基于CPM2A系列PLC的液体混合装置控制系统设计

    1．应用背景与需求分析

    物料的混合操作是一些工厂关键的或不可缺少的环节。对物料混合装置的要求是物料的混合质量高、生产效率和自动化程度高、适应范围广、抗恶劣工作环境等。采用PLC对物料混合装置进行控制，来满足这些要求，因此多种物料混合装置PLC控制具有广泛的应用。

    多种液体按一定比例的混合是物料混合的一种典型形式。本例以两种液体的混合装置为例，说明PLC在其中的应用。

    2．液体混合装置PLC控制系统设计

   (1)工艺过程分析

    图12-11所示为一个液体混合装置的工作示意图。用于将两种液体按一定比例进行充分混合。装置的工作过程如下：

    图12-11    液体混合装置示意图

   [1]按起动按钮SB1后，电磁阀YV1通电    打开，液体A流入容器。

   [2]当液位高度到达I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭，而电磁阀YV2

    通电打开。液体B流入容器。

   [3]当液位高度到达H时，液位传感器H接通，这时电磁阀YV2断电关闭，同时起动电动

    机M搅拌。

   [4] 1min后，电动机M停止搅拌，这时电磁阀YV3通电打开，放出混合后的液体到下一道工序。

   [5]当液位高度下降到L后，再延时2s，使电磁阀YV3断电关闭，并自动开始新的工作周期。

   [6]当按下停机按钮SB2时，要求不要立即停止工作，而是将停机信号记忆下来，直到完

    成一个工作循环时才停止工作。

   (2) PLC的选型与I/O分配

    系统的输入信号有2个按钮和3个液位传感器，共5个输入信号；系统的输出信号有3个电磁阀和1个电动机接触器，共4个输出点。考虑到留有15%的备用点，可选用欧姆龙的CPM2A-20CDR-A，它有12个输入点、8个输出点，交流供电，满足本例的要求。PLC的输入/输出端子分配如表12-6所示。

    表12-6   I/O地址分配表

   (3)控制梯形图设计

    根据该液体混合装置的控制要求，并考虑到各个执行机构动作的转移条件，可画出起控制流程图，如图12-12所示。可以看出，这是一种典型的步进控制，可以用移位寄存器指令( SFT)很方便地实现步进控制。

    根据流程图可以写出控制系统的梯形图程序，如图12-13所示。

    程序说明如下：

    ·考虑到移位寄存器的移位脉冲用窄脉冲较为合适，所以将各起动按钮信号和各液位传感

    器信号用微分指令均转换成窄脉冲。

    ·按下起动按钮时，用MOV指令将移位寄存器通道的最低值HR 000置“1”，并由该位控

    制输出继电器01001接通，使外接的YV1电磁阀通电打开，液体A流入容器。在按下起

    动按钮的同时，保持继电器HR 0100接通并锁存。

    ·当液位高度上升到位置I时，液位传感器I闭合，输入继电器00003接通，其上升沿经微

    分后使20100接通一个扫描周期，而20100就作为移位寄存器的移位脉冲，使HR 00通

    道中的各位依次移一位，即HR 0001 =1。由于移位寄存器的输入端逻辑位25314，这是

    始终保持OFF的特殊功能寄存器，从而保证每次移位时均是“0”移入HR 00通道的最

    低位。这时输出继电器01001断开使YV1电磁阀断电，而HR 0001 =1控制输出继电器

   01002接通，使外接的YV2电磁阀通电打开，液体B流入容器。

    ·当液位高度到达I时，输入继电器00003接通，起上升沿经微分后时20100又接通一个扫

    描周期，使移位寄存器通道HR 00中的各位再移一位，即HR 0002 =1，此时输出继电器

   01002断开时YV2电磁阀断电，而输出继电器01000接通，使外接的接触器KM线圈通

    电，电动机起动运转，同时内部定时器TIM000开始定时。

    ·当定时器TIM000定时到60s时，其常开触电闭合使20100接通，移位寄存器通道HR00

    中各位再移一位，即HR 0003 =1，此时输出继电器01000断开使KM接触器线圈断电，

    电动机停转，而输出继电器01003接通，使外接的YV3电磁阀通电，混合后的液体排放

    到下道工序去。

    图12-12    液体混合装置控制流程图

    图12-13    液体混合装置控制梯形图

    ·当液位下降到传感器位置I以下时，液位传感器I断开，输入继电器00004断开，经

    下降沿微分后使20100接通一个扫描周期，移位寄存器HR 00中的各位再移动一位，

    即HR 0004 =1，它一方面控制YV3电磁阀继续通电，同时使内部定时器TIM001开始

    定时。

    ·当定时器TIM001定时2s时间到时，其常开触电闭合使20100接通，移位寄存器通道HR

   00中的各位再移动一位，即HR0005 =1，此时输出继电器01003断开使YV3电磁阀断

    电，完成一个循环的工作。同时，HR 0005接点闭合使MOV指令被执行，将移位寄存器

    通道的最低位HR 000置“1”，从而又开始了新的循环。

    ·当按下停转按钮SB2时，输入继电器00001接通，时保持继电器HR 0100复位，HR 0100的

    常开触点断开。因此，在液体放完、定时器TIM001的延时时间到时，不再接通内部继电器

   20100，而是执行MOV指令，将移位寄存器通道HR 00全部清“0”，时整机停止工作。

   (4)系统初始检查

    控制系统程序编写检查完成后，将所有输入、输出设备连接到PLC相应的I/O端口上，检查确保电源及I/O正确连接。

   (5)系统测试

    ·电源：检查CPM2A的电源电压和端子连接；检查I/O设备的电源电压和端子连接；接通

    电源并检查“PWR”指示灯亮否；用编程器将CPM2A置于PROGRAM方式。

    ·I/O接线检查：当CPM2A在PROGRAM方式时，用强制置位和强制复位操作使输出位置

   ON检查输出接线；用CPM2A的输入指示灯或编程器的监视操作检查输入接线。

    ·测试运行：用编程器将CPM2A置于RUN或MONITOR方式并检查“RUN”指示灯亮否；

    用强制置位/复位操作检查操作的顺序。

    ·程序调试：将被检测出的任何编程错误改正。

    ·保存程序：将编译好的程序保存到EPROM等设备。