PLC经典实例：液体混合装置的控制线路与程序

两种液体混合装置如图5-5所示，YV1、YV2分别为A、B液体注入控制电磁阀，电磁阀线圈通电时打开，液体可以流入，YV3为C液体流出控制电磁阀，H、M、L分别为高、中、低液位传感器，M为搅拌电动机，通过驱动搅拌部件旋转使A、B液体充分混合均匀。

图5-5 两种液体混合装置

液体混合装置控制要求

①装置的容器初始状态应为空的，三个电磁阀都关闭，电动机M停转。按下启动按钮，YV1电磁阀打开，注入A液体，当A液体的液位达到M位置时，YV1关闭;然后YV2电磁阀打开，注入B液体，当B液体的液位达到H位置时，YV2关闭;接着电动机M开始运转搅拌20s，然后YV3电磁阀打开，C液体(A、B混合液)流出，当C液体的液位下降到L位置时，开始20s计时，在此期间C液体全部流出，20s后YV3关闭，一个完整的周期完成。以后自动重复上述过程。

②当按下停止按钮后，装置要完成一个周期才停止。

③可以用手动方式控制A、B液体的注入和C液体的流出，也可以手动控制搅拌电动机的运转。

确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子

液体混合装置控制采用的输入/输出设备和对应的PLC端子见表5-2。

表5-2 液体混合装置控制采用的输入/输出设备和对应的PLC端子

绘制控制线路图

图5-6所示为液体混合装置的PLC控制线路图。

图5-6 液体混合装置的PLC控制线路图

编写PLC控制程序

1)绘制状态转移图

在编写较复杂的步进程序时，建议先绘制状态转移图，再按状态转移图的框架绘制梯形图。STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件不具备状态转移图绘制功能，因此可采用手工或借助一般的图形软件绘制状态转移图。

图5-7所示为液体混合装置控制的状态转移图。

图5-7 液体混合装置控制的状态转移图

2)绘制梯形图

启动编程软件，按照图5-7所示的状态转移图编写梯形图程序，如图5-8所示。

下面对照图5-6所示控制线路来说明图5-8所示梯形图的工作原理。

液体混合装置有自动和手动两种控制方式，它由开关QS来决定(QS闭合——自动控制;QS断开——手动控制)。要让装置工作在自动控制方式，除了开关QS应闭合外，装置还须满足自动控制的初始条件(又称原点条件)，否则系统将无法进入自动控制方式。装置的原点条件是L、M、H液位传感器的开关SQ1、SQ2、SQ3均断开，电磁阀YV1、YV2、YV3均关闭，电动机M停转。

(1)检测原点条件。

图5-8所示梯形图中的[1]程序用来检测原点条件(或称初始条件)。在启动自动控制前，若装置中的液体未排完，或者电磁阀YV1、YV2、YV3和电动机M有一个或多个处于得电工作状态，即不满足原点条件，系统将无法进入自动控制工作状态。

程序检测原点条件的方法：若装置中的C液体位置高于传感器L→SQ1闭合→[1]I0.2常闭触点断开，M0.0线圈无法得电;或者某原因让Q0.0～Q0.3线圈中的一个或多个处于得电状态，会使电磁阀YV1、YV2、YV3或电动机M处于通电工作状态，同时会使Q0.0～Q0.3常闭触点断开而让M0.0线圈无法得电;[6]M0.0常开触点断开，无法对状态继电器S0.1置位，也就不会转移执行从S0.1程序段开始的自动控制程序。

如果是因为C液体未排完而使装置不满足自动控制的原点条件，可手工操作SB5按钮，使[7]I1.3常开触点闭合，Q0.2线圈得电，接触器KM3线圈得电，KM3触点(图5-6中未画出)闭合，接通电磁阀YV3线圈电源，YV3打开，将C液体从装置容器中放完，液位传感器L的SQ1断开，[1]I0.2常闭触点闭合，M0.0线圈得电，从而满足自动控制所需的原点条件。

图5-8 液体混合装置控制梯形图程序

(2)自动控制过程。

在启动自动控制前，需要做一些准备工作，包括操作准备和程序准备。

①操作准备：将手动/自动切换开关QS闭合，选择自动控制方式，图5-8 中[6]I1.0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备;[7]I1.0常闭触点断开，切断手动控制程序段。

②程序准备：在启动自动控制前，[1]程序会检测原点条件，若满足原点条件，则辅助继电器线圈M0.0得电，[6]M0.0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备。另外，在PLC刚启动时，[4]SM0.1触点自动接通一个扫描周期，“S S0.0， 1”指令执行，将状态继电器S0.0置位，使程序转移至S0.0程序段，也为接通自动控制程序段做准备。

③启动自动控制：按下启动按钮SB1→[6]I0.0常开触点闭合→执行“SCRT S0.1”指令，程序转移至S0.1程序段→由于[10]SM0.0触点在S0.1程序段运行期间始终闭合，Q0.0线圈得电→Q0.0端子内硬触点闭合→KM1线圈得电→主电路中KM1主触点闭合(图5-6中未画出主电路部分)→电磁阀YV1线圈通电，阀门打开，注入A液体→当A液体高度到达液位传感器M位置时，传感器开关SQ2闭合→[10]I0.3常开触点闭合→执行“SCRT S0.2”指令，程序转移至S0.2程序段(同时S0.1程序段复位)→由于[13]SM0.0触点在S0.2程序段运行期间始终闭合，Q0.1线圈得电，S0.1程序段复位使Q0.0线圈失电→Q0.0线圈失电使电磁阀YV1阀门关闭，Q0.1线圈得电使电磁阀YV2阀门打开，注入B液体→当B液体高度到达液位传感器H位置时，传感器开关SQ3闭合→[13]I0.4常开触点闭合→执行“SCRT S0.3”指令，程序转移至S0.3程序段→[16]常ON触点SM0.0使Q0.3线圈得电→搅拌电动机M运转，同时定时器T50开始20s计时→20s后，定时器T50动作→[16]T50常开触点闭合→执行“SCRT S0.4”指令，程序转移至S0.4程序段→[19]常ON触点SM0.0使Q0.2线圈被置位→电磁阀YV3打开，C液体流出→当液体下降到液位传感器L位置时，传感器开关SQ1断开→[3]I0.2常开触点断开(在液体高于L位置时SQ1处于闭合状态)，产生一个下降沿脉冲→下降沿脉冲触点为继电器M0.1线圈接通一个扫描周期→[19]M0.1常开触点闭合→执行“SCRT S0.5”指令，程序转移至S0.5程序段，由于Q0.2线圈是置位得电，故程序转移时Q0.2线圈不会失电→[22]常ON触点SM0.0使定时器T51开始20s计时→20s后，[22]T51常开触点闭合，Q0.2线圈复位→电磁阀YV3关闭;与此同时，S0.1线圈得电，[9] S0.1程序段激活，开始下一次自动控制。

停止控制：在自动控制过程中，若按下停止按钮SB2→[2]I0.1常开触点闭合→辅助继电器M0.2得电→M0.2自锁触点闭合，锁定供电;[22]M0.2常闭触点断开，状态继电器S0.1无法得电，[9]S0.1程序段无法运行;[22]M0.2常开触点闭合，当程序运行到[22]时，T51常开触点闭合，状态继电器S0.0得电，[5]S0.0程序段运行，但由于常开触点I0.0处于断开(SB1断开)状态，状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，自动控制程序部分无法运行。

(3)手动控制过程。

将手动/自动切换开关QS断开，选择手动控制方式→[6]I1.0常开触点断开，状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，即无法进入自动控制程序;[7]I1.0常闭触点闭合，接通手动控制程序→按下SB3，I1.1常开触点闭合，Q0.0线圈得电，电磁阀YV1打开，注入A液体→松开SB3，I1.1常闭触点断开，Q0.0线圈失电，电磁阀YV1关闭，停止注入A液体→按下SB4注入B液体，松开SB4停止注入B液体→按下SB5排出C液体，松开SB5停止排出C液体→按下SB6搅拌液体，松开SB6停止搅拌液体。

审核编辑：汤梓红