可编程控制器控制系统的设计举例

5.5　可编程控制器控制系统的设计举例

在工业现场控制中，物料的混合操作是一些企业关键的生产环节，多种液体按一定比例的混合是物料混合的一种典型形式，像饮料的生产、白酒的勾兑、农药的配比等，有两种、三种或多种液体混合后进行搅拌，有些设备还配有加热控制等。

图5-33为三种液体自动混合装置示意图。图中L₁、L₂、L₃为液位传感器，液体淹没时接通，液体的流入和混合液体的流出分别由电磁阀YV₁、YV₂、YV₃、YV₄控制，M为搅拌电机，H为加热器电炉，T为温度传感器（此为开关量）。

1）控制要求

初始时，容器为空，YV₁、YV₂、YV₃、YV₄电磁阀和搅拌电机M均为OFF，液位传感器L₁、L₂、L₃及温度传感器T亦为OFF。按下启动按钮，开始液体自动混合操作。

（1）电磁阀YV₁、YV₂开启，液体A和液体B开始注入容器，当液位达到L₂时，L₂为ON，关闭阀YV₁、YV₂，同时开启电磁阀YV₃，注入液体C。

（2）当液位达到L₁时，关闭阀门YV₃，搅拌电机M启动开始搅拌。

（3）经10s搅匀后，关闭电机M停止搅拌，接通加热器H开始加热。

（4）当混合液体温度达到某一指定值时，温度传感器T为ON，H为OFF，停止加热，使电磁阀YV₄为ON，开始放出混合液体。

（5）再经15s后，容器放空，Y4为OFF，开始下一周期。

当按下停止按钮后，等当前的混合操作处理完毕，停止操作，停在初始状态。

图5-33　液体混合装置示意

2）PLC选型与I/O地址分配

系统的输入信号有：启动停止按钮各1个，开关型液位传感器3个，开关型温度传感器1个，共6个输入信号；系统的输出信号有：电磁阀4个，搅拌电机M的驱动接触器1个，加热器的驱动接触器1个，共6个输出信号。考虑到留有一定的裕量，可选用三菱FX_2N 16MR 001型PLC（亦可选用FX_0S、FX_0N系列），它有8个输入点、8个输出点，交流供电，继电器输出，可满足本例的要求。PLC的I/O地址分配表如表5-3所示。

表5-3　I/O地址分配表

由I/O地址分配表可绘制出如图5-34所示的I/O接线图。

3）程序设计

根据该液体混合装置的控制要求，液体自动混合的过程，从进料→混合→加热→放料等过程实际上是一个按一定顺序操作的控制过程，并考虑到各个执行机构动作的转换条件，可绘制出其顺序功能图SFC，如图5-35所示。从中可以看出，这是一个典型的步进控制，可使用步进梯形指令STL的编程方法来实现该液体混合装置的控制功能，其STL梯形图如图5-36所示，相应的语句表程序此处省略。亦可根据前面第5.3.4节叙述的其他顺序控制设计法来设计，如果适当修改控制要求，顺序功能图也会发生相应的变化，感兴趣的读者可以试一试。

图5-34　I/O接线图

图5-35　顺序功能图SFC

图5-36　STL梯形图