两种液体的混合装置PLC控制系统设计

    设有两种液体A和B在容器内按照一定比例进行混合搅拌，装置结构如图10-1所示。其中SL1、SL2、SL3为液面传感器，当液面淹没时分别输出信号。YV1、YV2、YV3为电磁阀，M为搅拌用电动机。
    图10-1    两种液体混合装置示意图    1．控制要求    (1)初始状态    此时各阀门关闭，容器是空的。    YV1=YV2=YV3=OFF    SL1=SL2=SL3=OFF    M= OFF    (2)启动操作    合上起动开关，开始下列操作：    ①YVl=ON，液体A流入容器，当液面到达SL3时，YV1=OFF, YV2=ON;    ②液体B流入，液面达到SL1时，YV2=OFF，M=ON，开始搅拌（设时间为16 s）。在搅拌期间，为了搅拌的均匀，缩短搅拌时间，要求：正、反转搅拌；    ③混合液体搅拌均匀后，M= OFF，YV3=ON，放出混合液体。    ④当液体下降到SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20 s后容器放空，关闭YV3。(YV3=OFF)完成一个操作周期；    ⑤只要没断开开关，则自动进入下一操作周期。    (3)停止操作    当断开起停开关，待当前混合操作周期结束后，才停止操作，使系统停止于初始状态。    (4)拖动情况    搅拌机由一台三相异步电动机拖动，要求电动机可正、反转，直接起动，自由停机。    2．设计要求    (1)完成控制要求中的控制过程。    (2)搅拌液体时，要求：正、反搅拌交替进行。    (3)在发生突发事件后（如突然停电）整个控制系统能继续突发事件前工作状态工作，也能通过手动使系统回到原始（循环工作前）状态。    (4)作出I/O分配表、PLC的I/O接线图。设计流程图、梯形图、指令表、调试操作板布置图。    (5)编制设计使用说明书。    3．设计过程    (1) I/O分配表（见表10 -1）    在了解了系统工艺要求和控制要求后，首先要做I/O分配，把已知的输入信号和输出信号分配给PLC的指定I/O端子。    表10-1    I/O分配表
   (2) PLC的I/O接线图（见图10 -2）
    图10-2    PLC的I/O接线图    (3)设计梯形图程序    根据控制要求，选择用顺序控制设计两种液体混合装置的系统控制，其步骤如下：    ①A液体流入（对应的Y11=ON），当SL3液面中位传感器动作(X3=ON)，使KV1停止工作( Y11=OFF)。    ②KV2接通(Y12= ON)，B液体流入。当液面达到SL1时(X1= ON)，使KV2停止(Y12= OFF)。    ③此时A、B两种液体已装满，要求搅拌机开始工作，使KM1接通(Y1= ON)，2 s(T1= ON)后，KM1断开，KM2接通(Y2= ON)，（T2= ON）2s后，换为KM2断开，KM1接通。循环4次搅拌结束。    ④打开放出混合液体电磁阀YV3( Y13=ON)，放出混合液体，直到SL2液面低位传感器动作( X2=ON)时计时，(T3=ON)20 s后，使YV3断开(Y13=OFF)完成一个周期。
    根据以上步骤的顺序，可画出顺序控制功能图，如图10 -3所示。    注意：①用顺序控制，可实现当电源突然停止供电后，控制系统停下，但一旦再供电时，程序可按原执行的步骤接下去运行。    ②为了防止意外，设置手动程序。让容器内的液体放出。    (4)设计梯形图    根据两种液体混合装置的顺序控制功能图可画出其梯形图，如图10 -4所示。    (5)指令表（见表10 -2）    表10-2    指令表

    图10 -3    两种液体混合装置顺序控制功能图
    图10 -4    两种液体混合装置控制梯形图    (6)程序调试    把程序输入到PLC内存后，为了检验程序的正确性，需要对程序进行调试。这里介绍实验室模拟调试法。    输入点短接法：    当程序语句较少，输入点较少时，可采用输入点短接法。在本例中，只有5个输入点，具体调试步骤如下：    ①初始状态。5个输入X0、X1、X2、X3、Xl0均为OFF，5个输出Y1、Y2、Y11、Y12、Y13均为OFF。    ②启动操作。将X0与COM短接，短接后不要断开，相当于开关合上，此时Y11指示灯亮，相当于电磁阀YV1打开，液体A流入容器。    ③液面上升到SL2位置，将X2与COM短接，短接后不要断开。相当于液面已淹没液面传感器SL2。    ④液面上升到SL3位置，将X3与COM短接，短接后不要断开。相当于液面已淹没液面传感器SL3。此时Y11指示灯灭。相当于电磁阀YV1关闭，液体A停止流入。而Y12的指示灯亮，相当于电磁阀YV2打开，液体B开始流入容器。    ⑤液面上升到SL1位置，将X1与COM短接不要断开，相当于液面已淹没液面传感器SL1。此时Y12的指示灯灭，相当于电磁阀YV2关闭，液体B停止流入。    ⑥搅拌Y1指示灯亮，相当于搅拌机开始正向运行。2s后，Y2指示灯亮，（Y1指示灯灭）反复4次后，（共16 s）Y13指示灯亮（Y1、Y2均灭）。表示搅拌机停止工作。    ⑦液面下降，Y13指示灯亮，相当于YV3放混合液体电磁阀门打开，开始排放混合液体。将X1与COM短接线断开，相当于液面低于SL1位置。再把X3与COM短接线断，相当于液面低于SL3位置。    ⑧液面下降低于SL2位置，将X2与COM断开。表示开始排放剩余液体，20 s后，Y13指示灯灭，相当于混合液体排放完毕，电磁阀YV3关闭。此时Y11指示灯亮，表示液体A重新流入容器，开始下一个工作周期。    ⑨停止工作。将X0与COM断开，等到Y13指示灯灭后。系统不能进行下一周期工作。    (7)操作板面布置    为了监控两种液体的混合装置控制系统的工作情况，在电源回路中安装HL0为电源指示灯。在Y11、Y12、Y13输出的电磁阀线圈回路中分别装三个指示灯HL1、HL2、HL3。操作板面布置如图10 -5所示。
    图10 -5    操作板面布置    (8)编制设计使用说明书。包括使用说明和设计小结（略）