液体混合装置的西门子PLC控制设计

    1．系统控制要求    两种液体混合装置如图4-5所示，YV1、YV2分别为A、B液体注入控制电磁阀，电磁阀线圈通电对打开，液体可以流入，YV3为C液体流出控制电磁阀，H、M、L分别为高、中、低液位传感器，M为搅拌电动机，通过驱动搅拌部件旋转使A、B液体充分混合均匀。
      图4-5    两种液体混合装置    液体混合装量控制要求如下：    1)装置的容器初始状态应为空的，3个电磁阀都关闭，电动机M停转。按下起动按钮，YV1电磁阀打开，注入A液体，当A液体的液位达到M位置时．YV1关闭；然后YV2电磁阀打开，注入B液体，当B液体的液位达到H位置时，YV2关闭；接着电动机M开始运转搅拌20s，而后YV3电磁阀打开，C液体（A、B混合液）流出．当C液体的液位下降到L位置时，开始20s计时，在此期间C液体全部流出，20s后YV3关闭，一个完整的周期完成。以后自动重复上述过程。    2)当按下停止按钮后，装置要完成一个周期才停止。    3)可以用手动方式控制A、B液体的注入和C液体的流出，也可以手动控制搅拌电动机的运转。    2．确定输入／输出设备，并为其分配合适的I/O端子    液体混合装置控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子见表4-1。    表4-1    液体混合装置控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子
      3．绘制控制电路图    图4-6为液体混合装置的PLC控制电路图。
      图4-6    液体混合装置的PLC控制电路图    4．编写PLC控制程序    (1)绘制状态转移图    在编写较复杂的步进程序时，建议先绘制状态转移图，再按状态转移图的框架绘制梯形图。STEP 7 - Micro/WIN编程软件不具备状态转移图绘制功能，因此可采用手工或借助一般的图形软件绘制状态转移图。    图4-7所示为液体混合装置控制的状态转移图。
      图4-7    液体混合装置控制的状态转移图    (2)绘制梯形图    启动STEP 7 - Micro/WIN编程软件，按照图4-7所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图4-8所示。    下面对照图4-6所示控制电路来说明图4-8所示梯形图的工作原理。    液体混合装置有自动和手动两种控制方式，它由开关QS来决定（QS闭合一自动控制；QS断开一手动控制）。要让装置工作在自动控制方式，除了开关QS应闭合外，装置还需满足自动控制的初始条件（又称为原点条件），否则系统将无法进入自动控制方式。装置的原点条件是L、M、H液位传感器的开关SQ1、SQ2、SQ3均断开，电磁阀YV1、YV2、YV3均关闭，电动机M停转。    1)检测原点条件。图4-8梯形图中的[1]程序用来检测原点条件（或称为初始条件）。在自动控制工作前，若装置中的液体未排完，或者电磁阀YV1、YV2、YV3和电动机M有一个或多个处于得电工作状态，即不满足原点条件，系统将无法进行自动控制工作状态。
      图4-8    液体混合装置控制梯形图    程序检测原点条件的方法：若装置中的C液体位置高于传感器L→SQ1闭合→[1]I0.2常闭触点断开，M0.0线圈无法得电；或者某原因让Q0.0~Q0.3线圈一个或多个处于得电状态，会使电磁阀YV1、YV2、YV3或电动机M处于通电工作状态，同时会使Q0.0~Q0.3常闭触点断开而让M0.0线圈无法得电，[6] M0.0常开触点断开，无法对状态继电器S0.1置位，也就不会转移执行S0.1程序段开始的自动控制程序。    如果是因为C液体未排完而使装置不满足自动控制的原点条件，可手工操作SB5按钮，使[7] I1.3常开触点闭合，Q0.2线圈得电，接触器KM3线圈得电，KM3触点（图4-6中未画出）闭合，接通电磁阀YV3线圈电源，YV3打开，将C液体从装置容器中放完，液位传感器L的SQ1断开，[1]I0.2常闭触点闭合，M0.0线圈得电，从而满足自动控制所需的原点条件。    2)自动控制过程。在启动自动控制前，需要做一些准备工作，包括操作准备和程序准备。    ①操作准备。将手动／自动切换开关QS闭合，选择自动控制方式，图4-8中，[6]I1.0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备，[7] I1.0常闭触点断开，切断手动控制程序段。    ②程序准备。在启动自动控制前，[1]程序会检测原点条件，若满足原点条件，则辅助继电器线圈M0.0缛电，[6]M0.0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备。另外在PLC刚启动时，[4]SM0.1触点自动接通一个扫描周期，“S S0.0，1”指令执行，将状态继电器S0.0置位，使程序转移至S0.0程序段，也为接通自动控制程序段做准备。    ③启动自动控制：按下趁动按钮SB1→[6] I0.0常开触点闭合→执行“SCRT S0.1”，程序转移至S0.1程序段→由于[10] SM0.0触点在S0.1程序段运行期间始终闭合，Q0.0线圈得电→Q0.0端子内硬触点闭合→KM1线圈得电→主电路中KM1主触点闭合（图4-6中未画出主电路部分）→电磁阀YV1线圈通电，阀门打开，注入A液体→当A液体高度到达液位传感器M位置时，传感器开关SQ2闭合→[10]I0.3常开触点闭合→执行“SCRT S0.2”，程序转移至S0.2程序段（同时S0.1程序段复位）→由于[13]SM0.0触点在S0.2程序段运行期间始终闭合，Q0.1线圈得电，S0.1程序段复位使Q0.0线圈失电→Q0.0线圈失电使电磁阀YV1阀门关闭，Q0.1线圈得电使电磁阀YV2阀门打开，注入B液体→当B液体高度到达液位传感器H位置时，传感器开关SQ3闭合→[13]I0.4常开触点闭合→执行“SCRT S0.3”，程序转移至S0.3程序段→[16]SM0.0常ON触点使Q0.3线圈得电→搅拌电动机M运转，同时，定时器T50开始20s计时→20s后，定时器T50动作→[16]T50常开触点闭合→执行“SCRT S0.4”，程序转移至S0.4程序段→[19] SM0.0常ON触点使Q0.2线圈被置位→电磁阀YV3打开，C液体流出→当液体下降到液位传感器L位置时，传感器开关SQ1断开→[3] I0.2常开触点断开（在液体高于L位置时SQ1处于闭合状态），产生一个下降沿脉冲→下降沿脉冲触点为继电器M0.1线圈接通一个扫描周期→[19] M0.1常开触点闭合→执行“SCRT S0.5”，程序转移至S0.5程序段，由于Q0.2线圈是置位得电，故程序转移时Q0.2线圈不会失电→[22]SM0.0常ON触点使定时器T51开始20s计时→20s后，[22]T51常开触点闭合，Q0.2线圈被复位→电磁阀YV3关闭；与此同时，S0.1线圈得电，[9] S0.1程序段激活，开始下一次自动控制。    ④停止控制。在自动控制过程中，按下停止按钮SB2→[2] I0.1常开触点闭合→[2]辅助继电器M0.2得电→[2] M0.2自锁触点闭合，锁定供电；[22] M0.2常闭触点断开，状态继电器S0.1无法得电，[9] S0.1程序段无法运行；[22] M0.2常开触点闭合，当程序运行到[22]时，T51常开触点闭合，状态继电器S0.0得电，[5] S0.0程序段运行，但由于常开触点I0.0处于断开（SB1断开），状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，自动控制程序部分无法运行。    3)手动控制过程。将手动／自动切换开关QS断开，选择手动控制方式→[6] I1.0常开触点断开，状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，即无法进入自动控制程序； [7] I1.0常闭触点闭合，接通手动控制程序一按下SB3，I1.1常开触点闭合，Q0.0线圈得电，电磁阀YV1打开，注入A液体→松开SB3，I1.1常闭触点断开，Q0.0线圈失电，电磁阀YV1关闭，停止注入A液体→按下SB4注入B液体，松开SB4停止注入B液体→按下SB5排出C液体，松开SB5停止排出C液体→按下SB6搅拌液体，松开SB5停止搅拌液体。