【正文】 A 流入混合容器。當(dāng)液面到達(dá) SL2 時，關(guān)閉電磁閥 YV3，打開電磁閥 YV4，液體 B 流入混合容器。當(dāng)液面降到 SL3 時，再經(jīng)過 5s 后， A 容器放空，關(guān)閉電磁閥 YV2。當(dāng)液面降到 SL4 時，再經(jīng)過 5s 后， B 容器放空，關(guān)閉電磁閥 YV4，同時攪拌機(jī)開始攪拌。攪拌機(jī)攪拌 10s 后，停止攪動，打開電磁閥 YV5，開始放出混合液體。當(dāng)液面降到 SL5 時，經(jīng)過 5s 后，混合容器放空，關(guān)閉電磁閥 YV5，接著M 5 開始下一個循環(huán)操作。 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停止 在初始狀態(tài)。 液位傳感器的選擇 選用 型液位傳感器。 其中“ L”表示光電的，“ S”表示傳感器，“ F”表示防腐蝕的， 為最大工作壓力。 LSF 系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當(dāng)沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點或兩點液位開關(guān)。 LSF 光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。 相關(guān)元件主 要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1）工作壓力可達(dá) ； 2）工作溫度上限為 125； 3）觸點壽命為 100 萬次℃； 4）觸點容量為 70W； 5）開關(guān)電壓為 24V DC； 6）切換電流為 。 攪拌電機(jī)的選擇 選用 EJ153 型電動機(jī)。 其中“ E”表示電動機(jī)，“ J”表示交流的， 15 為設(shè)計序號， 3 為最大工作電流。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： EJ15 系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。 1）額定電壓為 220V，額定頻率為 50Hz，功率為 ，采用三角形接法； 2）電動 機(jī)運(yùn)行地點的海拔不超過 1000m。工作溫度 15~40℃ /濕度≤ 90%； 3） EJ15 系列電動機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運(yùn)行安全可靠。其硬件接線如圖 2 6 圖 2 硬件接線 電磁閥的選擇 （ 1） 入罐液體選用 VF425 型電磁閥。 其中“ V”表示電磁閥，“ F”表示防腐蝕， 4 表示設(shè)計序號， 25 表示口徑（ mm）寬度。 1）材質(zhì)：聚四氟乙烯；使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體； 2） 介質(zhì)溫度≤ 150℃ /環(huán)境溫度 20~60℃； 3） 使用電壓： AC： 220V50Hz/60Hz DC: 24V； 4） 功率： AC： ； 5） 操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。 ( 2 ) 出罐液體選用 AVF40 型電磁閥。 其中“ A”表示可調(diào)節(jié)流量，“ V”表示電磁閥，“ F”表示防腐蝕， 40 為口徑（ mm） 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1） 其最大特點就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時排空的效果； 2） 其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力； 3） 使用電壓： AC： 220V50Hz/60HZ DC： 24V； 4） 功率： AC： 5KW。 接觸器的選擇 選用 CJ2010/CJ2016 型接觸器。 其中“ C”表示接觸器，“ J”表示交流， 20 為設(shè)計編號， 10/16 為主觸頭額定 7 電流。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1） 操作頻率為 1200/h； 2） 機(jī)電壽命為 1000 萬次； 3） 主觸頭額定電流為 10/16（ A）； 4） 額定電壓為 380/220（ A）； 5） 功率為 。 熱繼電器的選擇 選用 JR16B60/3D 型熱繼電器。 其中“ J”表示繼電器，“ D”表示帶斷相保護(hù) 。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1）額定電流為 20（ A）； 2）熱元件額定電流為 32/45（ A）。 PLC 的選擇 傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器 接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接的降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器是一種將計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制設(shè)備，不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能實現(xiàn)與上位計算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于兩種液體混合灌裝機(jī)，完全能滿足 控制要求，且具有操作簡單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點。 在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為 6 點，開關(guān)量輸出為 5 點，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式 PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用三菱 FXos30MR 作為控制單元來控制整個系統(tǒng)，之所以選擇這種 PLC，主要考慮FX 系列 PLC 有以下特點： 1）快速的 CPU 處理速度，大程序容量； 2）編程及監(jiān)控功能強(qiáng)大，維修簡單； 3）結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有極高的性能 /價格比； 4）豐富的指令系統(tǒng)。 國際電工委員會 ( International Electrotechnical Commission,IEC)頒布的 8 PLC 的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 PLC 的一般結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，由圖可見主要有 6 個部分組成，包括 CPU（中央 處理器）、存儲器 、輸入 /輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、 I/O 擴(kuò)展接口。 圖 3 PLC 結(jié)構(gòu)圖 （ 1） 中央處理單元（ CPU） 與通用計算機(jī)中的 CPU 一樣， PLC 中的 CPU 也是整個系統(tǒng)的核心部件，主要有運(yùn)算器、控制器 、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 CPU 在很大程度上決定了PLC 的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。 （ 2） 存儲器 存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 PLC 常用的存儲器類型有 RAM、 EPROM、 EEPROM 等。 （ 3） I/O 模塊 輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O 模塊或 I/O 單元。 PLC 的對外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系而實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與 現(xiàn)場 I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常 I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和 I/O 接線端子排，以便于連接和監(jiān)視。 （ 4）電源模塊 9 輸入、輸出接口電路是 PLC 與現(xiàn)場 I/O 設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為 PLC 能夠接收和處理的信號，將 CPU 送來的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號。 PLC 輸入、輸出口分配 輸入 /輸出地址分配如表 1 表 1 液體混合裝置輸入 /輸出地址分配 輸入設(shè)備 輸入點編號 輸出設(shè)備 輸出點編號 啟動按鈕 X0 電磁閥 YV1 Y0 停止按鈕 X1 電磁閥 YV2 Y1 SL1 液位傳感器 X2 電磁閥 YV3 Y2 SL2 液位傳感器 X3 電磁閥 YV4 Y3 SL3 液位傳感器 X4 電磁閥 YV5 Y4 SL4 液位傳感器 X5 攪拌機(jī) M Y5 SL5 液位傳感器 X6 液體混合裝置輸入 /輸出接線 輸入 /輸出接線圖如圖 4 圖 4 輸入 /輸出接線圖 （ 1）液體 A 流入 A 容器，液體 B 流入 B 容器 當(dāng) PLC 接通電源后，按下啟動按鈕 SB1 后，觸點 X0 接通， Y0、 Y2 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV YV3 接通并保持，液體 A 開始流入 A 容器，液體 B開始流入 B 容器。 （ 2）液體 A 流入混合容器 10 當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器 SL1 的位置時， X2 接通使 Y1 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV2 接通并保持，液體 A 開始流入混合容器。 （ 3） 液體 B 流入混合容器 當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器 SL2 的位置時， X3 接通使 Y3 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV4 接通并保持，液體 B 開始流入混合容器。 （ 4） 液體 A 排完 當(dāng)液面下降到 SL3 時，時間繼電器 T35 得電開始計時， 5s 后 T35 計時時間到，其動斷輔助觸點 T35 斷開， Y1 失電停止排放 A 液體。 （ 5）液體 B 排完 當(dāng)液面下降到 SL4 時，時間繼電器 T36 得電開始計時， 5s 后 T36 計時時間到，其動斷輔助觸點 T36 斷開， Y3 失電停止排放 B 液體。 （ 6）攪拌機(jī)工作 當(dāng)動斷輔助觸點 T36 斷開時， X6 接通使 Y5 得電并自鎖，攪拌機(jī)開始攪拌，同時時間繼電器 T37 得電開始計時。 （ 7）混合液體開始排出 10s 后時間繼電器 T37 計時時間到，其動合輔助觸點 T37 閉合， Y4 得電并自鎖，與之相連的電磁閥 YV5 接通并保持，液體開始排出。 （ 8） 混合液體排完 當(dāng)液面下降到 SL5 時，時間繼電器 T38 得電開始計時， 5s 后 T38 計時時 間到，其動斷輔助觸點 T38 斷開， Y4 失電停止排放混合液體。 （ 9）重復(fù)液體混合過程及停止 T38 動合輔助觸點閉合， Y0、 Y2 得電自鎖，開始循環(huán)。當(dāng)需要停止時，按下停止按鈕 SB2， X1 得電并自鎖，停止工作。 11 第 3 章 軟件電路設(shè)計 程序框圖 圖 5 程序框圖 根據(jù)控制要求和 I/O 地址編制的控制梯形圖 12 圖 6 控制梯形圖 語句表 13 圖 7 語句表 14 實驗結(jié)果 液體 A、 B 分別注入 A、 B 容器 液體 A 注入混合容器 液體 B 注入混合容器 攪拌機(jī)攪拌 排出混合液體 圖 8 實驗現(xiàn)象流程圖 當(dāng)按下啟動開關(guān) K1 時，燈 L L2 亮，代表液體 A 開始注入 A 容器，液體 B開始注入 B 容器；當(dāng)液面到達(dá) SL1 時，按下開關(guān) K3，燈 L3 亮， L1 滅，代表液體 A 開 始注入混合容器，停止往 A 容器注入液體 A；當(dāng)液面到達(dá) SL2 時，按下開關(guān) K4，燈 L4 亮， L2 滅，代表液體 B 開始注入混合容器，停止往 B 容器注入液 15 體 B；當(dāng)液面降到 SL3 時，按下開關(guān) K5，燈 L3 再亮 5 秒后熄滅，代表液面降到SL3 后，再經(jīng)過 5 秒 A 容器的液體 A 全部排出；當(dāng)液面降到 SL4 時，按下開關(guān)K6，燈 L4 再亮 5 秒后熄滅，同時登 L5 亮，代表液面降到 SL4 后，再經(jīng)過 5 秒 B容器的液體 B 全部排出，同時攪拌機(jī)開始攪拌；當(dāng)燈 L5 開始亮并計時 10 秒后，燈 L6 亮， L5 滅，代表攪拌機(jī)攪拌 10 秒后停止攪拌并主動開始排出混合液體；當(dāng)液面降 到 SL5 時，按下開關(guān) K7，燈 L6 亮 5 秒后熄滅，燈 L L2 亮，代表液面降到 SL5 后，再經(jīng)過 5 秒混合液體全部排出，又重新開始往 A 容器注入液體 A，往 B 容器注入液體 B。如果在一個周期過程中，按下停止開關(guān) K2，那么在這個周期結(jié)束后，機(jī)器停止工作，及燈 L6 熄滅后燈 L L2 不再亮；如果在這個周期剛好結(jié)束時，按下停止開關(guān) K2，機(jī)器也停止工作，及在燈 L6 剛好熄滅時按下停止開關(guān) K2，燈 L L2 不再亮。 啟動開關(guān) 停止開關(guān) 電磁閥 YV1 電磁閥 YV2 電磁閥 YV3 電磁閥 YV4 電磁閥 YV5 圖 9 控制開關(guān) 第 4 章 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù) 為了延長 PLC 控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對 PLC 過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)有所幫助。 系統(tǒng)故障的概念 系統(tǒng)故障一般指整個生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為 PLC 故障和現(xiàn)場