7.4兩種液體混合PLC控制系統的設計實際工程中，不單純是一種量的控制(這里的量指的是開關量、模擬量等)，很多時候是多種量的相互配合。兩種液體混合控制就是開關量和模擬量配合控制的典型案例。本節將以兩種液體混合控制為例，重點講解含有多個量控制的PLC控制系統的設計。7.4.1兩種液體混合控制系統的控制要求兩種液體混合控制系統示意圖，如圖7-22所示，具體控制要求如下。(1)初始狀態容器為空，閥A~閥C 均為OFF，液位開關L1~L3均為OFF，攪拌電動機M為OFF，加熱管不加熱。(2)啟動運行按下啟動按鈕后，打開閥A，注入液體A:當液面到達L2(L2=ON)時，關閉閥A，打開閥B，注入B液體;當液面到達L1(L1=ON)時，關閉閥B，同時攪拌電動機M開始運行攪拌液體，30s后電動機停止攪拌;接下來，2個加熱管開始加熱，當溫度傳感器檢測到液體的溫度為75℃時，加熱管停止加熱;閥C打開放出混合液體;當液面降至L3以下(L1-L2-L3=OFF)時，再過10s后，容器放空，閥C關閉。(3)停止運行按下停止按鈕，系統完成當前工作周期后停在初始狀態。7.4.2PLC及相關元件選型兩種液體混合控制系統采用西門子S7-200SMART PLC，CPU SR20模塊+EM AE04模擬量輸入模塊。輸入信號有11個，9個為開關量，其中2個為模擬量。9開關量輸入，3個由操作按鈕提供，3個由液位開關提供，Zui后3個由選擇開關提供;模擬量輸入有2路;輸出信號有6個;本控制系統采用西門子CPUSR20模塊+EM AE04模擬量輸入模塊完全可以，輸入、輸出點都有裕量。由于各個元器件由用戶提供，因此這里只給選型參數，不給具體料單。7.4.3硬件設計兩種液體混合控制的I/O分配，如表7-7所示，硬件設計的主回路、控制回路、PLC輸入輸出回路及開孔圖紙，如圖7-23所示。7.4.4硬件組態兩種液體混合控制硬件組態，如圖7-24所示。7.4.5 程序設計兩種液體混合控制主程序如圖7-25所示，當對應條件滿足時，系統將執行相應的子程序。子程序主要包括公共程序、手動程序、自動程序和模擬量程序4大部分。(1)公共程序兩種液體混合控制公共程序如圖7-26所示。系統初始狀態容器為空，閥A~閥C 均為OFF，液位開關L1~L3均為OFF，攪拌電動機M為OFF，加熱管不加熱;故將這些量的常閉點串聯作為M1.1為ON 的條件，即原點條件。其中有一個量不滿足，那么M1.1都不會為ON。系統在原點位置，當處于手動或初始化狀態時，初始步M0.0都會被置位，此時為執行自動程序做好準備;若此時M1.1為OFF，則M0.0會被復位，初始步變為不活動步，即使此時按下啟動按鈕，自動程序也不會轉換到下一步，因此禁止了自動工作方式的運行。當手動、自動2種工作方式相互切換時，自動程序可能會有兩步被同時激活，為了防止誤動作，因此在手動狀態下，輔助繼電器M0.1~M0.6要被復位。在非連續工作方式下，I0.7常閉觸點閉合，輔助繼電器M1.2被復位，系統不能執行連續程序。(2)手動程序兩種液體混合控制手動程序如圖7-27所示。此處設置閥C手動，意在當系統有故障時，可以順利將混合液放出。(3)自動程序兩種液體混合控制系統的順序功能圖，如圖7-28所示，根據工作流程的要求，顯然1個工作周期有“閥A開→閥B開→攪拌→加熱→閥C開→等待10s”這6步，再加上初始步，因此共7步(從M0.0~M0.6);在M0.6后應設置分支，考慮到單周和連續的工作方式，一條分支轉換到初始步，另一分支轉換到M0.1步。兩種液休混合控制系統的自動程序，如圖7-29所示。設計自動程序時，采用置位復位指令編程法，其中M0.0-M0.6為中間編程元件，連續、單周2種工作方式用連續標志M1.2加以區別.當常開觸點 I0.7閉合，此時處于連續方式狀態;若原點條件滿足，在初始步為活動步時，按下啟動按鈕I0.0，線圈M0.1被置位，同時M0.0被復位，程序進入閥A控制步，線圈Q0.0接通，閥A打開注入液體A;當液體到達中限位時，中限位開關I0.2為ON，程序轉換到閥B控制步M0.2，同時閥A控制步M0.1停止，線圈Q0.1接通，閥B打開，注入液體 B;以后各步轉換以此類推，這里不再重復。單周與連續原理相似，不同之處在于在單周的工作方式下，連續標志條件不滿足(即線圈M1.2不得電)，當程序執行到M0.6步時，滿足的轉換條件為M1.2·T38，因此系統將返回到初始步M0.0，系統停止工作。(4)模擬量程序兩種液體混合控制模擬量程序，如圖7-30所示。該程序分為兩個部分，第1部分為模擬量信號采集程序，第2部分為報警程序。模擬量信號采集程序，根據控制要求，當溫度傳感器檢測到液體的溫度為75℃時，加熱管停止;閥C打開放出混合液體;此問題關鍵點用PLC語言表達出實際物理量與PLC內部數字量之間的對應關系，即T=100X(AIW16-5530)/(27648-5530)，其中T表示溫度;之后由比較指令進行比較，如實際溫度大于或等于75℃(取大于或等于，好實現;僅等于，由于誤差，可能捕捉不到此點。)，則驅動線圈M9.0作為下一步的轉換條件。報警程序編寫過程和信號采集程序的編寫過程類似，這里不再贅述。(5)用電位器模擬壓力變送器4~20mA信號電位器模擬壓力變送器信號的等效電路，如圖7-31所示。在模擬量通道中，S7-200SMART PLC模擬量輸入模塊內部電壓往往在DC1~5V，當模擬量通道外部沒有任何電阻時，此時電流Zui大即20mA，此時的電壓為5V，故此時內部電阻R=5V/20mA=250Ω。電位器可以替代變送器模擬4~20mA的標準信號，至于模擬電位器阻值應為多大?計算過程如下。當模擬量通道內部電壓Zui小時，即1V，此時電位器分來的電壓Zui大，即(24一1)V=23V;此時電流Zui小為4mA，故此時W1=23V/4mA=5.75kΩ。5.75kΩ是理論值，市面上有5.6kΩ多圈精密電阻，有10圈的，有20圈的，20圈的模擬出來的信號精度高些。若無特殊要求，一般10圈就夠用了。需要指出的是，此電位器不同于普通的電位器，其內部結構為多圈電阻，故可以非常地模擬出4~20mA的標準信號，這種性能是普通電位器所無法比擬的。用電位器模擬標準信號，如果將電位器旋至Zui小電阻處，即W1=0，此時DC24V電壓就完全加在了模擬量通道內部電阻R上，這樣超出了內部電路的載流能力，很可能將此路模擬量通道燒毀，故此在電位器的一端需串上R1電阻，用于分流。R1具體為多少?計算如下。此時模擬量通道內部電壓為5V，因此，R1兩端的電壓為(24-5)V=19V，此時的電流為 20mA，故此，R1=19V/20mA=950Ω。7.4.6 兩種液體混合自動控制調試①編程軟件。編程軟件采用STEP7-Micro/WIN SMART V2.0。②系統調試。將各個輸入/輸出端子和實際控制系統的按鈕、所需控制設備正確連接，完成硬件的安裝并檢查無誤后，可以將事先編寫的梯形圖程序傳送到PLC中進行調試。7.4.7編制控制系統使用說明根據調試的Zui終結果整理出完整的技術文件，單位存檔，部分資料提供給用戶，以利于系統的維修和改進。編制的文件有硬件接線圖，PLC編程元件表和帶有文字說明的梯形圖和順序功能圖。提供給用戶的圖紙為硬件接線圖。