PLC解析法编程在液体混合装置中的应用案例

    【例7-8】  有一用于使用两种液体进行混合的装置，见图7-17。控制要求是：起始状态容器是空的，三个阀门(X1、X2、X3)均关闭，搅拌电机M不工作，液面传感器L、I、H也处于OFF状态。起动操作后，先是X1阀门打开，液体A流入容器。当达到I时，I变为ON，使X1阀门关闭，同时X2打开，使液体B流入。当液面到达H时，H变为ON，X2阀门关闭，并起动搅拌电机M，对两种液体进行搅拌，搅拌10s后，搅拌电机M停止工作，同时打开阀门X3，把混合液放出，直到L传感器变为OFF，且再过2s，阀门X3关闭，并又开始新的周期。若要停止操作，可按停车按钮，待完成一个工作循环后，停止工作。

    图7-17    两种液体混合装置

    【解】  (1)评估控制任务

    该控制系统输入点有SB1、SB2、H、I、L，输出点有X1、X2、X3、M，I/O总点数为9点。控制工艺不是太复杂，但此类生产工艺需经常变动，并要求控制系统有扩展功能。为避免损失，对系统的可靠性、抗干扰能力要求较高。经综合分析，采用PLC控制系统。

   (2) PLC机型选择

    该控制系统开关量输入共有5个，分别为启动按钮SB1、停止按钮SB2、液面传感器H、液面传感器I、液面传感器L，电压全部为交流220V；开关量输出共有4个，分别为阀门X1、阀门X2、阀门X3、搅拌电机M，所需驱动功率不大，不用考虑输出功率的扩展。无模拟量输入、输出，不需要模拟量输入、输出模块。经综合分析，选择ORMON公司的CQM1型PLC，输入模块选择CQM1-IA221、输出模块选择CQM1-OA221。电源模块选择CQM1-CPU11。

   (3)系统设计

   1)硬件设计。

    ①I/O设备的I/O分配见表7-1。

    表7-1    例7-8 I/O设备的I/O表分配

    ②PLC外部接线图如图7-18所示。

    图7-18    例7-8硬件外部接线图

   2)软件设计过程。

    ①通道分配。

    输入：

   SB1：00000

   SB2：00001

    H：00002

    I：00003

    1：00004

    输出：

   X1：10000

   X2：10001

   X3：10002

    M：10003

    时间继电器：

    搅拌定时：TIM000

    排放延时：TIM001

    ②列通电表。

    对原始通电表进行检查知：

   X1起动主要靠00000信号，其他X1为OFF的节拍均无此信号，所以，不存在相混。但是，第二循环及以后的循环，无Q信号，应使X1起动，这可用T001帮忙。这相当于把1、10节拍合并。X1断电，其信号为I，其他ON节拍也无此信号，故也不存在相混。

   X2于第4节拍工作，其他节拍都不工作。第4节拍时I、L均为ON，而H为OFF。这种情况还出现在第7节拍。但第7节拍时X3为ON，而第4节拍时X3为OFF，因此可把第4与第7节拍的逻辑条件区分开。故对X2而言，唯一性原则也满足。

    X3于第6节拍起动，它用的信号为T000，是唯一的。其断电于第10节拍，用的信号为T000也是唯一的。

    M于第5节拍工作，这时H为ON。第6节拍也是这个情况。但两者可用T000区分开，故M也不存在相混。

   T000靠H为ON起动，是唯一的。

   T001靠X3为ON且L为OFF起动，也是唯一的。

    这样，通电表的唯一性设计后，原始通电表不变。

    停车按钮SB2的输入是随机的，但它输入后可对其进行记忆(中间继电器01600)，并靠记忆的信号去“切断”T000与X1的联系，即可达到目的。其在通电表中的表示略。通电表见表7-2。

    ③列逻辑表达式。

    对X1：起动电路为00000+·T001;其保持电路应为·10000。

    对X2：保持电路不用，起动电路用作工作电路，应为00003··0002。

    对X3：起动电路为T000；其保持电路为·10002。

    对M：其保持电路不用，起动电路即为工作电路，为00002·

    对T000：工作电路为00002。

    对T001：工作电路为10002·。

    表7-2    例7-8通电表

    对停车电路01600：其起动电路为00001；保持电路为·01600。

    这样，完整的逻辑表达式为：

   10000=00000+·T001+·10000

   10001= 00003··

   10002= T000+·10002

   10003=00002·

   T000= 00002

   T001=10002·

   01600=00001+·101600

    ④画梯形图，如图7-19所示。

    图7-19为用经验分析法设计的梯形图。根据系统的控制要求及I/O通道分配情况，采用一些中间继电器实现控制要求。在设计中，首先对输入信号进行微分处理。在初始状态，各继电器均为OFF，按启动按钮00000后，使中间继电器01615旨为ON，为电路循环工作做准备；同时01600使10000为ON并保持。当液位到达I时，01603使10000复位，同时使10001为ON，放入液体B；当液位到达H时，01602使10001复位，同时使10003为ON，自动搅拌电机M启动，定时10s后，T000使10002为ON，打开X3，放出混合液体，待液位下降到L时，L从ON变为OFF，下沿微分指令DIFD使01604为ON一个扫描周期，从而使01614为ON并保持，启动定时器TIM001，2s后，T001常开接点接通10000的循环启动回路，进入下一个操作周期。

    图7-19    经验法设计的例7-8梯形图

    图7-20    解析法设计的例7-8梯形图

    当按下停止按钮时，01601使0161 5为OFF，待混合液体放完后，T001不能使10000为ON，系统执行完本周期的操作后，停留在初始状态。

    图7-20为用解析法设计的例7-8梯形图。