項(xiàng)目二液體自動混合控制系統(tǒng)項(xiàng)目描述

在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體自動混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。常見的液體自動混合控制系統(tǒng)如圖2-1-1所示，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期以及降低成本等因素，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，可采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)多種液體的自動混合控制。該控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能達(dá)到配料精確、控制可靠以及高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，大大提高了自動化控制的程度，非常適合工業(yè)生產(chǎn)的需要。圖2-1-1液體自動混合控制系統(tǒng)示意圖項(xiàng)目目標(biāo)通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，應(yīng)努力達(dá)到如下目標(biāo)：1．理解狀態(tài)元件（S）的基本含義，學(xué)會使用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)步進(jìn)順控程序的編程。2．會分析液體自動混合控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求，能正確繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC），弄懂狀態(tài)三要素和狀態(tài)編程的方法，熟練將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。3．完成液體自動混合控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和監(jiān)控，體會步進(jìn)控制程序的執(zhí)行特點(diǎn)。4．會分析“洗衣機(jī)自動控制系統(tǒng)”、“機(jī)械手控制系統(tǒng)”的控制要求，編寫PLC步進(jìn)順控程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正確運(yùn)行。1任務(wù)一：學(xué)習(xí)狀態(tài)編程的基本方法任務(wù)分析通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，需要解決下面幾個(gè)問題:什么是狀態(tài)元件S，它的特點(diǎn)是什么？如何利用狀態(tài)元件S來繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC。如何在狀態(tài)編程法中熟練應(yīng)用步進(jìn)指令STL、RET編寫步進(jìn)順控程序?；顒?：學(xué)習(xí)狀態(tài)元件S的基本概念任務(wù)實(shí)施

一、狀態(tài)元件（S）

狀態(tài)元件（S）不僅是三菱FX2N系列PLC中重要的軟元件之一，也是PLC利用狀態(tài)編程法編寫PLC步進(jìn)程序中必不可少的編程要素，同時(shí)也是繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC的最基本的元素，因此理解狀態(tài)元件（S）的基本概念尤為重要。

每一個(gè)狀態(tài)元件（S）都代表著步進(jìn)程序中的每一個(gè)步驟。三菱FX2N系列PLC的狀態(tài)元件（S）按用途主要可分為初始狀態(tài)、回原點(diǎn)狀態(tài)、通用狀態(tài)、斷電保持狀態(tài)和信號報(bào)警狀態(tài)五大類.活動1：學(xué)習(xí)狀態(tài)元件S的基本概念二、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC圖）

狀態(tài)編程法是步進(jìn)順控程序設(shè)計(jì)的主要方法，而狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）又是狀態(tài)編程的重要工具。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖首先將整個(gè)系統(tǒng)的控制過程分成若干個(gè)工作狀態(tài)（S），然后確定各個(gè)工作狀態(tài)的三個(gè)要素，即控制功能、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向，再按系統(tǒng)控制要求的順序連成一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的正確控制。任務(wù)實(shí)施活動1：學(xué)習(xí)狀態(tài)元件S的基本概念1.單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC的分析：

①當(dāng)PLC上電運(yùn)行時(shí)，M8002接通一個(gè)掃描周期，步進(jìn)程序進(jìn)入初始狀態(tài)S0，并激活初始狀態(tài)S0等待系統(tǒng)啟動；

②按X000啟動后，狀態(tài)S0與S20之間的轉(zhuǎn)移條件X0接通，步進(jìn)程序從狀態(tài)S0轉(zhuǎn)移到S20，此時(shí)Y000接通，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，同時(shí)狀態(tài)S0自動復(fù)位；

③延時(shí)1S后，狀態(tài)S20與S21的轉(zhuǎn)移條件T0的常開觸點(diǎn)接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，Y001接通，定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，同時(shí)狀態(tài)S20自動復(fù)位，Y000、T0斷開；

④如此一個(gè)個(gè)狀態(tài)依次往下執(zhí)行，直到狀態(tài)S24，當(dāng)T4延時(shí)時(shí)間到后，步進(jìn)程序轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S0，等待下一次啟動。

綜上所述，該狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖實(shí)現(xiàn)了Y000～Y004的流水燈循環(huán)控制，要實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)可在最后從狀態(tài)S24直接轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S20即可。任務(wù)實(shí)施注意：

1.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，初始狀態(tài)S0～S9用雙線框表示，其它狀態(tài)用單線框表示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件以短橫線表示。

2.在SFC圖中，每個(gè)狀態(tài)的控制要求所起的作用以及整個(gè)控制流程都能表達(dá)的通俗易懂，邏輯清晰，易于擴(kuò)展?；顒?：學(xué)習(xí)狀態(tài)元件S的基本概念任務(wù)實(shí)施活動2：步進(jìn)指令的學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施FX2N系列PLC的步進(jìn)指令有兩條：步進(jìn)接點(diǎn)指令STL和步進(jìn)返回指令RET。1.步進(jìn)節(jié)點(diǎn)指令（STL）：用于激活某個(gè)狀態(tài)，從主母線上引出狀態(tài)接點(diǎn)，建立子母線，以使該狀態(tài)下的所有操作均在子母線上進(jìn)行。2.步進(jìn)返回指令（RET）：用于步進(jìn)控制程序從子母線狀態(tài)下返回主母線。由于非狀態(tài)控制程序的操作在主母線上完成，而狀態(tài)控制程序均在子母線上進(jìn)行，為了防止出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，在步進(jìn)控制程序結(jié)束時(shí)必須使用RET指令，使步進(jìn)控制程序執(zhí)行完畢后返回主母線。注意：

1．在任何步進(jìn)程序結(jié)束時(shí)，都必須加上RET返回指令，否則PLC會報(bào)警顯示出錯(cuò)。

2．三菱FX2N系列PLC的步進(jìn)指令雖只有上述兩條，但還需配合SET指令來完成整個(gè)步進(jìn)程序的編寫，因此SET指令在步進(jìn)程序中也是必不可少的。SET指令你可以理解為當(dāng)某個(gè)條件滿足，系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)順利就進(jìn)入到了另一個(gè)狀態(tài)；而真正要執(zhí)行本狀態(tài)的程序時(shí)，必須要激活本狀態(tài)，這就是STL指令的功能，即要先激活狀態(tài)才能執(zhí)行程序；當(dāng)所有的狀態(tài)都編寫完成后，必須使用RET指令進(jìn)行返回。

3．在進(jìn)行SFC圖到梯形圖轉(zhuǎn)換時(shí)，要注意狀態(tài)編程的原則：步進(jìn)節(jié)點(diǎn)之后（激活狀態(tài)之后）必須先驅(qū)動負(fù)載，再進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，順序不能顛倒。活動2：步進(jìn)指令的學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施活動2：步進(jìn)指令的學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施圖2-1-4中上電時(shí)，M8002接通，步進(jìn)程序用SET指令進(jìn)入初始狀態(tài)S0，當(dāng)STLS0激活S0狀態(tài)后，建立S0狀態(tài)子母線，因此其后的觸點(diǎn)在寫指令語句時(shí)應(yīng)直接用LD、LDI指令；當(dāng)轉(zhuǎn)移條件X000為ON時(shí)，步進(jìn)程序轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20……依此類推；當(dāng)程序執(zhí)行至狀態(tài)S21時(shí)，圖中使用OUT指令實(shí)現(xiàn)了向狀態(tài)S0的跳轉(zhuǎn)，即用OUT指令代替SET指令可實(shí)現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)之間的跳轉(zhuǎn)（此時(shí)也可用SET指令回至初始狀態(tài)S0）。在步進(jìn)程序結(jié)束時(shí)，步進(jìn)節(jié)點(diǎn)S21后加上步進(jìn)返回指令RET，以使從S21子母線狀態(tài)返回主母線。2-1-4步進(jìn)指令的應(yīng)用步進(jìn)指令說明：活動2：步進(jìn)指令的學(xué)習(xí)1．步進(jìn)程序編程時(shí)必須使用步進(jìn)節(jié)點(diǎn)STL指令，程序最后必須使用步進(jìn)返回RET指令。2．三菱FX2N系列PLC在步進(jìn)程序中支持雙線圈輸出，即在不同狀態(tài)可以驅(qū)動同一編號的軟元件的線圈（例如Y、M、S、T、C），但在相鄰的狀態(tài)最好不要使用相同的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的線圈，確保程序的可靠性。3．線圈輸出驅(qū)動時(shí)，當(dāng)進(jìn)入狀態(tài)子母線后，先編寫直接輸出的線圈，后寫加觸點(diǎn)再輸出的線圈，如圖2-1-5所示。圖2-1-5狀態(tài)內(nèi)的線圈驅(qū)動順序任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施活動2：步進(jìn)指令的學(xué)習(xí)步進(jìn)指令說明：4．在STL和RET指令之間不能使用主控MC、MCR指令。5．用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，一般以系統(tǒng)的初始條件作為初始狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件，若系統(tǒng)無初始條件，可用初始化脈沖M8002驅(qū)動轉(zhuǎn)移。6．為有效編寫步進(jìn)程序，經(jīng)常需要采用幾種特殊輔助繼電器，其主要內(nèi)容見下表2-1-6所示。任務(wù)實(shí)施表2-1-6常用特殊輔助繼電器使用說明活動3:

SFC

的編輯及梯形圖的轉(zhuǎn)換2任務(wù)2：學(xué)習(xí)狀態(tài)編程的基本方法任務(wù)引入

如圖為一典型的液體自動混合控制系統(tǒng)圖，具體的控制要求如下：2-2-1液體自動混合控制系統(tǒng)任務(wù)引入

A液體與B液體流入液體腔主要通過進(jìn)液閥YV1、YV2控制。攪拌電動機(jī)M主要用于將兩種液體進(jìn)行均勻混合。攪拌均勻后的液體可以通過放液閥YV3流出。系統(tǒng)中液位傳感器SL1、SL2和SL3主要用于液體腔內(nèi)液位高度的檢測。1、初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥YV1、YV2關(guān)閉，出液閥YV3打開20s將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。2、啟動操作：按下啟動按鈕SB1，液體混合裝置開始按以下順序工作：

①進(jìn)液閥YV1打開，A液體流入容器，液位上升。

②當(dāng)液位上升到SL2處時(shí)，進(jìn)液閥YV1關(guān)閉，A液體停止進(jìn)液，同時(shí)打開進(jìn)液閥YV2，B液體開始流入容器。

當(dāng)液位上升到SL1處時(shí)，關(guān)閉進(jìn)液閥YV2，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動機(jī)開始工作。

攪拌1分鐘后，停止攪拌，放液閥YV3打開，開始放液，液位開始下降。

當(dāng)液位下降到SL3處時(shí)，裝置繼續(xù)放液20s，將容器放空后，關(guān)閉放液閥YV3，自動開始下一個(gè)循環(huán)。3、停止操作：在工作過程中，按下停止按鈕SB2，裝置不立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后再自動停止。任務(wù)分析2-2-2工作流程圖任務(wù)分析通過本任務(wù)的實(shí)施，需要解決以下幾個(gè)方面的問題。1．會自定I/O分配表，能畫出液體自動混合控制系統(tǒng)的PLC電路原理圖。2.能根據(jù)PLC電路原理圖，完成PLC實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接與檢測。3．通過GXDeveloper編程軟件，編寫調(diào)試PLC步進(jìn)程序，完成本任務(wù)控制要求?；顒?：輸入輸出點(diǎn)的分配任務(wù)實(shí)施自定輸入/輸出分配表液體自動混合控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表如下表2-2-3所示，僅作參考。