三菱可編程控制器在軋鋼廠鐵皮坑水泵順序控制中的應(yīng)用

尹懋鑫

摘要：本文主要介紹了三菱公司的FX1S系列PLC的主要特點(diǎn)，以及它在軋鋼廠鐵皮坑水泵順序工作控制中程序講解。

關(guān)鍵詞：可編程控制器、FX1S、順序控制。

我公司軋鋼廠鐵皮坑水泵一共有三臺(tái)，它們之間根據(jù)時(shí)間順序工作，每次只工作一臺(tái)泵，每臺(tái)泵每天工作8小時(shí)。原來(lái)控制三臺(tái)水泵順序工作的控制是繼電器控制盤(pán)，通過(guò)時(shí)間繼電器來(lái)切換每臺(tái)泵的啟停。由于泵長(zhǎng)時(shí)間的工作，時(shí)間繼電器經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，這就會(huì)造成該啟的泵啟動(dòng)不了，該停止的泵停止不了。給設(shè)備維護(hù)帶來(lái)很多麻煩。同時(shí)繼電器控制的順序工作在控制上靈活性極差，當(dāng)有一個(gè)泵壞了修理時(shí)，另兩臺(tái)泵就無(wú)法順序控制，只能靠人工啟動(dòng)，根據(jù)時(shí)間人為的去停止。工作起來(lái)極為不方便。為了工作上的方便、為了減少設(shè)備維護(hù)量，把原來(lái)的繼電器控制系統(tǒng)改成了三菱PLC的控制系統(tǒng)。三菱PLC采用的是FX1S系列的，下面對(duì)三菱公司FX1S系列的PLC進(jìn)行介紹。

1、三菱公司FX1S系列的可編程控制器介紹

1.1.可編程控制器的基本概念

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱為PLC，是一種用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字式電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用可編程的存儲(chǔ)器作面向用戶指令的內(nèi)部寄存器，完成規(guī)定的功能，如邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等，通過(guò)數(shù)字和模擬的輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或過(guò)程，可編程控制器及其外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)，使它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，并能很容易地達(dá)到人們所期望的目標(biāo)。

1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)

1.2.1速度快，體積更小

盡管可編程控制器的體積已經(jīng)很小，但由于微電子技術(shù)的發(fā)展，電子電路的集成度越來(lái)越高，在體積縮小的同時(shí)，芯片的運(yùn)算速度卻越來(lái)越高。

1.2.2工業(yè)控制技術(shù)的集成

以PLC為核心，向下延伸到遠(yuǎn)程I/O、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、步進(jìn)/伺服系統(tǒng)等。向上擴(kuò)展到人機(jī)界面、上位機(jī)、圖形監(jiān)控軟件、通信等。而同級(jí)、向下、向上的聯(lián)系則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)解決。

1.2.3開(kāi)放性及與主流計(jì)算機(jī)的結(jié)合

所謂開(kāi)放性，體現(xiàn)在制定標(biāo)準(zhǔn)后各合作廠商標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備經(jīng)測(cè)試合格后均可直接掛上網(wǎng)，通信暢通無(wú)阻。

1.2.4仿真軟件開(kāi)發(fā)

為了縮短安裝調(diào)試工期，個(gè)大廠商均推出自己的模擬/虛擬PLC軟件，即仿真的調(diào)試環(huán)境，在用戶程序?qū)懲旰蠹纯蓪⒊绦蛳螺d到模擬/虛擬的PLC中。虛擬的PLC可代替實(shí)際硬件PLC運(yùn)行，程序運(yùn)行情況的監(jiān)控方式與真實(shí)硬件PLC的監(jiān)控方式完全相同。有了這種工具，可實(shí)現(xiàn)無(wú)硬件設(shè)備調(diào)試，調(diào)試可以在辦公/實(shí)驗(yàn)室完成，大大縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工期。

1.2.5實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù)

以Intranet/Internet為平臺(tái)，可通過(guò)電話線和無(wú)線實(shí)現(xiàn)全球化得遠(yuǎn)程服務(wù)，少數(shù)高水平專家可為全球用戶提供技術(shù)支援及服務(wù)。

1.3 FX1S系列可編程控制器的主要特點(diǎn)

1.3.1編程語(yǔ)言

在FX1S系列可編程控制器中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用在圖形畫(huà)面上進(jìn)行階梯符號(hào)作圖的梯形圖編程方式，以及對(duì)應(yīng)機(jī)械動(dòng)作流程進(jìn)行順控設(shè)計(jì)的SFC（順序功能圖）方式。而且，這些程序可相互轉(zhuǎn)換。指令表及梯形圖如果按一定的規(guī)則編寫(xiě)，也可以實(shí)現(xiàn)到SFC圖的逆變換。

1.3.2高速處理

由于可編程控制器內(nèi)的一般計(jì)數(shù)器在掃描周期內(nèi)動(dòng)作，因此其響應(yīng)速度一般為數(shù)10Hz左右。FX1S系列可編程控制器內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器，對(duì)來(lái)自于特定的輸入繼電器的高速脈沖進(jìn)行中斷處理，因此與掃描時(shí)間無(wú)關(guān)，可以進(jìn)行高達(dá)60KHz的計(jì)數(shù)。

在可編程控制器的輸入繼電器中設(shè)置了約10ms的C-R濾波器，以防止輸入信號(hào)的振動(dòng)和噪音的影響。由于輸入繼電器中的X000～X007使用了數(shù)字濾波器，因此可利用可編程控制器的程序改變?yōu)V波值。

1.3.3應(yīng)用指令

基于追求“基本功能、高速處理、便于使用”的規(guī)范理念，F(xiàn)X1S可編程控制器具有數(shù)據(jù)的傳送和比較、四則運(yùn)算及邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)的循環(huán)和移位等基本的應(yīng)用指令，還有輸入輸出刷新、中斷等高速處理指令。

1.3.4鏈接、通信

FX1S可編程控制器之間可一對(duì)一的連接，它們之間可自動(dòng)交換數(shù)據(jù)。

對(duì)于1臺(tái)PC等計(jì)算機(jī)最大可連接16臺(tái)FX1S可編程控制器，從計(jì)算機(jī)直接指定可編程控制器的軟元件，并交換數(shù)據(jù)。

該類軟件是指使計(jì)算機(jī)同F(xiàn)X1S可編程控制器連接，進(jìn)行簡(jiǎn)單地?cái)?shù)據(jù)讀出/寫(xiě)入的基于WINDOWS平臺(tái)的軟件。

2、三菱FX1S系列PLC在軋鋼廠鐵皮坑水泵順序工作控制原理圖

3、對(duì)水泵順序工作控制的PLC程序講解

3.1單動(dòng)控制

當(dāng)單聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到單動(dòng)，X0為0時(shí)。三臺(tái)泵可以通過(guò)各自的啟停轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通過(guò)PLC程序中的X2、X3、X4的輸入狀態(tài)來(lái)啟動(dòng)和停止各自對(duì)應(yīng)的泵Y0、Y1、Y2的運(yùn)行。

3.2聯(lián)動(dòng)控制

3.2.1三臺(tái)泵都沒(méi)有故障的情況

當(dāng)單聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到聯(lián)動(dòng)，X0為1時(shí)。按一下聯(lián)動(dòng)啟停按鈕X1，脈沖信號(hào)。1號(hào)泵開(kāi)始工作，Y0為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)1號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，1號(hào)泵停止工作Y0為OFF。同時(shí)2號(hào)泵開(kāi)始工作，Y1為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)2號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，2號(hào)泵停止工作Y1為OFF。同時(shí)3號(hào)泵開(kāi)始工作，Y2為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)3號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，3號(hào)泵停止工作Y2為OFF。同時(shí)1號(hào)泵開(kāi)始工作。循環(huán)反復(fù)。當(dāng)在按一下聯(lián)動(dòng)啟停按鈕X1，脈沖信號(hào)。所有泵全都停止。

3.2.2假如1號(hào)泵有故障的情況

當(dāng)1號(hào)泵有故障時(shí)，把1號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換一下，讓X4為1，表示1號(hào)泵有故障。這時(shí)當(dāng)單聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到聯(lián)動(dòng)，X0為1時(shí)。按一下聯(lián)動(dòng)啟停按鈕X1，脈沖信號(hào)。2號(hào)泵開(kāi)始工作，Y1為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)2號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，2號(hào)泵停止工作Y1為OFF。同時(shí)3號(hào)泵開(kāi)始工作，Y2為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)3號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，3號(hào)泵停止工作Y2為OFF。同時(shí)2號(hào)泵開(kāi)始工作。循環(huán)反復(fù)。當(dāng)1泵故障處理好后，把1號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換回來(lái)，讓X4為0，表示1號(hào)泵故障已經(jīng)排除。這時(shí)循環(huán)工作的是2臺(tái)泵，當(dāng)3號(hào)泵停止工作的同時(shí)轉(zhuǎn)到1號(hào)泵開(kāi)始工作。然后三臺(tái)泵循環(huán)反復(fù)的工作。

3.2.3假如2號(hào)泵有故障的情況

當(dāng)2號(hào)泵有故障時(shí)，把2號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換一下，讓X5為1，表示2號(hào)泵有故障。這時(shí)當(dāng)單聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到聯(lián)動(dòng)，X0為1時(shí)。按一下聯(lián)動(dòng)啟停按鈕X1，脈沖信號(hào)。1號(hào)泵開(kāi)始工作，Y0為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)1號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，1號(hào)泵停止工作Y0為OFF。同時(shí)3號(hào)泵開(kāi)始工作，Y2為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)3號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，3號(hào)泵停止工作Y2為OFF。同時(shí)1號(hào)泵開(kāi)始工作。循環(huán)反復(fù)。當(dāng)2泵故障處理好后，把2號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換回來(lái)，讓X5為0，表示2號(hào)泵故障已經(jīng)排除。這時(shí)循環(huán)工作的是2臺(tái)泵，當(dāng)1號(hào)泵停止工作的同時(shí)轉(zhuǎn)到2號(hào)泵開(kāi)始工作。然后三臺(tái)泵循環(huán)反復(fù)的工作。

3.2.4假如3號(hào)泵有故障的情況

當(dāng)3號(hào)泵有故障時(shí)，把3號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換一下，讓X6為1，表示3號(hào)泵有故障。這時(shí)當(dāng)單聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到聯(lián)動(dòng)，X0為1時(shí)。按一下聯(lián)動(dòng)啟停按鈕X1，脈沖信號(hào)。1號(hào)泵開(kāi)始工作，Y0為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)1號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，1號(hào)泵停止工作Y0為OFF。同時(shí)2號(hào)泵開(kāi)始工作，Y1為ON。同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)2號(hào)泵工作8小時(shí)時(shí)間到，2號(hào)泵停止工作Y1為OFF。同時(shí)1號(hào)泵開(kāi)始工作。循環(huán)反復(fù)。當(dāng)3泵故障處理好后，把3號(hào)泵故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換回來(lái)，讓X6為0，表示3號(hào)泵故障已經(jīng)排除。這時(shí)循環(huán)工作的是2臺(tái)泵，當(dāng)2號(hào)泵停止工作的同時(shí)轉(zhuǎn)到3號(hào)泵開(kāi)始工作。然后三臺(tái)泵循環(huán)反復(fù)的工作。

結(jié)束語(yǔ)： 經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，改造后的取水泵控制系統(tǒng)工作可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低、大大地提高了取水泵的工作效率。

參考資料

[1]《可編程控制器原理及應(yīng)用》（第三版）鐘肇新.華南理工大學(xué)出版社

[2] 三菱微型可編程控制器手冊(cè)