淺析基于S7-200可編程控制器的多種液體自動混合的模擬控制

鄧青

（江西省井岡山應(yīng)用科技學(xué)校，江西 吉安 343000）

液體混合的機(jī)器在醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)中的應(yīng)用很普遍。但這些行業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境很惡劣，并且要求配料精確、控制可靠，用人工操作和半自動化控制難以實(shí)現(xiàn)。利用可編程控制器可滿足這些控制要求，不僅在混合過程中控制精確，而且液體混合比例具有穩(wěn)定性，自動化程度高。本項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)在液體混合裝置中完成。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

某生產(chǎn)車間需要對2種液體按一定比例進(jìn)行混合，經(jīng)過加熱和攪拌，再放出混合后的液體。SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，液體A、B閥門與混合液體閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪動電機(jī)?？刂埔笕缦隆?/p>

1.1 初始狀態(tài)

當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。

1.2 啟動控制

當(dāng)按下啟動按鈕SB1，液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，攪動電機(jī)開始攪動。攪動電機(jī)工作6s后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2s后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。

1.3 停止控制

當(dāng)前的液體混合操作完畢后。按下停止按鈕SB1，停止操作。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 定義PLC的I/O地址分配（如表1所示）

表1 多種液體自動混合控制電路PLC控制I/O地址分配

2.2 進(jìn)行硬件連線

根據(jù)I/O地址分配表，多種液體自動混合模擬控制的接線原理圖如圖1所示。

圖1 液體混合裝置控制I/O接線圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

使用S7-200 PLC程序設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 2種液體控制電路梯形圖

4 實(shí)驗(yàn)效果

（1）當(dāng)按下啟動按鈕SB1時(shí)，I0.0的動合觸點(diǎn)閉合，線圈M10.0接通，M10.0的動合觸點(diǎn)閉合，使Q0.0保持接通，液體A閥門打開，液體A流入容器。同時(shí)，線圈M20.0保持接通。

（2）當(dāng)液面上升到SL3時(shí)，雖然I0.3接通，但沒有引起輸出動作。

（3）當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，I0.2接通，M10.3線圈接通，M10.3動合觸點(diǎn)閉合，復(fù)位指令R使線圈Q0.0斷開，液體A閥門關(guān)閉，液體A停止流入。同時(shí)，保持操作指令S使Q0.1線圈接通，液體B閥門打開，液體B流入容器。

（4）當(dāng)液面上升到SL1時(shí)，I0.1接通，線圈M10.2接通，M10.2的動合觸點(diǎn)閉合，復(fù)位指令R使Q0.1線圈斷開，液體B閥門關(guān)閉，液體B停止注入。同時(shí)，保持操作指令S使Q0.3線圈接通，電機(jī)開始工作，開始攪拌。Q0.3的動合觸點(diǎn)閉合，啟動定時(shí)器T37。

（5）6s后，T37定時(shí)時(shí)間到，T37動合觸點(diǎn)閉合，復(fù)位指令R使Q0.3線圈斷開，電機(jī)停止攪拌。Q0.3的動斷觸點(diǎn)閉合，線圈M12.4接通，M12.4的動合觸點(diǎn)閉合，M11.4線圈接通，M11.4的動合觸點(diǎn)閉合，保持操作指令S使線圈Q0.2接通，混合液體閥門YV3打開，開始放出混合液體。

（6）當(dāng)液體下降到SL3時(shí)，液面?zhèn)鞲衅鱏L3由接通變?yōu)閿嚅_，此時(shí)I0.3斷開，I0.3的動斷觸點(diǎn)閉合，使M11.2線圈接通，M11.2的動合觸點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期，M20.1線圈接通，M20.1動合觸點(diǎn)閉合，T38啟動定時(shí)。

（7）2s后混合液體流完，T38定時(shí)時(shí)間到，T38動合觸點(diǎn)閉合，Q0.2線圈斷開，混合液體閥門YV3關(guān)閉。同時(shí)，Q0.0線圈接通，液體A閥門YV1打開，液體A流入，開始下一次循環(huán)。

（8）當(dāng)按下停止按鈕SB1后，線圈M10.1接通1個(gè)掃描周期，Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3復(fù)位，停止工作。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展

為了讓設(shè)計(jì)者不僅局限于在實(shí)訓(xùn)設(shè)備上進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作，還可以設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件的仿真設(shè)計(jì)。利用動畫的形式讓設(shè)計(jì)者能夠更直觀、形象地看到實(shí)驗(yàn)的真實(shí)效果，激發(fā)初學(xué)者的學(xué)習(xí)興趣。

通過創(chuàng)建工程，完成仿真畫面設(shè)計(jì)。通過仿真設(shè)計(jì)可以讓初學(xué)者直觀地看見液體混合裝置設(shè)計(jì)的工藝流程。

建立動畫連接。將組態(tài)中的畫面和數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)連接。

腳本程序編寫。在圖2中2種液體混合的程序基礎(chǔ)上修改為3種或者更多的液體混合控制的程序。綜合調(diào)試。連接PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，將編寫好的程序下載到觸摸屏中，按照控制要求，觀察動畫效果，實(shí)現(xiàn)液體混合控制的工藝流程。

6 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試和驗(yàn)證，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定，可靠性高。通過程序的修改和接線端子增加還可以應(yīng)用三種或更多種類的液體混合，適用更廣的領(lǐng)域。將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備相結(jié)合，還可以實(shí)訓(xùn)遠(yuǎn)程PLC實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)，不僅適用于輔助教學(xué)方式，還可以作為初學(xué)者遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)的完美途徑。