液体混合装置的PLC控制系统开发实例

    一、明确系统控制要求    两种液体混合装置如图6-5所示，YV1、YV2分别为A、B液体注入控制电磁阀，电磁阀线圈通电时打开，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。    液体混合装置控制要求如下。
    图6-5    两种液体混合装置    ①装置的容器初始状态应为空的，三个电磁阀都关闭，电动机M停转。按下启动按钮，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。    二、确定输入／输出设备并分配合适的PLC I/O端子    液体混合装置控制需用到的输入／输出设备和对应的PLC端子见表6-1。    表6-1    液体混合装置控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子
    三、绘制PLC控制线路图    图6-6为液体混合装置的PLC控制线路图。
    图6-6    液体混合装置的PLC控制线路图    四、编写PLC控制程序    (1)绘制状态转移图    图6-7为液体混合装置控制的状态转移图。
    图6-7    液体混合装置控制的状态转移图    (2)绘制梯形图    启动CX-P编程软件，按照如图6-7所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图6-8所示。

    图6-8    液体混合装置控制梯形图    五、详解硬件线路和梯形图的工作原理    下面结合图6-6控制线路和图6-8梯形图来说明液体混合装置的工作原理。    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——自动控制；QS断开——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6-8梯形图中的[0]程序用来检测原点条件（或称初始条件）。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。    程序检测原点条件的方法：若[0] 0.02常闭触点断开（由装置中的C液体位置高于传感器L使SQ1闭合引起）→W100. 00线圈无法得电，或者[0] 100. 00～100. 03常闭触点中有一个或多个处于断开（由100. 00～100. 03线圈中一个或多个处于得电引起，同时会使电磁阀YV1、YV2、YV3或电动机M处于通电状态），W100. 00线圈也无法得电，[29]W100. 00常开触点断开，无法执行“SNXT W0.01”指令，也就不会转移启动[33]开始的W0.01步程序（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[16]1.03常开触点闭合，100.02线圈得电，接触器KM3线圈得电，KM3触点（图6-6中未画出）闭合，接通电磁阀YV3线圈电源，YV3打开，让C液体从装置容器中排完，液位传感器L的SQ1断开，[0]0.02常闭触点闭合，W100. 00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6-8中[29]1. 00常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备，[16]1.00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，[0]程序会检测原点条件，若满足原点条件，则辅助继电器线圈W100. 00得电，[29] W100. 00常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备。另外在PLC上电首次运行时， [13] A200. 11触点自动接通一个扫描周期，  “SNXT W0. 00”指令执行，转移启动[15]开始的W0. 00步程序。    ③启动自动控制。按下启动按钮SB1→[29]0.00常开触点闭合→“SNXT W0. 01”指令执行，转移启动[33]开始的W0. 01步程序→由于[34] P_On触点在W0. 01步程序运行期间始终闭合，100. 00线圈得电→100. 00端子内硬触点闭合→KM1线圈得电→主电路中KM1主触点闭合（图6-6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→[36] 0.03常开触点闭合→“SNXT W0.02”指令执行，转移启动[38]开始的W0. 02步程序（同时W0. 01步程序复位，100. 00线圈失电→100. 00线圈失电使电磁阀YV1阀门关闭，停止注入A液体）→在W0. 02步程序中，由于[39] P_On触点在W0. 02步程序运行期间始终闭合，100. 01线圈得电，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→[41]0.04常开触点闭合→“SNXT W0. 03”指令执行，转移启动[43]开始的W0. 03步程序→[44] P_On常通触点使100. 03线圈得电→搅拌电动机M运转，同时定时器T0000开始20s计时→20s后，定时器T0000动作→[47] T0000常开触点闭合→“SNXT W0. 04”指令执行，转移启动[49]开始的W0. 04步程序→[50] P-On常通触点使100. 02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→[10]0.02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→下降沿检测DOWN指令执行，为继电器W100. 01线圈接通一个扫描周期→[52] W100. 01常开触点闭合→“SNXT W0. 05”指令执行，转移启动[54]开始的W0. 05步程序，由于100. 02线圈是置位得电，故程序转移时100. 02线圈不会失电→[55] P_On常通触点使定时器T0001开始20s计时→20s后，[57]T0001常开触点闭合，100. 02线圈被复位→电磁阀YV3关闭；由于[6] W0. 02线圈处于失电，[57] W0. 02常闭触点处于闭合，“SNXT W0. 01”指令执行，转移启动[33]开始的W0. 01步程序，开始下一次自动控制。    ④停止控制。在自动控制过程中，若按下停止按钮SB2→[6]0.01常开触点闭合→[6]W100. 02得电→[6]W100.02自锁触点闭合，锁定供电；[57]W100. 02常闭触点断开，“SNXT W0. 01”指令无法执行，也就无法转移启动[33]开始的W0. 01步程序；[57]W100. 02常开触点闭合，“SNXT W0. 00”指令执行，转移启动[15]开始的W0. 00步程序，在W0. 00步程序中，由于[29]0.00常开触点处于断开（SB1断开引起），“SNXT W0. 01”指令无法执行，无法转移启动[33]开始的W0. 01步程序（自动控制程序）。    (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→[29]1.00常开触点断开，“SNXT W0. 01”指令无法执行，无法转移启动[33]开始的W0. 01步程序（自动控制程序）； [16]1.00常闭触点闭合，接通手动控制程序→按下SB3，1.01常开触点闭合，100. 00线圈得电，电磁阀YV1打开，注入A液体→松开SB3，1.01常闭触点断开，100.00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。