罐装溶液化学反应工艺过程的S7-200 PLC控制

    一、罐装溶液化学反应的工艺过程    某化工生产线设备及工艺过程如图7-6所示。图中罐A、罐B的容量相等且为罐C、罐D容量的一半。要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵2加到罐A和罐B中，罐B满后将溶液加热到60℃，然后由泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液加入到罐C中以1:1的比例混合，罐C装满后要继续搅拌60s进行充分的化学反应，然后由泵5把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中，罐D装满后开启泵6把罐内成品全部抽走。接着开始下一周期的循环。
    图7-6    某化工生产工艺过程图    为配合以上工艺要求，以上设备每个罐上都装有检测罐满及罐空的液位传感器，当罐空时，这些传感器的触点为断开状态。罐B还配有电加热器及温度传感器，当达到60℃时温度传感器触点置1。罐C搅拌器由三相异步电动机拖动。    二、可编程控制器选用、接线及机内器件安排    清点传感器、执行器数量，共需输入口9个，输出口8个，可选CPU224 AC／DC／RELAY机型。PLC输入输出端口安排如表7-3所示。    表7-3    输入输出端口及状态器安排
    可编程控制器接线图如图7-7所示。考虑控制要求的步序性较强，本例拟采用顺控继电器法编制程序。为此安排顺控继电器S0.0、S2.0～S2.5、S3.0及S3.1代表工艺过程中的各个工作状态，顺控继电器的编号及状态的含义也列在表7-3中了。另外还安排定时器T38作为搅拌计时用。
    图7-7    罐装溶液化学反应过程控制PLC接线图    三、编程规划及梯形图程序    顺控继电器编程法首先要绘制状态流程图。绘制流程图有两个方面的重点工作，其一是正确地规划流程图的结构，其二是适当地分解整体控制要求为各个状态。分析本例化学反应控制过程要求，因罐A及罐B有一段同时加料的过程，本例的状态流程图应为带有并行性分支的流程图。并行性分支强调分支开始及汇合的同时性，考虑罐B加料完成后尚有加热过程，特为罐A分支增加等待状态，并取用T37为等待时间定时器。其余状态均以控制操作划分，基本上是一种操作定为一个状态环节。绘好的状态流程图如图7-8所示。
    图7-8    化学反应工艺过程状态流程图    顺控继电器编程法的第二个步骤是将流程图改绘为梯形图或改写为指令表。各公司生产的PLC在将流程图改为梯形图时都有一定的规则。除了使用一些专用指令外，规则主要涉及不同的流程图结构的梯形图表达方法。S7-200 PLC规定并行性分支的分支程序在分支前的状态中集中表达。本例中即在分支前状态S0中集中表达分支转移的条件及方向。而在汇合前的各个状态中，只表达该状态的任务而并不表达转移方向。转移则单设以汇合前的各个状态为基础条件的汇合的程序。请读者结合本例的梯形图程序研读。    化学反应控制过程的梯形图程序如图7-9所示。涉及状态分支及汇合的支路图中都作出了说明。
    图7-9    罐装溶液化学反应过程控制梯形图