毕业设计（论文）PLC物料自动混合系统设计.doc

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1、题目：物料自动混合系统设计中文摘要 可编程控制器（PLC）是以微机技术为核心的通用工业自动控制装置，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、计算机和通信技术的飞速发展，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。它以其功能强大、可靠性高、编程简单、使用方便以及体积小、功耗低等突出的优越性，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，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。在医药、食品、化工等行业中，几种物料的合成、混合及反应时是很常见的

2、工序。设计所介绍的多种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行，可直接接控制电机、电磁阀等电动执行机构。关键词 ：可编程序控制器PLC，搅拌机，潜水泵，加热器Abstract The programmable controller (PLC) is take the microcomputer technology as the core general industry automatic control device, may also say that it is one kind changes the control function wi

3、th the procedure the computer. Along with the microprocessor, the computer and communications swift development, programmable controller PLC obtained the widespread application in the industrial control, moreover accounts for the proportion in the rapid rise. PLC mainly by the CPU module, the load m

4、odule, the output module and the programming unit is composed. It is formidable by its function, the reliability is high, the programming is simple, the easy to operate as well as the volume are small, the power loss low status prominent superiority, applies in the industry mix agitation equipment,

5、caused the agitation process to realize the automated control, and has promoted the agitation equipment work stability, was smooth for the rabbling mechanism, the order, the accurate work have created the powerful safeguard. In professions and so on medicine, food, chemical industry, several materia

6、l syntheses, mix and reaction time is the very common working procedure. This article introduced many kinds of liquid mixs PLC control procedure may carry on the monocycle or the continuous working, has the power failure memory function, after relegramming in reply, may continue to move, may meet di

7、rectly controls the electrical machinery, the solenoid valve and so on electric operator.Key word : Programmable logic controller（PLC）, Mixer, Dives the water pump, Heater目 录1 前言11.1 论文研究的背景和意义11.2 物料自动混合在国内外的发展11.3 引入PLC来实现其物料混合设备的控制功能22 系统技术方案论证及设计思想32.1 技术方案论证32.2 技术设计思想43系统硬件设计63.1 PLC硬件设计63.1.1

8、 PLC机型的选择63.1.2 IO点数的选择73.1.3 PLC容量的选择83.1.4 PLC电源模块的选择83.1.5 PLC相关硬件的选择93.2 其他相关硬件的设计93.2.1 搅拌机的选择103.2.2 电磁阀的选择123.2.3 液位传感器的选用143.3接线原理图153.4 系统控制要求163.5 外部接线原理图174 系统软件设计184.1 总体设计框图184.1.1系统运行流程184.1.2 流程框图194.2梯形图软件设计方法204.2.1梯形图软件设计方法204.2.2 编程注意事项204.2.3 程序设计205 系统测试215.1 系统硬件测试215.2 系统软件测试2

9、15.3 系统的整体测试235.4 系统误操作的分析246 总 结25参考文献26附 录27致 谢341 前言1.1 论文研究的背景和意义鉴于搅拌设备的广泛应用1，随着近年来工业技术的发展，流体混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。传统混合设备是分别采用单纯旋转方式或者单纯振动方式作为其核心技术，但这种传统技术存在很大的局限性，对于粘性较大的流质或糊状物料（如糊状油墨、油性涂料等）用传统方式无法达到所要求的混合效果，而不得不采用搅拌叶轮进行搅拌，但这种搅拌

10、方式存在局部过热、有搅拌死角、增加清洗困难、交叉污染、搅拌时间过长等缺点，需要克服。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是十分危险的,至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。因此，从更微观更本质的角度,例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场,不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义,对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多化工生产都或多或少地应用着搅拌操作2。化学工艺

11、过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的，对于加热、冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合是作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器，约占反应器总数的90.其它如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌设备的使用亦很广泛。有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备作了调查及功率测试，结果是许多湿法车间的动力消耗50以上是用在搅拌作业上。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极

12、其重要的。1.2 物料自动混合在国内外的发展对于搅拌设备的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。这方面已做了许多工作，但尚需扩大和深入。在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动，而且要在液体中产生湍动，湍动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系。这些旋涡因经常地互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的搅拌。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极其重要的。3 近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。它们与通常的牛顿型流体具有不

13、同的流动特性，所以对于非牛顿型液体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度流体，特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向。聚合釜的传热特性与其中所用的搅拌器的型式关系甚大。对于各种常用搅拌器型式的搅拌设备之传热，前人给出了许多方程式，近年来在一些文章中也补完了有关搅拌设备的传热系数的推算公式。4 随着科学技术的发展。5设备有大型化发展的趋势，也要求搅拌设备大型化。如国外聚合釜的容积已由最初的840m3扩大到60100m3，最火的已达到140m3。采用大型聚合釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展。

14、而且采用底部搅拌的方式越采越多，多用三叶后掠式搅拌器。三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好搅拌器。因它排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达510次，能促使釜内反应均匀一致。另外，经实践证明，6此种桨叶必须配合挡板使用，来提高剪切功能，才能更好地发挥作用。搅拌也可以在管路中进行，采用在管路中安装装置的办法对气-液系和液-液系进行混合。侧如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合；在石油精制中，也采用使液体流过设置在管路中的锐孔板或挡板，以便使两种液体进行接触。还有在管道中放入搅拌器的，即所谓管道搅拌。可见，科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大。搅拌技术的发展又使得搅拌设备大型化。为了提高搅拌

15、的全自动化和稳定性能，就需要一个功能更强、性能更好的系统做支持。1.3 引入PLC来实现其物料混合设备的控制功能本设计基于采用可编程序控制器（PLC）的设计方案，实现对液体混合搅拌的控制。以PLC 三菱为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等，设计中可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时，从而满足其控制要求。根据控制要求，可以看出此程序是一个很典型的顺序控制问题。这样就可以先按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图，然后在根据顺序功能图画梯形图，最后再用仿真软件对其进行调试仿真。这样就可以实现PLC对混合搅拌控制程序的设计。2 系统技术方案论证及设计思想2.1 技

16、术方案论证 在工程控制中，有多种控制方式来满足系统的设计：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。（1） 单片机控制系统7基于单片机的芯片来控制外部电路的集成板叫单片机控制板，通常它是应用于一些简单的工业控制当中。应用C语言或者其他的控制语言来编写控制动作流程以达到工业控制的最终目的。机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机要用于工业控制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，其工作量是相当大的。（2） 继电器控制系统8控

17、制功能是用硬件继电器实现的。其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关。继电器串接在输出控制回路中，根据主电路的各种参量的变化来动作，来实现电路的自动控制及保护，而热继电器保护动作会使控制线路失去自保护功能，系统必须重新启动方能运行。在故障查找及排除有很大的难度，虽然继电器价格不贵，但是一整个控制柜安装的工作量大，价格总算高，性能相对较差，响应速度慢。（3） 工业控制计算机控制工业控制计算机系统主要由主机、过程接口和人机接口等部分组成。对生产过程进行测量，根据测量结果与预期目的作出比较判断，决定下一步应该怎样改变生产进程，将这种决定打印或显

18、示出来供操作人员执行或参考。对复杂的生产过程可按一定顺序进行启、停、开、关等操作，或对工件加工的尺寸进行精密数值控制。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。（4） 可编程控制器9可控制编程器是一种专门为在工业环境下应用而设计的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控

19、制器的硬茧配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了

20、位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 可编程控制器(PLC)从上个世纪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增强了其功能。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、连网通讯功能等多种性能，是名符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，是目前

21、工业自动化的首选控制装置。故选择PLC来实施本次设计。2.2 技术设计思想根据多种控制的比较，选择PLC的控制系统有着它的特点10：（1） 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，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。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电

22、路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2） 硬件配套齐全，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，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度

23、控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3） 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。（4） 容易改造系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造（5） 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/1

24、0。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3系统硬件设计3.1 PLC硬件设计3.1.1 PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：(1) 合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。

25、 (2) 安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。 (3) 相应的功能要求 一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算

26、、数据传送功能的增强型低档PLC。 对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 (4) 响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。 (5) 系统可靠性的要求 对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系

27、统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 (6) 机型尽量统一 一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题： 1) 机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 2) 机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 3) 机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 (7) PLC的环境适应性由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的

28、考虑。一般PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度 工作温度055，最高为60温度 -4085湿度 相对湿度5%95%(无凝结霜)振动和冲击 满足国际电工委员会标准电源 交流200V，允许变化范围为-15%15%，频率为4753Hz 瞬间停电保持l0ms环境 周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。3.1.2 IO点数的选择PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常IO点数是根据被控对象的输

29、入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定。可以根据实际需要进行选择使用。（1）确定I/O点数I/O点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便地对功能进行扩展。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，I/O点数就可能有所不同。（2）开关量I/O标准的I/O接口用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流I/O信号为24240V（AC），直流I/O信号为524V（DC）。 （3）选择开关量输入模块主要从下面两方面考虑：一是根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般24V以下属于低电

30、平，其传输距离不宜太远。如12V电压模块一般不超过10m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60%。（4）选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑：一是输出方式选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1Hz。晶闸管输出（交流）和晶

31、体管输出（直流）都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反电压，必须采取抑制措施。二是输出电流的选择。模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的余量。三是允许同时接通的输出点数。在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的驱动能力，还要核算整个输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值。3.1.3 PLC容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、

32、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加2030的裕量。存储容量（字节）开关量IO点数10 模拟量IO通道数100另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。3.1.4 PLC电源模块的选择电源模块的选择较为简单，只需考虑电源的额定输出电流就可以了。电源模块的额定电流必须大于CPU模块、IO模块、及其它模块的总消耗电流。电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于

33、整体式PLC不存在电源的选择。以下步骤为选择电源的一般规则：1.确定PLC电源的输入电压。2.将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。3.I/O模块所需的总背板电流值再加上处理器的最大电流值（框架中带有处理器或框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时）。4.如果框架中留有空槽用作将来扩展时，则列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流。5.确定在框架中是否有用于电源的空槽，或者将电源装到框架的外面。6.根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合适的电源。3.1.5 PLC相关硬件的选择仿三菱PLC FX1N-20MT-00

34、1 一块（如图3-1）图3-1 仿三菱可编程控制器HY-300电源（5A） 两块仿真模块 一块3.2 其他相关硬件的设计在系统设计中，还有其他的硬件设备，同时它们的选择同等重要，它们与PLC控制系统相结合，根据信号的输入及信号的输出，是现场设备进行工作。要结合输入输出的电流电压来控制负载，所以要进行硬件的选择，从而达到设计的要求。3.2.1 搅拌机的选择通常液体搅拌在圆柱槽内进行，可为密闭式或开放式11，主要结构为马达、减速机、机架；搅拌器包含联轴器、转轴、轮叶、并视需求加装轴封及转轴轴受。而搅拌机的设计必须仰赖专业与经验，设计的优劣对搅拌的效果差异很大，因此在填写搅拌机数据表时，详细的搅拌目

35、的、物性、槽的形状及尺寸等等，才能做出最佳的设计。搅拌机的机械考虑参数111.静负载。2.动负载。3.静及动力矩。4.共振。5.磨耗与腐蚀。6.动力输入。选用注意事项:1）所有规格之标准接液棒叶材质为SUS304为主，其他特殊材质或抗酸硷之包衬涂装，请另行提示。2）马达如需特殊之防护，如屋外、防爆等，请另行提示，并告知要求等级。3）高转速或大容量之搅拌槽操作，应加装固定环及水中轴受座防护。4）所有机型所标示之叶片尺寸、搅拌轴径、轴长等均为参考尺寸，实际尺寸依搅拌目的、叶片型式、搅拌速度等规范决定之。在对物料的搅拌操作中,人们希望达到多种搅拌目的,具有合适的液体运动状态 ,以发挥其搅拌效果。流体

36、流动所产生的搅拌作用主要有以下几种”混合和分散均一化作用凝集和破坏细分化作用流动、浮游化作用在异相接触界面上促进物质移动和热移动等作用。因此,要使搅拌达到我们所希望的要求,就必须选择适当的叶轮型式,设计出符合流动状态特性的搅拌器。我们可以依据物料特性液体介质的粘度、搅拌过程的难易程度、生产要求的高低、设备价格和动力消耗费用等因素来选择搅拌器。（1）根据液体粘度选择搅拌叶轮形状液体搅拌状态的流动性质由Re值决定 ,当Re103时为湍流状态 ,这时流动惯性力作用大，当Re50时,为层流状态,惯性力作用小。根据粘度的大小来选择搅拌叶轮。（2）根据操作目的和影响因紊选型根据化学工程手册推荐,依据操作目

37、的加热、冷却、溶解、结晶、分散、萃取搅拌效果传热速率、均匀性、粒度大小等作为选择湍流搅拌设备的叶轮型式和几何尺寸的参考 。(3) 依据搅拌叶轮的特性选型搅拌叶轮在合理条件下运行时所产生的液体流型有径向型、轴向型和辐流型。由于搅拌叶轮形状不同 ,所产生的搅拌作用也不同。以下介绍几种主要搅拌器叶轮的性能、特性和用途,以供选型 。1） 三叶推进式中速(7-10m/s)： 多用在低粘度液湍流状况下搅拌。为低剪切型,具有高排出量,旋转部分产生高速轴向流,容器内伴随着循环流。用于液液混合、低浓度悬浮浆料、除低粘度以外的通气搅拌 。2） 叶轮式(中速)：曲面倾角型,高性能涡轮式,整个圆周方向流动,汇集为高速

38、轴向流。用于固一液混合、液一液和其它低粘度混合。3） 折叶桨式（低速）：长方形板式桨,靠安装角度形成辐流和轴流。构造简单、制作容易。适用于槽径与叶轮和槽底距离比值大的场合,与推进式相反的低压排出流 。用于固一液悬浊操作。4） 涡轮式（高速）：盘的外周带齿状,高速回转产生强力剪切作用,同时产生辐流,容器内有很强循环流 。在大容量场合下 ,推进式与涡轮式叶轮可组合使用。用于粉体分散、溶解；液一液乳化、分散气体分散 。5） 涡轮式（高速）盘的外周带齿状,高速回转产生强力剪切作用,同时产生辐流,容器内有很强循环流。在大容量场合下,推进式与涡轮式叶轮可组合使用。用于粉体分散、溶解；液一液乳化、分散；气体

39、分散。6） 折叶圆盘涡轮式：桨叶倾斜,形成轴流和辐流,能消除容器内上下不均匀性,效率较高,搅拌混合效果好,具有独特的流体图形。用于液一液分散,固一液悬浊分散,气体分散等中容量场合。7） 直叶圆盘涡轮式：典型辐流式移动,中低速转动时得到强力搅拌,用于通气搅拌和大容量、高浓度浆液的流动、分散,高通气量气体分散 。8） 涡流型：高速回转产生强力、压力、剪切。桨叶后部制成齿形,对粉体块,流体块破坏力强,接触面积大,用于粉末溶解、分散、小容量强搅拌。9） 涡轮型：能控制排出流方向,形成强力的轴向流动 ,适用于低液位运动、槽径与叶轮和槽底距离比值大的要求。10）超混合涡轮型（M205，M305）：具有节能

40、的排出性能,槽高/槽直径2,适用于深搅拌槽的底部、侧壁产生剪切作用大的上下循环流的场合。11）超混合器：具有带齿的多层辅助板构成,槽中心部有强力的上升流,槽壁部有旋回下降流,形成槽内上下循环流；叶轮尖端速度比槽内上升速度大 ,因此剪切性能好。适用于中、高粘度用的搅拌叶轮；低粘度时有挡板。Re=10左右的高粘度层流域,不能使用挡板。12）螺旋螺带式：结构为螺旋卷带状叶轮,有单双之分。适用于动力粘度高达2Pas,甚至更高。13） 锚型：适用于高粘度液与非牛顿液的搅拌和混合,其叶轮与容器壁间隙很小。靠刮板传热,特别适用于低粘度液位任意变动。在设计中采用的是直流搅拌机（折叶桨式） 1台；外形及安装尺寸

41、：（图3-2）图3-2 外形尺寸技术参数：（表3-1）表3-1 搅拌电动机技术参数3.2.2 电磁阀的选择追朔电磁阀的发展史，到目前为止12，国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步式、先导式）而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构）（1）直动式电磁阀原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过。（2）分布直动式电磁阀原理：它是一种直动和先导式相结合的

42、原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开；当入口与出口达到启动压差时通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开。断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点：在零压差或真空，高压时亦能动作，但功率较大，要求必须水平安装。（3）先导式电磁阀原理：通电时，电磁阀把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开，断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭

43、阀门。特点：流体压力范围上限较高，可任意安装，需定制，但必须满足流体压差条件。电磁阀的选用原则有以下四点13：1、适用性 工作压差，管路最高压差在小于0.04MPa时，应选用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式和分步直动式；最低工作压差大于0.04MPa时，可选用先导式（压差式）电磁阀；最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力；一般电磁阀都是单向工作，因此要注意是否有反压差，如有安装止回阀。 注意流量孔径和接管口径；电磁阀一般只有开关两位控制；条件允许请安装旁路管，便于维修；有水锤现象时要定制电磁阀的开闭时间调节。 电源电流和消耗功率应根据输出容量选取，电源电压一般允许10%左右，必须注意

44、交流起动时VA值较高。 2、可靠性 电磁阀分为常闭和常开二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。 动作时间很短频率较高时一般选取直动式，大口径选用快速系列。 3、安全性 电磁阀的最高标定公称压力一定要超过管路内的最高压力，否则使用寿命会缩短或产生其它意外情况。 4、经济性 有很多电磁阀可以通用，但在能满足以上三点的基础上应选用最经济的产品。 电磁阀的零部件数量通常仅为电动阀的1/3左右，而高度也只有电动阀或气动阀的1/31/2。无填料函型电磁阀是最常见的电磁阀。按动作原理可分为两类，一类是直动式，另一类是先导式，它的特点是通过先导阀的先导作用，使主

45、阀发生开闭动作，以控制管路内工作介质的流通。经比较，在设计中采用的是垂直式直动液用电磁阀。主要技术指标：1 使用环境海拔高度不超过2500米；2 工作介质温度0+60（丁腈橡胶）；0+100（硅橡胶）；3 适用介质：水、气、油；4 工作参数：（1）额定工作电压：直流DC6V、DC9V、DC12V、DC24V、DC36V、DC110V、DC220V；交流AC6V、AC9V、AC12V、AC24V、AC36V、AC110V、AC220V等（生产线上检测用电压下浮15%）；功率等级：4W、5W、6W、7W、8W等；（2）工作电流:如表3-2表3-2 电磁阀对应工作电流序号额定工作电压(V)、功率(W

46、)额定工作电流(A)直流电阻(20)()序号额定工作电压(V)、功率(W)额定工作电流(A)直流电阻(20)()1DC12V 4W0.33420.92AC9V 5W 0.43100.53DC12V 4.5W0.39300.64AC12V 4.5W0.3716.30.55DC12V 5W0.4227.70.66AC12V 5W0.4315.50.57DC12V 6W0.52220.58AC24V 5W0.254.419DC12V 7W0.58200.510AC110V 4.5W0.041.20.05k11DC24V 4.5W0.191192.412AC220V 4.5W0.024.60.20k（

47、3）工作压力：0.020.8MPa；能承受静压力不低于2.0Mpa；（4）工作寿命：采用进口不锈钢弹簧和优质材料，正常工作不少于20万次（按每天工作100次算，受命超过五年）；3.2.3 液位传感器的选用 常常应用于净化工程，随着计算机自动测控管理系统普遍进入净水厂自动化领域，作为自动化测控系统的一部分之液位开关也发挥着重要的作用。自动化仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分合理的使用。在现代净化水厂，自动化仪表之液位开关作为常用仪表，在选择时需要注意哪些问题呢？下面是两点参考标