5.2 液體混合裝置的PLC控制系統開發實例

5.2.1 明確系統控制要求

兩種液體混合裝置如圖5-7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為攪拌電動機，通過驅動攪拌部件旋轉使A、B液體充分混合均勻。

液體混合裝置控制要求如下：

①裝置的容器初始狀態應為空的，三個電磁閥都關閉，電動機M停轉。按下啟動按鈕，YV1電磁閥打開，注入A液體，當A液體的液位達到M位置時，YV1關閉；然后YV2電磁閥打開，注入B液體，當B液體的液位達到H位置時，YV2關閉；接著電動機M開始運轉攪拌20s，而后YV3電磁閥打開，C液體（A、B混合液）流出，當C液體的液位下降到L位置時，開始20s計時，在此期間C液體全部流出，20s后YV3關閉，一個完整的周期完成。以后自動重復上述過程。

②當按下停止按鈕后，裝置要完成一個周期才停止。

③可以用手動方式控制A、B液體的注入和C液體的流出，也可以手動控制攪拌電動機的運轉。

5.2.2 確定輸入/輸出設備并分配合適的I/O端子

液體混合裝置控制采用的輸入/輸出設備和對應的PLC端子如表5-1所示。

5.2.3 繪制PLC控制電路圖

圖5-8為液體混合裝置的PLC控制電路圖。

5.2.4 編寫PLC控制程序

1.繪制狀態轉移圖

在編寫較復雜的步進程序時，建議先繪制狀態轉移圖，再對照狀態轉移圖的框架繪制梯形圖。圖5-9為液體混合裝置控制的狀態轉移圖。

2.編寫梯形圖程序

啟動三菱PLC編程軟件，按狀態轉移圖編寫梯形圖程序，編寫完成的液體混合裝置控制梯形圖如圖5-10所示，該程序使用三菱FXGP/WIN-C軟件編寫，也可以用三菱GX Developer軟件編寫，但要注意步進指令使用方式與FXGP/WIN-C軟件有所不同，具體區別可參見圖5-4。

5.2.5 詳解硬件電路和梯形圖的工作原理

下面結合圖5-8控制電路圖和圖5-10梯形圖來說明液體混合裝置的工作原理。

液體混合裝置有自動和手動兩種控制方式，由開關QS來決定（QS閉合：自動控制；QS斷開：手動控制）。要讓裝置工作在自動控制方式，除開關QS應閉合外，裝置還須滿足自動控制的初始條件（又稱原點條件），否則系統將無法進入自動控制方式。裝置的原點條件是L、M、H液位傳感器的開關SQ1、SQ2、SQ3均斷開，電磁閥YV1、YV2、YV3均關閉，電動機M停轉。

1.檢測原點條件

圖5-10梯形圖中的第0梯級程序用來檢測原點條件（或稱初始條件）。在自動控制工作前，若裝置中的C液體位置高于傳感器L→SQ1閉合→X002常閉觸點斷開，或Y001～Y004常閉觸點斷開（由Y000～Y003線圈得電引起，電磁閥YV1、YV2、YV3和電動機M會因此得電工作），均會使輔助繼電器M0線圈無法得電，第16梯級中的M0常開觸點斷開，無法對狀態繼電器S20置位，第35梯級S20常開觸點斷開，S21無法置位，這樣會依次使S21、S22、S23、S24常開觸點無法閉合，裝置無法進入自動控制狀態。

如果是因為C液體未排完而使裝置不滿足自動控制的原點條件，可手動操作SB5按鈕，使X013常開觸點閉合，Y003線圈得電，接觸器KM3線圈得電，KM3觸點閉合接通電磁閥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，X002常閉觸點閉合，M0線圈得電，從而滿足自動控制所需的原點條件。

2.自動控制過程

在啟動自動控制前，需要做一些準備工作，包括操作準備和程序準備。

①操作準備：將手動/自動切換開關QS閉合，選擇自動控制方式，圖5-10中第16梯級中的X010常開觸點閉合，為接通自動控制程序段做準備，第22梯級中的X010常閉觸點斷開，切斷手動控制程序段。

②程序準備：在啟動自動控制前，第0梯級程序會檢測原點條件，若滿足原點條件，則輔助繼電器線圈M0得電，第16梯級中的M0常開觸點閉合，為接通自動控制程序段做準備。另外，當程序運行到M8002（觸點利用型輔助繼電器，只有觸點沒有線圈）時，M8002自動接通一個掃描周期，“SET S0”指令執行，將狀態繼電器S0置位，第16梯級中的S0常開觸點閉合，也為接通自動控制程序段做準備。

③啟動自動控制：按下啟動按鈕SB1→[16]X000常開觸點閉合→狀態繼電器S20置位→[35]S20常開觸點閉合→Y001線圈得電→Y1端子內部硬觸點閉合→KM1線圈得電→主電路中KM1主觸點閉合（圖5-8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A液體高度到達液位傳感器M位置時，傳感器開關SQ2閉合→[37]X003常開觸點閉合→狀態繼電器S21置位→[40]S21常開觸點閉合，同時S20自動復位，[35]S20觸點斷開→Y002線圈得電，Y001線圈失電→電磁閥YV2閥門打開，注入B液體→當B液體高度到達液位傳感器H位置時，傳感器開關SQ3閉合→[42]X004常開觸點閉合→狀態繼電器S22置位→[45]S22常開觸點閉合，同時S21自動復位，[40]S21觸點斷開→Y004線圈得電，Y002線圈失電→攪拌電動機M運轉，同時定時器T0開始20s計時→20s后，定時器T0動作→[50]T0常開觸點閉合→狀態繼電器S23置位→[53]S23常開觸點閉合→Y003線圈被置位→電磁閥YV3打開，C液體流出→當液體下降到液位傳感器L位置時，傳感器開關SQ1斷開→[10]X002常開觸點斷開（在液體高于L位置時SQ1處于閉合狀態）→下降沿脈沖會為繼電器M1線圈接通一個掃描周期→[55]M1常開觸點閉合→狀態繼電器S24置位→[58]S24常開觸點閉合，同時[53]S23觸點斷開，由于Y003線圈是置位得電，故不會失電→[58]S24常開觸點閉合后，定時器T1開始20s計時→20s后，[62]T1常開觸點閉合，Y003線圈被復位→電磁閥YV3關閉，與此同時，S20線圈得電，[35]S20常開觸點閉合，開始下一次自動控制。

④停止控制：在自動控制過程中，若按下停止按鈕SB2→[6]X001常開觸點閉合→[6]輔助繼電器M2得電→[7]M2自鎖觸點閉合，鎖定供電；[68]M2常閉觸點斷開，狀態繼電器S20無法得電，[16]S20常開觸點斷開；[64]M2常開觸點閉合，當程序運行到[64]時，T1閉合，狀態繼電器S0得電，[16]S0常開觸點閉合，但由于常開觸點X000處于斷開（SB1斷開）狀態，狀態繼電器S20無法置位，[35]S20常開觸點處于斷開狀態，自動控制程序段無法運行。

3.手動控制過程

將手動/自動切換開關QS斷開，選擇手動控制方式→[16]X010常開觸點斷開，狀態繼電器S20無法置位，[35]S20常開觸點斷開，無法進入自動控制；[22]X010常閉觸點閉合，接通手動控制程序→按下SB3，X011常開觸點閉合，Y001線圈得電，電磁閥YV1打開，注入A液體→松開SB3，X011常閉觸點斷開，Y001線圈失電，電磁閥YV1關閉，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。