PLC經(jīng)典實例：液體混合裝置的控制線路與程序

兩種液體混合裝置如圖5-5所示，YV1、YV2分別為A、B液體注入控制電磁閥，電磁閥線圈通電時打開，液體可以流入，YV3為C液體流出控制電磁閥，H、M、L分別為高、中、低液位傳感器，M為攪拌電動機，通過驅(qū)動攪拌部件旋轉(zhuǎn)使A、B液體充分混合均勻。

圖5-5 兩種液體混合裝置

液體混合裝置控制要求

①裝置的容器初始狀態(tài)應(yīng)為空的，三個電磁閥都關(guān)閉，電動機M停轉(zhuǎn)。按下啟動按鈕，YV1電磁閥打開，注入A液體，當(dāng)A液體的液位達到M位置時，YV1關(guān)閉;然后YV2電磁閥打開，注入B液體，當(dāng)B液體的液位達到H位置時，YV2關(guān)閉;接著電動機M開始運轉(zhuǎn)攪拌20s，然后YV3電磁閥打開，C液體(A、B混合液)流出，當(dāng)C液體的液位下降到L位置時，開始20s計時，在此期間C液體全部流出，20s后YV3關(guān)閉，一個完整的周期完成。以后自動重復(fù)上述過程。

②當(dāng)按下停止按鈕后，裝置要完成一個周期才停止。

③可以用手動方式控制A、B液體的注入和C液體的流出，也可以手動控制攪拌電動機的運轉(zhuǎn)。

確定輸入/輸出設(shè)備，并為其分配合適的I/O端子

液體混合裝置控制采用的輸入/輸出設(shè)備和對應(yīng)的PLC端子見表5-2。

表5-2 液體混合裝置控制采用的輸入/輸出設(shè)備和對應(yīng)的PLC端子

繪制控制線路圖

圖5-6所示為液體混合裝置的PLC控制線路圖。

圖5-6 液體混合裝置的PLC控制線路圖

編寫PLC控制程序

1)繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

在編寫較復(fù)雜的步進程序時，建議先繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再按狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的框架繪制梯形圖。STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件不具備狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖繪制功能，因此可采用手工或借助一般的圖形軟件繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

圖5-7所示為液體混合裝置控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

圖5-7 液體混合裝置控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2)繪制梯形圖

啟動編程軟件，按照圖5-7所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編寫梯形圖程序，如圖5-8所示。

下面對照圖5-6所示控制線路來說明圖5-8所示梯形圖的工作原理。

液體混合裝置有自動和手動兩種控制方式，它由開關(guān)QS來決定(QS閉合——自動控制;QS斷開——手動控制)。要讓裝置工作在自動控制方式，除了開關(guān)QS應(yīng)閉合外，裝置還須滿足自動控制的初始條件(又稱原點條件)，否則系統(tǒng)將無法進入自動控制方式。裝置的原點條件是L、M、H液位傳感器的開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3均斷開，電磁閥YV1、YV2、YV3均關(guān)閉，電動機M停轉(zhuǎn)。

(1)檢測原點條件。

圖5-8所示梯形圖中的[1]程序用來檢測原點條件(或稱初始條件)。在啟動自動控制前，若裝置中的液體未排完，或者電磁閥YV1、YV2、YV3和電動機M有一個或多個處于得電工作狀態(tài)，即不滿足原點條件，系統(tǒng)將無法進入自動控制工作狀態(tài)。

程序檢測原點條件的方法：若裝置中的C液體位置高于傳感器L→SQ1閉合→[1]I0.2常閉觸點斷開，M0.0線圈無法得電;或者某原因讓Q0.0～Q0.3線圈中的一個或多個處于得電狀態(tài)，會使電磁閥YV1、YV2、YV3或電動機M處于通電工作狀態(tài)，同時會使Q0.0～Q0.3常閉觸點斷開而讓M0.0線圈無法得電;[6]M0.0常開觸點斷開，無法對狀態(tài)繼電器S0.1置位，也就不會轉(zhuǎn)移執(zhí)行從S0.1程序段開始的自動控制程序。

如果是因為C液體未排完而使裝置不滿足自動控制的原點條件，可手工操作SB5按鈕，使[7]I1.3常開觸點閉合，Q0.2線圈得電，接觸器KM3線圈得電，KM3觸點(圖5-6中未畫出)閉合，接通電磁閥YV3線圈電源，YV3打開，將C液體從裝置容器中放完，液位傳感器L的SQ1斷開，[1]I0.2常閉觸點閉合，M0.0線圈得電，從而滿足自動控制所需的原點條件。

圖5-8 液體混合裝置控制梯形圖程序

(2)自動控制過程。

在啟動自動控制前，需要做一些準(zhǔn)備工作，包括操作準(zhǔn)備和程序準(zhǔn)備。

①操作準(zhǔn)備：將手動/自動切換開關(guān)QS閉合，選擇自動控制方式，圖5-8 中[6]I1.0常開觸點閉合，為接通自動控制程序段做準(zhǔn)備;[7]I1.0常閉觸點斷開，切斷手動控制程序段。

②程序準(zhǔn)備：在啟動自動控制前，[1]程序會檢測原點條件，若滿足原點條件，則輔助繼電器線圈M0.0得電，[6]M0.0常開觸點閉合，為接通自動控制程序段做準(zhǔn)備。另外，在PLC剛啟動時，[4]SM0.1觸點自動接通一個掃描周期，“S S0.0， 1”指令執(zhí)行，將狀態(tài)繼電器S0.0置位，使程序轉(zhuǎn)移至S0.0程序段，也為接通自動控制程序段做準(zhǔn)備。

③啟動自動控制：按下啟動按鈕SB1→[6]I0.0常開觸點閉合→執(zhí)行“SCRT S0.1”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.1程序段→由于[10]SM0.0觸點在S0.1程序段運行期間始終閉合，Q0.0線圈得電→Q0.0端子內(nèi)硬觸點閉合→KM1線圈得電→主電路中KM1主觸點閉合(圖5-6中未畫出主電路部分)→電磁閥YV1線圈通電，閥門打開，注入A液體→當(dāng)A液體高度到達液位傳感器M位置時，傳感器開關(guān)SQ2閉合→[10]I0.3常開觸點閉合→執(zhí)行“SCRT S0.2”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.2程序段(同時S0.1程序段復(fù)位)→由于[13]SM0.0觸點在S0.2程序段運行期間始終閉合，Q0.1線圈得電，S0.1程序段復(fù)位使Q0.0線圈失電→Q0.0線圈失電使電磁閥YV1閥門關(guān)閉，Q0.1線圈得電使電磁閥YV2閥門打開，注入B液體→當(dāng)B液體高度到達液位傳感器H位置時，傳感器開關(guān)SQ3閉合→[13]I0.4常開觸點閉合→執(zhí)行“SCRT S0.3”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.3程序段→[16]常ON觸點SM0.0使Q0.3線圈得電→攪拌電動機M運轉(zhuǎn)，同時定時器T50開始20s計時→20s后，定時器T50動作→[16]T50常開觸點閉合→執(zhí)行“SCRT S0.4”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.4程序段→[19]常ON觸點SM0.0使Q0.2線圈被置位→電磁閥YV3打開，C液體流出→當(dāng)液體下降到液位傳感器L位置時，傳感器開關(guān)SQ1斷開→[3]I0.2常開觸點斷開(在液體高于L位置時SQ1處于閉合狀態(tài))，產(chǎn)生一個下降沿脈沖→下降沿脈沖觸點為繼電器M0.1線圈接通一個掃描周期→[19]M0.1常開觸點閉合→執(zhí)行“SCRT S0.5”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.5程序段，由于Q0.2線圈是置位得電，故程序轉(zhuǎn)移時Q0.2線圈不會失電→[22]常ON觸點SM0.0使定時器T51開始20s計時→20s后，[22]T51常開觸點閉合，Q0.2線圈復(fù)位→電磁閥YV3關(guān)閉;與此同時，S0.1線圈得電，[9] S0.1程序段激活，開始下一次自動控制。

停止控制：在自動控制過程中，若按下停止按鈕SB2→[2]I0.1常開觸點閉合→輔助繼電器M0.2得電→M0.2自鎖觸點閉合，鎖定供電;[22]M0.2常閉觸點斷開，狀態(tài)繼電器S0.1無法得電，[9]S0.1程序段無法運行;[22]M0.2常開觸點閉合，當(dāng)程序運行到[22]時，T51常開觸點閉合，狀態(tài)繼電器S0.0得電，[5]S0.0程序段運行，但由于常開觸點I0.0處于斷開(SB1斷開)狀態(tài)，狀態(tài)繼電器S0.1無法置位，無法轉(zhuǎn)移到S0.1程序段，自動控制程序部分無法運行。

(3)手動控制過程。

將手動/自動切換開關(guān)QS斷開，選擇手動控制方式→[6]I1.0常開觸點斷開，狀態(tài)繼電器S0.1無法置位，無法轉(zhuǎn)移到S0.1程序段，即無法進入自動控制程序;[7]I1.0常閉觸點閉合，接通手動控制程序→按下SB3，I1.1常開觸點閉合，Q0.0線圈得電，電磁閥YV1打開，注入A液體→松開SB3，I1.1常閉觸點斷開，Q0.0線圈失電，電磁閥YV1關(guān)閉，停止注入A液體→按下SB4注入B液體，松開SB4停止注入B液體→按下SB5排出C液體，松開SB5停止排出C液體→按下SB6攪拌液體，松開SB6停止攪拌液體。

審核編輯：湯梓紅