4.1两种液体混合控制（课件）-《PLC应用技术》同步教学（航空工业出版社）

授课教师：xxx PLC应用技术 WENJINGKETANGG 两种液体混合控制 01 任务引入 两种液体混合控制如图所示，它通常应用于饮料厂、酒厂、农药厂等工厂中液体的配制。 任务引入 两种液体混合的控制要求如下。 （1）按下启动按钮SB1，使容器放空后，液体A流入容器，当液面到达液位传感器S2处时，液体A停止流入，液体B流入容器；当液面到达液位传感器S1处时，液体B停止流入，搅匀电动机M运转30 s，然后放出混合液体；当液面下降到液位传感器S3处时，计时10 s，使容器放空；液体A继续流入容器，进入下一周期。 （2）按下停止按钮SB2，在完成当前周期的控制后，两种液体混合控制停止。 本任务将先介绍PLC程序的顺序控制设计法、顺序功能图、将顺序功能图转换为梯形图的方法等知识，再进行两种液体混合控制程序设计。 一、PLC程序的顺序控制设计法 顺序控制是指根据生产工艺所规定的程序，各执行机构在输入信号的控制下，按照时间顺序或其他逻辑顺序，自动而有序地执行规定的动作。 顺序控制设计法的设计思想是将控制系统划分为若干顺序相连的子系统，对每个子系统按顺序进行编程，使执行机构能够按顺序一步一步动作。 设计步骤： 首先根据控制要求，画出顺序功能图（SFC）； 然后根据顺序功能图编写梯形图。 二、顺序功能图 （一）顺序功能图的结构 顺序功能图是一种描述控制系统的控制过程、功能和特性的图形。 顺序功能图由步、动作、有向连线、转换和转换条件等构成，如图所示。 二、顺序功能图 （一）顺序功能图的结构 步是指在控制系统的一个工作周期内，划分的若干顺序相连的阶段。 在顺序功能图中，步用矩形框表示，框内为步的编号，可用辅助继电器（M）或状态继电器（S）表示。 步可分为初始步、活动步、非活动步。 （1）初始步。与控制系统初始状态相对应的步称为初始步，用矩形双线框表示。 （2）活动步。处于活动状态的步称为活动步。 （3）非活动步。处于非活动状态的步称为非活动步。 1．步 二、顺序功能图 （一）顺序功能图的结构 动作是指每一步对应的输出（如Y0）或指令（如RST Y0）。 当控制系统处于活动步时，相应的动作被执行； 当控制系统处于非活动步时，相应的动作被停止。 2．动作 二、顺序功能图 （一）顺序功能图的结构 有向连线是指各步之间的连接线，它决定了步的转换方向和转换途径。 步的矩形框一般连接两条及以上的有向连线： 其中一条为输入线，表示上一步的状态， 另一条为输出线，表示下一步的状态，并且可能伴随着一个或多个动作。 步默认的变化方向是从上到下，从左到右，在这两个方向上的有向连线一般不需要标明箭头。但是对于自下而上及其他方向的有向连线，必须用箭头标明转换方向。 3．有向连线 二、顺序功能图 （一）顺序功能图的结构 转换是指与有向连线相垂直的短横线。 它使相邻的两步分隔开，其旁边一般标注相应的转换条件。 步的活动状态进展是由转换来完成的，转换与控制过程的进展相对应。 4．转换和转换条件 转换条件是指改变PLC状态的控制信号。 它可以是外部的输入信号，如按钮、开关、传感器等，也可以是PLC内部产生的控制信号，如定时器、计数器的触点。 转换条件可能为常开触点，也可能为常闭触点。 二、顺序功能图 （二）顺序功能图的类型 控制要求不同，顺序功能图的类型也不同。按照步与步之间连接结构的不同，顺序功能图可分为单序列、选择序列和并行序列3种，如图所示。 （a）单序列 （b）选择序列 （c）并行序列 二、顺序功能图 （二）顺序功能图的类型 如图所示，单序列顺序功能图由一系列相继激活的步组成，图中无分支。 单序列顺序功能图的特点： ① 只有一个初始状态； ② 步与步之间使用自上而下的串联连接方式； ③ 除初始状态和结束状态之外，转换方向始终是自上而下、固定不变的； ④ 除转换瞬间之外，一般只有一步为活动步，其余步都为非活动步； ⑤ 定时器可以重复使用，但是在相邻的两个步里，不能使用同一个定时器； ⑥ 在转换的瞬间，处于一个工作周期内的相邻两步会同时工作，如果在工艺上不允许它们同时工作，必须在程序中加入互锁触点。 1．单序列顺序功能图 （a）单序列 二、顺序功能图 （二）顺序功能图的类型 如图所示，在选择序列顺序功能图的分支处，每次只允许选择一个序列。 图中，在步4为活动步的情况下，当转换条件h有效时，步4向步5转换；当转换条件k有效时，步4向步8转换。在程序执行过程中，只执行这两个分支中的一个，不能同时执行两个。 选择序列的结束即为合并。 2．选择序列顺序功能图 （b）选择序列 二、顺序功能图 （二）顺序功能图的类型 在图中，当步13为活动步，且转换条件e成立时，步14、16同时变为活动步，同时步13变为非活动步。当转换条件p成立时，步15、17转换到步18，此时步15、17同时变为非活动步，而步18变为活动步。 3．并行序列顺序功能图 （c）并行序列 二、顺序功能图 应用举例 【应用举例 1】3台电动机顺序启动的控制要求：按下启动按钮SB1，电动机按顺序每隔2 s启动，最后一台启动2 s后，3台电动机同时停止运转。请按以上控制要求编写3 台电动机顺序启动的顺序功能图。 解：根据控制要求可以明确，3台电动机顺序启动的顺序功能图为单序列，如图所示。其中M0为初始步，M1、M2、M3为各时间段的活动步，各步右边矩形框内为对应步的动作。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （一）启保停电路法 启保停电路法的原则： 前级步相应继电器的常开触点和转换条件串联作为启动信号（启）， 本步相应继电器的常开触点作为保持信号（保）， 后续步相应继电器的常闭触点作为停止信号（停）。 启保停电路法即使用启保停电路将顺序功能图转换为梯形图的方法，其具有通用性强、编程较容易等特点，常用于继电-接触器控制装置的PLC改造。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （一）启保停电路法 1．将单序列顺序功能图转换为梯形图 如图所示，若要使步M2变为活动步，则应将前级步M1和转换条件X0的常开触点串联作为启动信号，以M2自身的常开触点作为保持信号，以后续步M3的常闭触点作为停止信号。 这样构造启保停电路，进行梯形图的转换。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （一）启保停电路法 2．将选择序列顺序功能图转换为梯形图 在选择序列顺序功能图中，每一个分支相对于其他分支都是独立的，可以构成一个完整的单序列顺序功能图。 如图所示，使用启保停电路法将选择序列顺序功能图转换为梯形图。 …… 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （一）启保停电路法 2．将选择序列顺序功能图转换为梯形图 步M2后面有3个分支，它们分别包括步M3、M4、M5，步M2可能转换到不同的分支去，因此可将常闭触点M3、M4、M5与线圈M2串联，作为步M2的停止信号。 3个分支合并后，进入步M6。由于步M6之前有3个分支，因此线圈M6的启动信号由3个支路并联而成，3个支路分别包括常开触点M3和X005、常开触点M4和X006、常开触点M5和X007。 …… 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （一）启保停电路法 3．将并行序列顺序功能图转换为梯形图 如图所示，使用启保停电路法将并行序列顺序功能图转换为梯形图。步M3和M5为两个并行分支，可将常开触点M2和X002串联，同时作为线圈M3和M5的启动信号。步M4和M6合并后，进入步M7，可将常开触点M4、M6、X005串联，作为线圈M7的启动信号。 …… 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 应用举例 【应用举例 2】使用启保停电路法，将应用举例1的顺序功能图转换为梯形图。 解：应用举例1的梯形图如图所示。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （二）置位和复位指令法 转换实现的条件： 所有的前级步都是活动步，相应的转换条件得到满足。 转换实现的结果： 所有的后续步变为活动步，前级步变为非活动步。 置位和复位指令法是一种以转换为中心的方法。根据顺序功能图中转换实现的条件和结果，可将顺序功能图转换为梯形图。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 （二）置位和复位指令法 如图所示，使用置位和复位指令法将顺序功能图转换为梯形图。 实现图中X1对应的转换需要将M2置位，将M1复位，并将常开触点M1和X001串联，作为置位和复位指令的执行条件。 课堂讨论 使用置位和复位指令法，将应用举例1的顺序功能图转换为梯形图。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 应用举例 【应用举例 3】某工件的加工路线如图所示，其控制要求：按下启动按钮X4后，某工件依次完成快进、工进1、工进2和快退4个步骤。工件首先快进，快进至X1时，开始工进1，工进1至X2时，开始工进2，工进2至X3时，开始快退，快退至X0时，继续快进，各步的动作如表所示。请使用置位和复位指令法按以上控制要求编写某工件加工路线的梯形图。 步 动作 步 动作 快进 Y11、Y12 工进2 Y11 工进1 Y10、Y11 快退 Y12、Y13 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 应用举例 解：根据控制要求，设计某工件加工路线的顺序功能图，如图所示。顺序功能图共5步，步M0为初始步，当转换条件M8002（或X0）成立时，步M0变为活动步；步M1、M2、M3、M4分别为快进、工进1、工进2和快退，它们变为活动步的转换条件分别为X4、X1、X2、X3。步M1～M4的动作根据表（见上页）进行设计。 （a）顺序功能图 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 应用举例 使用置位和复位指令法将顺序功能图转换为梯形图，如图所示。 三、将顺序功能图转换为梯形图的方法 既有选择序列又有并行序列的顺序功能图 转换后的梯形图 任务分析 在掌握了PLC程序的顺序控制设计法、顺序功能图、将顺序功能图转换为梯形图的方法等知识后，开始进行两种液体混合控制程序设计。 根据控制要求，两种液体混合控制的工作过程如下。 （1）按下启动按钮SB1，Y3打开，30 s后，Y3关闭，Y1打开；当液面到达S2处时，S2和S3接通，Y1关闭，Y2打开；当液面到达S1处时，Y2关闭，M运转，30 s后M停止运转，Y3打开；当液面下降到S3处时，S3由接通变为断开，再过10 s，Y3关闭，开始下一周期。 （2）按下停止按钮SB2，在完成当前周期的控制后，两种液体混合控制停止。 任务分析 完成该任务的主要步骤如下。 （1）根据两种液体混合控制的工作过程，进行程序编写。 （2）对编写好的程序进行仿真调试。 （3）将程序下载到PLC中，按照I/O接线图进行接线，改变SB1、SB2、S1、S2和S3的状态，观察Y1、Y2、Y3和M的工作状态。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 1．程序编写 （1）按照两种液体混合控制的工作过程分配I/O端子，如表所示。 输入 输出 元件代号 作用 输入端子 元件代号 作用 输出端子 SB1 启动两种液体混合控制 X0 KM 控制搅匀电动机 Y0 S1～S3 检测液面位置 X1～X3 Y1～Y3 表示阀门 Y1～Y3 SB2 使两种液体混合控制停止 X4       任务实施——两种液体混合控制程序设计 1．程序编写 （2）按照绘制两种液体混合控制的I/O接线图，如图所示。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 1．程序编写 （3）根据控制要求，设计两种液体混合控制的顺序功能图，如图所示。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 1．程序编写 （4）根据两种液体混合控制的顺序功能图，在编程软件中设计其梯形图，如图所示。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 2．程序仿真调试 编写好程序后，需要对其进行仿真调试。 （1）将程序从编程软件下载到仿真软件中。 （2）先后改变上升沿X000、X002、X001，下降沿X003，以及常开触点X004的状态，观察各线圈是否得电和失电，判断程序是否符合控制要求。 （3）若程序符合控制要求，则表明程序正确，保存程序即可；若程序不符合控制要求，则应仔细分析，找出原因，重新修改程序，直到程序符合控制要求。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 2．程序仿真调试 两种液体混合控制的程序仿真结果（未改变常开触点X004的状态）应如图所示。当改变常开触点X004的状态时，在T2计时10 s后，除线圈M0外，所有线圈都失电。 （a）改变上升沿X000的状态 任务实施——两种液体混合控制程序设计 2．程序仿真调试 （b）T0计时30 s后的状态 （c）改变上升沿X002的状态 任务实施——两种液体混合控制程序设计 2．程序仿真调试 （d）改变上升沿X001的状态 （e）T1计时30 s后的状态 任务实施——两种液体混合控制程序设计 2．程序仿真调试 （f）改变下降沿X003的状态 （g）T2计时10 s后的状态 任务实施——两种液体混合控制程序设计 3．程序运行 （1）进行I/O接线（见图），并检查有无短路及断路现象。 任务实施——两种液体混合控制程序设计 3．程序运行 （2）将运行模式选择开关置于RUN位置，使PLC进入运行模式。 （3）改变SB1、S1、S2、S3和SB2的状态，观察Y1、Y2、Y3和M是否正常打开和关闭。结果显示该程序能进行两种液体混合控制。 课堂小结 两种液体混合控制 PLC程序的顺序控制设计法 顺序功能图 顺序功能图的结构 步 动作 有向连线 转换和转换条件 顺序功能图的类型 单序列顺序功能图 选择序列顺序功能图 并行序列顺序功能图 将顺序功能图转换为梯形图的方法 启保停电路法 将单序列顺序功能图转换为梯形图 将选择序列顺序功能图转换为梯形图 将并行序列顺序功能图转换为梯形图 置位和复位指令法 谢 谢 WENJINGKETANGG $$