兩種液體混合裝置如圖5-5所示，YV1、YV2分別為A、B液體注入控制電磁閥，電磁閥線圈通電時(shí)打開，液體可以流入，YV3為C液體流出控制電磁閥，H、M、L分別為高、中、低液位傳感器，M為攪拌電動(dòng)機(jī)，通過驅(qū)動(dòng)攪拌部件旋轉(zhuǎn)使A、B液體充分混合均勻。

 

圖5-5 兩種液體混合裝置

液體混合裝置控制要求如下。

①裝置的容器初始狀態(tài)應(yīng)為空的，三個(gè)電磁閥都關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)。按下啟動(dòng)按鈕，YV1電磁閥打開，注入A液體，當(dāng)A液體的液位達(dá)到M位置時(shí)，YV1關(guān)閉；然后YV2電磁閥打開，注入B液體，當(dāng)B液體的液位達(dá)到H位置時(shí)，YV2關(guān)閉；接著電動(dòng)機(jī)M開始運(yùn)轉(zhuǎn)攪拌20s，然后YV3電磁閥打開，C液體（A、B混合液）流出，當(dāng)C液體的液位下降到L位置時(shí)，開始20s計(jì)時(shí)，在此期間C液體全部流出，20s后YV3關(guān)閉，一個(gè)完整的周期完成。以后自動(dòng)重復(fù)上述過程。

②當(dāng)按下停止按鈕后，裝置要完成一個(gè)周期才停止。

③可以用手動(dòng)方式控制A、B液體的注入和C液體的流出，也可以手動(dòng)控制攪拌電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

確定輸入/輸出設(shè)備，并為其分配合適的I/O端子

液體混合裝置控制采用的輸入/輸出設(shè)備和對(duì)應(yīng)的PLC端子見表5-2。

表5-2 液體混合裝置控制采用的輸入/輸出設(shè)備和對(duì)應(yīng)的PLC端子

 

 

繪制控制線路圖

圖5-6所示為液體混合裝置的PLC控制線路圖。

 

圖5-6 液體混合裝置的PLC控制線路圖

編寫PLC控制程序

1）繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

在編寫較復(fù)雜的步進(jìn)程序時(shí)，建議先繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再按狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的框架繪制梯形圖。STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件不具備狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖繪制功能，因此可采用手工或借助一般的圖形軟件繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

圖5-7所示為液體混合裝置控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

 

圖5-7 液體混合裝置控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2）繪制梯形圖

啟動(dòng)編程軟件，按照?qǐng)D5-7所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編寫梯形圖程序，如圖5-8所示。

下面對(duì)照?qǐng)D5-6所示控制線路來說明圖5-8所示梯形圖的工作原理。

液體混合裝置有自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式，它由開關(guān)QS來決定（QS閉合——自動(dòng)控制；QS斷開——手動(dòng)控制）。要讓裝置工作在自動(dòng)控制方式，除了開關(guān)QS應(yīng)閉合外，裝置還須滿足自動(dòng)控制的初始條件（又稱原點(diǎn)條件），否則系統(tǒng)將無法進(jìn)入自動(dòng)控制方式。裝置的原點(diǎn)條件是L、M、H液位傳感器的開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3均斷開，電磁閥YV1、YV2、YV3均關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)。

（1）檢測(cè)原點(diǎn)條件。

圖5-8所示梯形圖中的［1］程序用來檢測(cè)原點(diǎn)條件（或稱初始條件）。在啟動(dòng)自動(dòng)控制前，若裝置中的液體未排完，或者電磁閥YV1、YV2、YV3和電動(dòng)機(jī)M有一個(gè)或多個(gè)處于得電工作狀態(tài)，即不滿足原點(diǎn)條件，系統(tǒng)將無法進(jìn)入自動(dòng)控制工作狀態(tài)。

程序檢測(cè)原點(diǎn)條件的方法：若裝置中的C液體位置高于傳感器L→SQ1閉合→［1］I0.2常閉觸點(diǎn)斷開，M0.0線圈無法得電；或者某原因讓Q0.0～Q0.3線圈中的一個(gè)或多個(gè)處于得電狀態(tài)，會(huì)使電磁閥YV1、YV2、YV3或電動(dòng)機(jī)M處于通電工作狀態(tài)，同時(shí)會(huì)使Q0.0～Q0.3常閉觸點(diǎn)斷開而讓M0.0線圈無法得電；［6］M0.0常開觸點(diǎn)斷開，無法對(duì)狀態(tài)繼電器S0.1置位，也就不會(huì)轉(zhuǎn)移執(zhí)行從S0.1程序段開始的自動(dòng)控制程序。

如果是因?yàn)镃液體未排完而使裝置不滿足自動(dòng)控制的原點(diǎn)條件，可手工操作SB5按鈕，使［7］I1.3常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2線圈得電，接觸器KM3線圈得電，KM3觸點(diǎn)（圖5-6中未畫出）閉合，接通電磁閥YV3線圈電源，YV3打開，將C液體從裝置容器中放完，液位傳感器L的SQ1斷開，［1］I0.2常閉觸點(diǎn)閉合，M0.0線圈得電，從而滿足自動(dòng)控制所需的原點(diǎn)條件。

 

 

圖5-8 液體混合裝置控制梯形圖程序

（2）自動(dòng)控制過程。

在啟動(dòng)自動(dòng)控制前，需要做一些準(zhǔn)備工作，包括操作準(zhǔn)備和程序準(zhǔn)備。

①操作準(zhǔn)備：將手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)QS閉合，選擇自動(dòng)控制方式，圖5-8 中［6］I1.0常開觸點(diǎn)閉合，為接通自動(dòng)控制程序段做準(zhǔn)備；［7］I1.0常閉觸點(diǎn)斷開，切斷手動(dòng)控制程序段。

②程序準(zhǔn)備：在啟動(dòng)自動(dòng)控制前，［1］程序會(huì)檢測(cè)原點(diǎn)條件，若滿足原點(diǎn)條件，則輔助繼電器線圈M0.0得電，［6］M0.0常開觸點(diǎn)閉合，為接通自動(dòng)控制程序段做準(zhǔn)備。另外，在PLC剛啟動(dòng)時(shí)，［4］SM0.1觸點(diǎn)自動(dòng)接通一個(gè)掃描周期，“S S0.0， 1”指令執(zhí)行，將狀態(tài)繼電器S0.0置位，使程序轉(zhuǎn)移至S0.0程序段，也為接通自動(dòng)控制程序段做準(zhǔn)備。

③啟動(dòng)自動(dòng)控制：按下啟動(dòng)按鈕SB1→［6］I0.0常開觸點(diǎn)閉合→執(zhí)行“SCRT S0.1”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.1程序段→由于［10］SM0.0觸點(diǎn)在S0.1程序段運(yùn)行期間始終閉合，Q0.0線圈得電→Q0.0端子內(nèi)硬觸點(diǎn)閉合→KM1線圈得電→主電路中KM1主觸點(diǎn)閉合（圖5-6中未畫出主電路部分）→電磁閥YV1線圈通電，閥門打開，注入A液體→當(dāng)A液體高度到達(dá)液位傳感器M位置時(shí)，傳感器開關(guān)SQ2閉合→［10］I0.3常開觸點(diǎn)閉合→執(zhí)行“SCRT S0.2”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.2程序段（同時(shí)S0.1程序段復(fù)位）→由于［13］SM0.0觸點(diǎn)在S0.2程序段運(yùn)行期間始終閉合，Q0.1線圈得電，S0.1程序段復(fù)位使Q0.0線圈失電→Q0.0線圈失電使電磁閥YV1閥門關(guān)閉，Q0.1線圈得電使電磁閥YV2閥門打開，注入B液體→當(dāng)B液體高度到達(dá)液位傳感器H位置時(shí)，傳感器開關(guān)SQ3閉合→［13］I0.4常開觸點(diǎn)閉合→執(zhí)行“SCRT S0.3”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.3程序段→［16］常ON觸點(diǎn)SM0.0使Q0.3線圈得電→攪拌電動(dòng)機(jī)M運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)定時(shí)器T50開始20s計(jì)時(shí)→20s后，定時(shí)器T50動(dòng)作→［16］T50常開觸點(diǎn)閉合→執(zhí)行“SCRT S0.4”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.4程序段→［19］常ON觸點(diǎn)SM0.0使Q0.2線圈被置位→電磁閥YV3打開，C液體流出→當(dāng)液體下降到液位傳感器L位置時(shí)，傳感器開關(guān)SQ1斷開→［3］I0.2常開觸點(diǎn)斷開（在液體高于L位置時(shí)SQ1處于閉合狀態(tài)），產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖→下降沿脈沖觸點(diǎn)為繼電器M0.1線圈接通一個(gè)掃描周期→［19］M0.1常開觸點(diǎn)閉合→執(zhí)行“SCRT S0.5”指令，程序轉(zhuǎn)移至S0.5程序段，由于Q0.2線圈是置位得電，故程序轉(zhuǎn)移時(shí)Q0.2線圈不會(huì)失電→［22］常ON觸點(diǎn)SM0.0使定時(shí)器T51開始20s計(jì)時(shí)→20s后，［22］T51常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2線圈復(fù)位→電磁閥YV3關(guān)閉；與此同時(shí)，S0.1線圈得電，［9］ S0.1程序段激活，開始下一次自動(dòng)控制。

x 停止控制：在自動(dòng)控制過程中，若按下停止按鈕SB2→［2］I0.1常開觸點(diǎn)閉合→輔助繼電器M0.2得電→M0.2自鎖觸點(diǎn)閉合，鎖定供電；［22］M0.2常閉觸點(diǎn)斷開，狀態(tài)繼電器S0.1無法得電，［9］S0.1程序段無法運(yùn)行；［22］M0.2常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)程序運(yùn)行到［22］時(shí)，T51常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)繼電器S0.0得電，［5］S0.0程序段運(yùn)行，但由于常開觸點(diǎn)I0.0處于斷開（SB1斷開）狀態(tài)，狀態(tài)繼電器S0.1無法置位，無法轉(zhuǎn)移到S0.1程序段，自動(dòng)控制程序部分無法運(yùn)行。

（3）手動(dòng)控制過程。

將手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)QS斷開，選擇手動(dòng)控制方式→［6］I1.0常開觸點(diǎn)斷開，狀態(tài)繼電器S0.1無法置位，無法轉(zhuǎn)移到S0.1程序段，即無法進(jìn)入自動(dòng)控制程序；［7］I1.0常閉觸點(diǎn)閉合，接通手動(dòng)控制程序→按下SB3，I1.1常開觸點(diǎn)閉合，Q0.0線圈得電，電磁閥YV1打開，注入A液體→松開SB3，I1.1常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.0線圈失電，電磁閥YV1關(guān)閉，停止注入A液體→按下SB4注入B液體，松開SB4停止注入B液體→按下SB5排出C液體，松開SB5停止排出C液體→按下SB6攪拌液體，松開SB6停止攪拌液體。