多种液体自动混合装置的PLC控制讲解

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1、项目七 多种液体自动混合装置的PLC控制 一、学习目标 二、项目介绍 三、相关知识 四、任务实施 一、学习目标 （1）掌握PLC的另一种编程方法状态转 移图法，掌握状态转移图的编程步骤。 （2）掌握步进指令的编程方法，同时要求 能用步进指令灵活地实现从状态转移图到 步进梯形图的转换。 （3）掌握单流程顺序控制结构的编程。 二、项目介绍 由PLC控制的多种 液体自动混合装置， 适合如饮料的生产、 酒厂的配液、农药厂 的配比等。L1、L2、 L3为液位传感器，液 面淹没时接通，两种 液体的流入和混合液 体放液阀门分别由电 磁阀YV1、YV2、YV3控 制，M为搅拌电动机。 二、项目介绍 控制要求：

2、 （1）初始状态。装置初始状态为：液体A、液体B 阀门关闭（YV1、YV2为OFF），放液阀门将容器 放空后关闭。 （2）启动操作。按下启动按钮SB1，液体混合装 置开始按下列规律操作。 二、项目介绍 控制要求： YV1=ON，液体A流入容器，液面上升；当液面达到L2处 时，L2为ON，使YV1为OFF，YV2为ON，即关闭液体A阀门 ，打开液体B阀门，停止液体A流入，液体B开始流入， 液面继续上升。 当液面上升到L1处时，L1为ON，使YV2为OFF，电动机M 为ON，即关闭液体B阀门，液体停止流入，开始搅拌。 搅拌电动机开始工作60s后，停止搅拌M为OFF，放液阀 门打开（YV3为ON），

3、开始放液，液面开始下降。 当液面下降到L3处时，L3由ON变为OFF，再过5s，容器 放空，使放液阀门YV3关闭，开始下一个循环周期。 1、PLC程序的顺控设计法概述 顺序控制系统： 如果 一 个 控制系统可 以分解成几个 独立的控制 动 作，且这些 动 作 必须 严 格按 照 一定的 先 后 次 序 执行 才 能 保 证生产过程的正 常运行， 也称 为步 进 控制系统。 顺序控制设计法 就 是 针 对 顺 序 控 制 系 统的 一种 专 门 的 设计 方 法 。 这 种设计 方 法 很 容易 被 初 学者 接 受 ， 对 于 有 经 验 的工程 师 ，也会提 高 设计的 效 率 ，程序的 调

4、 试 、 修 改 和 阅 读 也很 方便 。 PLC 的设计 者们 为 顺序控制系 统的程序编制 提供了 大量 通用和专用的编程 元 件 ， 开 发 了 专 门供 编制顺序控制程序用的 功能 表图 ， 使这 种 先 进 的 设计 方 法 成 为 当 前 PLC程序设计的主 要方 法。 三、相关知识三、相关知识 顺控设计法的设计步骤 步的划分 转换条件的确定 功能表图的绘制 梯形图的编制 1、PLC程序的顺控设计法概述 顺控设计法的设计步骤 步的划分 将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段， 这些阶段称为步，并且用编程元件来代表各步。步是根据 PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步内，

5、各输出状 态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。 步的划分 步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被 控对象工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的 。否则就不能这样划分。 顺控设计法的设计步骤 转 换 条件 的确 定 使 系统由 当前 步转 入下一 步 的信 号称 为转 换条件。 转 换 条 件 可 能 是 外 部输入 信 号 ， 如 按 钮 、指令 开 关 、 限位 开 关 的 接 通 / 断 开 等 ， 也 可 能 是 PLC 内 部 产 生 的 信 号 ，如 定时器、计数器 触点的 接 通/ 断开 等， 转 换 条件 也可 能是 若干个 信 号的与、或、 非逻辑 组 合。

6、顺控设计法的设计步骤 功能表图的绘制 根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控 制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中 最为关键的一步。 功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控 制过程、功能和特性的一种图形。 功能表图不涉及所描述控制功能的具体技术，是一种 通用的技术语言，可用于进一步设计和不同专业的人员之 间进行技术交流。 各个 PLC 厂家 都 开发 了 相 应 的 功 能 表 图 ， 各 国 家 也 都制 定 了 国 家 标 准 。 我 国 1986 年 颁 布 了 功 能 表 图 国 家 标 准 （GB6988.6-86）。 顺控设计法的设计步骤 梯形图的编制

7、 (可省略) 根 据 功 能 表 图 ， 按 某 种 编 程 方式 写 出 梯 形 图程 序 。 如果 PLC 支持 功 能 表 图 语 言 ， 则 可 直接 使 用 该 功 能 表图作为最终程序 。 顺控设计法的设计步骤 1、PLC程序的顺控设计法 功能表图的组成 主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组 成。 步与动作 步：矩形框表示步，方框内是该步的编号。编程 时一般用PLC内部编程元件来代表各步 初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始 步。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至 少应该有一个初始步。 步与动作 动作：一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。对 于被控系统

8、，在某一步中要完成某些“动作”；对于施控 系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将 动作或命令简称为动作 动作的表示：矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与 相应的步的符号相连。 步与动作 活动步：当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称 该步为“活动步”。步处于活动时，相应的动作被执行。 保持型动作：若为保持型动作，则该步不活动时继续执行 该动作。 非保持型动作：若为非保持型动作则指该步不活动时，动 作也停止执行。 说明：一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记 符标注，而非保持型动作不要标注。 有向连线、转换与转换条件 有向连线：功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连 线

9、规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上是 从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可 以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注 明进展方向。 转换：转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表 示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转 换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。 转换条件：转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或 图形符号标注在表示转换的短线的旁边。 转换实现的基本规则 转换实现的条件：在功能表图中步的活动状态的进展是由 转换的实现来完成。转换实现必须同时满足两个条件： 1）该转换所有的前级步都是活动步； 2）相应的转换条件得到满足。 转换

10、实现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作： 1）使所有的后续步都变为活动步； 2）使所有的前级步都变为不活动步。 2、状态转移图及状态功能 引例: 如图所示 台车自动往返系统工况示意图 M SQ2(X2)SQ1(X1)SQ3(X3) 前进(Y1) 后退(Y2) SB(X0) 启动 MM MMMMM MMMMMMMMMMMMMMMMM M MMM M MM M M M M MMMMMMMMMMMMMMM 三、相关知识三、相关知识 某生产过程的控制工艺要求如下： 2、状态转移图及状态功能 (2) 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停 车，停5 s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，

11、再次后退。 (3) 当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者 继续下一个循环)。 (1) 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰到 限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。 为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表所示。 2、 状态转移图及状态功能 输入设备 端口号 输出设备 端口号 启动 SB X00 电机正转 Y01 前限位 SQ1 X01 电机反转 Y02 前限位 SQ3 X03 后限位 SQ2 X02 编程步骤如下： 2、状态转移图及状态功能 第一步：绘制流程图 流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特 性的一种图形，流程图又叫功能表图(Function Char

12、t)。 流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和 动作(命令)组成。 台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、 后退五个工步。 2、状态转移图及状态功能 每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步 的动作内容或用数字表示该步的的标号。 与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始 步表示操作的开始。 每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接 ，表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要 时也可以选用其它方向。 线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1 。方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联 锁条

13、件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字 或逻辑符号标注在短线旁边。 2、状态转移图及状态功能 当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一 步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。 2、状态转移图及状态功能 在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)， 则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01 ，当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步 转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进读者可以自 行分析。 顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态 转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图 。

14、 2、 状态转移图及状态功能 第二步：绘制状态转移图 状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的 元件之一。 (1) 驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以直 接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来驱 动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态 S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。 状态可提供以下三种功能 ： 2、 状态转移图及状态功能 (2) 指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之 间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地 。例如，S20转移的目的地为S21。 流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出 图所示的台

15、车流程图的状态转移图。如图所示，分配状态 的元件如下： 初始状态 S0 前进(工序一) S20 后退(工序二) S21 延时(工序三) S22 再前进(工序四) S23 再后退(工序五) S24 注意：虽然S20与S23、S21与S24，功能相同，但它们是状态 转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。 台车流程图的状态转移图 (3) 给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间 的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状 态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1 动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置 位而S20自动复位。 2、状态转移

16、图及状态功能 状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串 、并联组合，如图所示。 2、 状态转移图及状态功能 在使用状态时还需要说明以下问题： 2、 状态转移图及状态功能 (1) 状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。 它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点 (STL触点)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触 点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载 。 (2) 用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通， 则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。 (3) 只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的 计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用23个计时器 就够了，可以节省很多计时器。 3、 单流程状态转移图的编程 (4) 状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一 样，但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触