物料混合釜CP1H系列PLC控制系统设计

    物料混合是化工生产中的典型单元操作，混合流程的控制是严格的顺序控制问题，混合釜及其控制装置结构示意图如图5-11所示。    图5-11中，H、I、L为液位传感器，且液位淹没时为ON。X1、X2、X3为电磁阀，M为搅拌电动机。
    图5-11    混合釜及其控制装置结构示意图    （一）控制要求    1．初始状态    混合釜是空的，各个阀门关闭，即X1、X2和X3均为OFF，传感器H、I和L均为OFF，搅拌电动机M为OFF。    2．起动操作    按一下“起动”按钮，混合釜开始按下列规律运行：    1)电磁阀X1打开，液体A流入容器。当液位到达I时，液位传感器I导通，此时关闭电磁阀X1，同时打开电磁阀X2，即停止注入液体A，开始注入液体B。   2)当液位到达H时，液位传感器H导通，此时关闭电磁阀X2，停止注入液体B，同时起动电动机M搅拌，开始混合过程。    3)5 min后停止搅拌，此时接通电磁阀X3，开始排放混合液体。    4)当液体到达L时（液位传感器L的状态从ON转OFF），再经过10s后，容器放空，此时关闭电磁阀X3。重新开始下一个周期。    3．停止操作    按一下“停止”按钮后，在当前的混合操作处理完毕后，才停止操作，即停在初始状态上。    （二）控制系统设计    1．系统配置    (1)基本设备包括图5-11中所示的传感器、电磁阀和搅拌电动机。    (2)I/O分配本系统选取欧姆龙CP1H- XA40DR-A型PLC为控制器，其I/O分配见表5-3，I/O接线如图5-12所示。    表5-3    I/O分配
    2．PLC应用程序程序设计    本例控制任务较简单，且混合过程为严格的顺序控制，可以采用经验设计法或顺序功能图法来设计梯形图。    (1)经验设计法根据混合流程的控制功能，首先选择典型的控制电路，由于所选择的电路通常不能完全满足实际控制的要求，因此应对其进行组合、修改，以满足混合进程的控制要求。    本例中电磁阀的控制应选择起保停电路。又由于3个液位传感器的作用非常重要，它们决定了整个混合的进程，而液位的波动可能导致信号的误报，因此在用经验法编程时，需借鉴由输入信号上升沿或下降沿触发的单稳态典型电路。该典型电路的工作时序图如图5-13所示。梯形图参考程序分别如图5-14a、b所示。
    图5-12    混合流程控制器(CP1H PLC) I/O接线
    图5-13    上升沿、下降沿触发单稳态时序图
    图5-14    上升沿、下降沿触发单稳态时序图    a)梯形图参考程序1；b）梯形图参考程序2    利用起保停电路可以解决电磁阀X1、X2和X3的控制：以上述单稳态典型电路为基础，可以解决搅拌电动机定时控制和混合的终止。    带程序注释的混合流程PLC控制梯形图如图5-15所示。

    图5-15    带程序注释的混合流程PLC控制梯形图    本例采用经验设计法编程，可以借鉴起保停电路和上升沿或下降沿触发的单稳态电路。    (2)顺序功能图法根据混合过程的控制要求，并考虑到各执行机构的转步条件，画出顺序功能图，如图5-16所示。    从图5-16中不难看出，这是一种典型的步进控制，技术人员可以利用步指令自行编程。
    图5-16    混合过程顺序功能图