控部分。本控制的原始條件是攪拌器內沒有液體，所有閥門、攪拌電機均為關閉狀態。這時如果按下啟動按鈕，系統被啟動，執行控制任務1，輸入A液體到攪拌器。當液體A的液位達到I時，執行控制任務2，液體A停止輸入、開始輸入液體B。當液體B的液位達到H時，執行控制任務3，液體B停止輸入、啟動攪拌電機、啟動混合濃度檢測當混合濃度達到設定值時，執行控

19、制任務4，停止攪拌電機、輸出混合液。當液面低于L時，執行控制任務5，啟動輸出延時定時器。當輸出延時時間到，執行控制任務6，關閉輸出電磁閥等待再一次啟動。如圖4-1所示。圖3-1系統流程圖3.2 電機硬件接線圖圖3-2電機硬件接線圖3.3系統主電路圖圖3-3系統主電路3.4 PLC輸入輸出的分配通過分析控制任務，共需要6個數字量輸入和5個數字量輸出。I0.0為開始按鈕， I0.1為停止按鈕，I0.2、I0.3、I0.4分別為三個液位傳感器，Q0.1、Q0.2、Q0.3分別 為電磁閥A、電磁閥B、排放電磁閥三個電磁閥，Q0.0為攪拌電機。 （PLC輸入輸出口

20、分配如表4-2所示）輸 入設 備輸出設備元 件符 號元 件名 稱輸入繼電器元 件符 號元 件名 稱輸出繼電器SB1啟動按鈕X0KM1液體A電磁閥YV1Y1SB2停止按鈕X1KM2液體B電磁閥YV2Y2L1高液面傳感器X2KM3放液閥YV3Y3L2中液面傳感器X3KM0攪勻電動機MY4L3低液面傳感器X4KM4混合濃度控制器Y5L4濃度傳感器X5表3-4PLC輸入輸出口分配3.5 液體混合裝置的接線圖圖3-5PLC的I/O接線圖3.6 PLC控制的相關流程PLC控制相關流程圖如圖5-1所示，主要是有混合過程和停止過程兩個方面構成： 圖3-6 順序功能圖4 軟件設計4.1 PLC概況可編

21、程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程的存儲器、用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程 。可編程序控制器極其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。4.2 PLC特點PLC具有以下特點：（1）通用性好，可以靈活組合功能模塊，實現各種控制。（2）運行穩定可靠，有多層次抗干擾措施，內部運行非機械特點，原件壽命可不考慮。（3）環境適應性好，可與強電、震動、波動的設備一起工作。（4）安裝、維護方便，設計施工周期短。無內部接線，全以編程

22、實現。運行中能自診斷、動態監視控制過程并以提示，現場施工與PLC程序設計可同時進行，調試修改方便。（5）編程簡單。軟件易學，采用適應電氣原操作習慣的梯形圖，以面向過程、面向問題的自然語言編程。內部接點、器件在編程中使用的次數幾乎不受限。（6）功能強。能實現邏輯、模擬數據處理及通訊聯網、控制。（7）體積小、重量輕、功耗低。4.3 PLC的基本組成PLC從結構上可分為整體式和模塊式兩種，但其內部都是相似的。PLC的基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器模塊、輸入/輸出（I/O）模塊、編程器及電源模塊，如圖4-3所示 中央處理器（CPU）中央處理器（CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電

23、路集成在一個芯片內。CPU通過數據總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路相連接。 存儲器模塊可編程控制器配有兩種儲存器，即系統存儲器（EPROM）和用戶存儲器（RAM）主要用于存放系統程序、用戶程序和工作工作狀態數據。輸入/輸出模塊輸入/輸出（I/O）模塊是PLC與工業控制現場各類信號連接的部分。由于PLC在工業現場工作，對于輸入/輸出模塊有兩個主要的要求：一是要有良好的抗干擾能力；二是能滿足工業控制現場各類信號的匹配要求。為了提高抗干擾能力，一般I/O模塊都有光電隔離裝置。 編程器編程器是PLC的重要外部設備。利用編程器可將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲區，還可以用編

24、程器檢查、修改和調試程序；利用編程器可監視程序的執行過程；通過鍵盤調入及顯示PLC的狀態，內部器件及系統參數，它經過接口與CPU聯系，實現人機對話。 電源模塊PLC的電源模塊將交流電源裝換成供CPU、存儲器等所需的直流電源，是整個PLC的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。目前，大多數PLC采用高質量的開關穩壓電源，其工作穩定性好，抗干擾能力強，許多PLC的電源模塊除了向PLC內部電路提供穩壓電源外，還向外部提供直流24V穩壓電源，用于傳感器的供電，從而簡化外圍配置。圖4-3 PLC的基本組成4.4 PLC的工作原理掃描技術當 PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即

25、輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。(1)輸入采樣階段PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程序執行階段PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總

26、是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期

27、才能對排在其上面的程序起作用。(3)輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后， PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。4.4.2 PLC的兩種工作狀態PLC的工作過程如圖4-4。上電初始化后，在系統程序的監控下，周而復試地按一定的順序對系統內部的各種任務進行查詢、判斷和執行，這個過程實質上是按順序循環掃描的過程。(1)初始化PLC上電后，首先進行系統初始化，清除內部繼電器區，復位定時器等。 (2)CPU自診斷在每個掃描周期都要進入自診斷階段，對電源、PLC內部電路、用戶程序的語法進行檢

28、查；定期復位監控定時器等，以確保系統可靠運行。(3)通信信息處理在每個通信信息處理掃描階段，進行PLC之間以及PIC與計算機之間的信息交換；PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信，例如，智能I/O模塊；在多處理器系統中，CPU還要與數字處理器交換信息。(4)與外部設備交換信息PLC與外部設備連接時，在每個掃描周期內要與外部設備交換信息。(5)執行用戶程序PLC在運行狀態下，每一個掃描周期都要執行用戶程序。(6)輸入、輸出信息處理PLC在運行狀態下，每一個掃描周期都要進行輸入、輸出信息處理PLC周而復始地巡回掃描，執行上述整個過程，直至停機。圖4-4PLC的工作過程4.5可編程控制器梯形圖 PLC

29、可編程控制器梯形圖如圖4-5所示圖4-5液體混合裝置梯形圖4-6 語句表表4-1語句表段指 令功 能說 明1LD X0KM1得電，打開電磁閥YV1按下啟動按鈕SB1.輸入繼電器X0得電，其動合觸點閉合輸出繼電器Y1得電，其動合觸電Y1閉合自鎖 T1的動合觸電閉合，進入下一輪循環串聯M20的動斷觸點，停機記憶電路塊并聯串聯X3的動斷觸電輸出繼電器Y1得電OR Y1LD T1ANI M20ORBANI X3OUT Y12LD X3KM2得電，打開電磁閥YV2中間液位傳感器L2接通，輸入繼電器X3得電，其動合觸點閉合串聯Y0的動斷觸點，連鎖串聯Y3的動斷觸點，連鎖輸出繼電器Y1得電ANI Y0ANI

30、 Y3OUT Y13LD X2KM0得電，啟動攪拌電機；Y5得電檢測混合濃度高液位傳感器L1接通。輸入繼電器X2得電，其動合觸點閉合進棧串聯X5的動斷觸點輸出繼電器Y0得電出棧Y5得電，開始檢測MPSANI X5OUT Y0MPPOUT Y54LD X5達到設定濃度時，KM1得電，打開電磁閥YV3濃度達到設定值X5得電動斷觸點閉合并聯Y3的動合觸點，自鎖串聯T1的動斷觸點，連鎖輸出繼電器Y3得電OR Y3ANI T1OUT Y35LD X4打開電磁閥YV3，放出混合液體時間控制低液位傳感器L3斷開，X4失電，復位閉合串聯Y3的動合觸點，連鎖定時器T1得電，開始計時，控制放出液體時間AND Y3

31、OUT T16LD X1停機記憶控制按下停止按鈕X0，輸入繼電器X1得電，其動合觸點閉合并聯輸出繼電器M20的動合觸點，自鎖串聯輸入繼電器X0的動斷觸點，連鎖輔助繼電器M20得電OR M20ANI X0OUT M205 各部件的選擇與校核5.1液面傳感器的選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型2

32、、靈敏度的選擇3、頻率響應特性4、線性范圍5、穩定性6、精度LSF-2.5型液位傳感器其中“L”表示光電的， “S”表示傳感器， “F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。 LSF系列液位開關可提供非常準確、可靠的液位檢測。其原理是依據光的反射折射 原理， 當沒有液體時， 光被前端的棱鏡面或球面反射回來； 有液體覆蓋光電探頭球面時， 光被折射出去，這使得輸出發生變化，相應的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關量。 應用此原理可制成單點或多點液位開關。LSF 光電液位開關具有較高的適應環境的能力，在耐

33、腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關元件主要技術參數及原理如下： （1）工作壓力可達2.5Mpa。（2）工作溫度上限為125°C 。（3）觸點壽命為100萬次 。（4）觸點容量為70w 。（5）開關電壓為24V DC。（6）切換電流為0.5A 。因此我選用LSF-2.5型液位傳感器。5.2 電磁閥的選擇應該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經濟性四大原則，其次是根據六個方面的現場情況。 選型依據：（1）根據管道參數選擇電磁閥的：通徑規格、接口方式 1、按照現場管道內徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。 2、接口方式，一般>

34、DN50要選擇法蘭接口，DN50則可根據用戶需要自由選擇。（2）根據流體參數選擇電磁閥的：材質、溫度組 1、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。 2、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質電磁閥。 3、流體狀態：大至有氣態，液態或混合狀態，特別是口徑大于DN25訂貨時一定要區分開來。 4、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結構類型的。（3）根據壓力參數選擇電磁閥的：原理和結構品種 1、公稱壓力：這個參數與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據管道公稱壓力來定。 2、工作壓力：如

35、果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時直動式、分步直動式、先導式均可選用。（4）電氣選擇：電壓規格應盡量優先選用AC220V、DC24較為方便。（5）根據持續工作時間長短來選擇：常閉、常開、或可持續通電 1、當電磁閥需要長時間開啟，并且持續的時間多余關閉的時間應選用常開型。 2、要是開啟的時間短或開和關的時間不多時，則選常閉型。 3、但是有些用于安全保護的工況，如爐、窯火焰監測，則不能選常開的，應選可長期通電型。（6）根據環境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水因此，入罐液體我選用VF4-25型電磁閥,其中“V”表示電磁閥， 

36、“F”表示防腐蝕，4 表示設計序號，25表示口徑（mm） 寬度。相關元件主要技術參數及原理如下：材質：聚四氟乙烯。使用介質：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學試劑等酸堿性的液體。介質溫度150/環境溫度-2060°C。使用電壓：AC：220 V50Hz/60Hz DC：24V。功率：AC：2.5KW。操作方式：常閉：通電打開、斷電關閉，動作響應迅速，高頻率。而出罐液體我選用AVF-40型電磁閥，其中“A”表示可調節流量，“V”表示電磁 閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑(mm) 相關元件主要技術參數及原理如下： 其最大特點就

37、是能通過設備上的按鍵設置來控制流量，達到定時排空的效果。 其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗腐蝕能力。 使用電壓：AC：220 V50Hz/60Hz DC：24V。功率：AC：5KW。聚四氟乙烯：（英文縮寫PTFE，F4）一般稱作“不粘涂層”或“易潔鑊物料”；是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點，它的摩擦系數極低，所以可作潤滑作用之余，亦成為了易潔鑊和水管內層的理想涂料。它具有以下特點：耐高溫使用工作溫度達250。耐低溫具有良好的機

38、械韌性；即使溫度下降到-196，也可保持5%的伸長率。耐腐蝕對大多數化學藥品和溶劑，表現出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑。耐氣候有塑料中最佳的老化壽命。高潤滑是固體材料中摩擦系數最低者。不粘附是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質。無毒害具有生理惰性，作為人工血管和臟器長期植入體內無不良反應。5.3缸體材質的選擇應該依次遵循耐腐蝕性，無毒性，適用性，經濟性四大原則，本次選用不銹鋼，不銹鋼指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。實際應用中，常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學成分上的差異，前者不

39、一定耐化學介質腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。不銹鋼基本合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。不銹鋼常按組織狀態分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。我選用鐵素體不銹鋼：含鉻量在11%30%，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳，有時還含有少量的鉬 、鈦、鈮等元素，這類鋼具有導熱系數大，膨脹系數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點含鉻量高，用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸

40、及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。5.4攪拌器的選用與校核攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪等，他是機械攪拌設備的關鍵部位。在攪拌設備的機械工程設計以及新型攪拌設備的開發中，攪拌器的選型時是十分重要的，一般攪拌器的選型應從以下幾個方面考慮：有類似應用，且攪拌效果較滿意的可選擇相攪拌器；生產過程對攪拌有嚴格要求又無類似攪拌器型式可參考時，則應對工藝、設備、攪拌要求、經濟性等作全面評價，找出操作的主要控制因素，選擇合適的攪拌器型式；生產規模較大或新開發的攪拌設備，需進行一定的試驗研究，尋求最佳的攪拌器型式、尺

41、寸及操作條件，并經中試后才能應用于工業裝置中。無擋板時的攪拌功率校核1.計算雷諾數ReRe=1.664式中：密度，kg/m3N攪拌速度，1/Sd攪拌直徑，m黏度Pa·s2.由圖5-4功率曲線4查得Np等于10圖5-4各種攪拌器的功率曲線圖3.計算攪拌功率：P=10×1300×2.6673×0.245=0.2kwP攪拌功率，wNP功率準數，N3攪拌轉速，1/sd5攪拌直徑，m密度，kg/m35.5軸封的選用與校核軸封既攪拌設備的傳動軸的密封裝置，是攪拌設備的一個重要組成部分。其功能是保證攪拌設備內處于一定的正壓或真空狀態，阻止或減少工作介質向外泄漏以及外界

42、雜質進入內部工作系統。攪拌設備常用的軸封結構有液封、填料密封和機械密封等三種形式。在此我們只選用機械密封，機械密封具有以下優點： 1、密封可靠,在長期運轉中密封狀態很穩定,泄露量很小,其泄露約為軟填料密封的1%； 2、使用壽命長,在油,水介質中一般可達12年或更長.在化工介質中一般工作半年以上； 3、擦功率消耗小,其摩擦功率僅為軟填料密封的10%50% ； 4、軸或軸套基本上不摩損； 5、維修周期長.端面磨損后可自動補償,一般情況下不需要經常性維修； 6、抗震性好,對旋轉軸的振動以及軸對密封腔的偏斜不敏感； 7、適用范圍廣,機械密封能用于高溫,低溫,高壓,真空,不同旋轉頻率,以及各種腐蝕介質和

43、含磨粒介質的密封。PS=d×10-3=401.2×10-3 =0.08365式中：PS機械密封功率消耗的近似值，kWd0設計最終確定的密封部位實心軸軸徑或空心軸外徑，mm5.6攪拌軸的校核攪拌軸主要用來支承攪拌器的，并從減速器輸出軸取得動力使攪拌器旋轉，達到攪拌的目的。因此，攪拌軸的結構就是以這些要求為依據進行設計的。攪拌軸上端應同減速器輸出軸相連。它們是通過聯軸器相聯接的，因此，攪拌軸上端必須復合聯軸器的聯接結構要求。軸上相應的位置應加工出同攪拌器相配合的結構尺寸。目前常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷釘或穿軸螺釘固定。攪拌軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進行強度、剛度計算或校核，驗算軸的臨界轉速和撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運轉。攪拌器軸的材料通常選用45號鋼，還應進行正火或調質處理。同時由于化工反應中有腐蝕，所以還要進行防腐蝕處理。按扭轉變形計算攪拌軸的軸徑： =155.4 =155.4 =124mm 因為124mm小于所選的軸240mm，為保證安全起見，保留原軸徑24