可編程序控制器在混合液體加工控制中的應用

摘 要:通過對某一混合液體加工工藝過程的分析，采用FX2N-48MR可編程序控制器實現加工生產過程的自動/手動控制，利用PLC輸出的開關信號，經過由光電偶合器組成的驅動電路，輸出數字信號去控制閥門電動執行器，以控制閥門的開啟與關閉，完成液體生產過程的自動/手動控制。克服了采用繼電器-接觸器控制系統大量使用中間繼電器，存在故障率高、體積大、操作復雜、控制精度低等缺點，從而實現對溫度、閥門等對象的控制。減少了設備的故障率和廢料率，降低了生產成本。控制過程穩定、可靠，提高了生產效率。

關鍵詞:可編程序控制器; 混合液體加工; 控制精度; 光電偶合器

中圖分類號:TP3681 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)12-0164-03

Application of Programmable Logic Controller in Mixed Fluid Process Control

SHAO Mai-dun

(Department of Electrical Engineering and Automation， Luoyang Institute of Science and Technology， Luoyang 471023， China)

Abstract:The automatic/manual control in the production process is achieved with FX2N-48MR PLC through analysis of the mixing liquid processing. The switching signals coming from PLC is turned to the digital signal by the drive circuit including a charge coupled device to control electric valve actuators to open or close the valve and accomplish the production process of the liquid automatic/manual control. The method overcomes the defects of high failure rate， bulky volume， complicated operation and low control accuracy caused by the application of the relay-contactor control system in which large-scale interme-diate relays are adopted. Thereby， the control for temperature， valves and other objects is achieved. With the method， the failure rate， waste rate， and production cost are lowered， and the production efficiency is improved.

Keywords: PLC; mixed liquid processing; control precision; optoelectoric coupler

0 引 言

在一些混合液體物料生產加工過程中，除了正常生產過程的控制外，還需要對物料溫度進行檢測與控制，使得生產過程的控制要求更加嚴格;若控制不當，將產生大量的廢料，造成嚴重的經濟損失。而采用繼電器-接觸器控制系統，存在使用大量的中間繼電器，控制動作遲緩，精確度差，穩定性差，故障率高，操作復雜等缺點，易產生廢料，導致加工成本提高，嚴重影響了企業的經濟效益;若采用FX2N-48MR可編程序控制器進行控制，可達到預期的控制效果。

1 某一加工控制過程

下面敘述某一加工控制過程，工藝流程圖如圖1所示。

若將控制開關置于自動狀態，按下啟動按鈕SB3即打開煮料進料閥門，向煮料器內加入生產所需的原料(進料);當液位傳感器檢測到進入煮料器中的液位到達規定位置時，其開關信號X25(SL)輸入可編程序控制器控制關閉進料閥門，同時起動攪拌電機，對原料進行攪拌，并打開熱氣閥門Y4，通入熱氣對原料進行加熱(煮料)，由溫度傳感器X24(ST1)檢測原料的溫度，當原料溫度達到90 ℃時，停止加熱;此時打開冷卻水閥門Y5，加快冷卻水的循環速度，實現快速降溫(冷卻)，當原料的溫度冷卻到60 ℃時，溫度傳感器開關X26(ST2)動作信號輸入可編程序控制器，控制冷卻停止 (完成煮料過程)。接著打開輸料均質閥門，使煮料鍋中的原料進入均質器中攪拌，設定均質時間10 min，時間達到后，打開老化工藝閥門Y3，原料進入老化器中，在老化器中再次進行溫度冷卻(老化)。在老化器內，由溫度傳感器檢測原料的溫度，當原料溫度冷卻到40 ℃時，開關X27(ST3)動作信號輸入可編程序控制器控制冷卻停止，此時加工完成，輸出成品灌裝。

當手動/自動開關K置于手動位置時，可分別對各控制過程單獨進行獨立起動和停止控制。

圖1 工藝控制流程圖

2 編制輸入/輸出信號地址表

根據控制過程和要求，編制輸入/輸出信號地址表[1]。輸入信號地址表如表1所示，輸出信號地址表如表1所示。

表1 輸入信號地址表

名稱控制動作編號名稱控制動作編號

K 自動/手動X0SB12均質攪拌停止X14

SB1電源起動X1SB13老化進料起動X15

SB2電源關閉X2SB14老化進料停止X16

SB3煮料進料起動X3SB15老化攪拌起動X17

SB4煮料進料停止X4SB16老化攪拌停止X20

SB5煮料冷卻起動X5SB17老化冷卻起動X21

SB6煮料冷卻停止X6SB18老化冷卻停止X22

SB7煮料攪拌起動X7SB19緊急停止X23

SB8煮料攪拌停止X10ST1煮料溫度測檢1X24

SB9均質進料起動X11SL煮料液位測檢X25

SB10均質進料停止X12ST2煮料溫度測檢2X26

SB11均質攪拌起動X13ST3老化溫度測檢X27

3 控制接線原理圖設計

根據輸入/輸出信號地址表，可編程控制器的控制原理，設計出可編程序控制器控制接線原理圖[2-3]，如圖2所示。

表2 輸出信號地址表

名稱控制動作編號名稱控制動作編號

Q1煮料進料閥門Y1HL3煮料指示燈Y11

Q2均質進料閥門Y2HL4均質指示燈Y12

Q3老化進料閥門Y3HL5電源指示燈Y13

Q4煮料加熱閥門Y4KM1電源控制接觸器Y14

Q5煮料冷卻閥門Y5KM2煮料攪拌電機起動Y15

Q6老化冷卻閥門Y6KM3均質攪拌電機起動Y16

HL1自動指示燈Y7KM4老化攪拌電機起動Y17

HL2老化攪拌指示燈Y10

4 梯形圖設計

根據控制接線原理圖，工藝控制流程及FX2N-48MR可編程序控制器的編程規則[1]，設計出梯形圖程序[4-6]，如圖3所示。

程序說明:

(1) Y1~Y6輸出開關信號分別控制驅動電路Q1~Q6的輸出，用于驅動相應閥門電動執行器，當輸出為高電平“1”時，控制相應閥門打開，輸出為低電平“0”時，控制相應閥門關閉。

(2) 閥門的打開和關閉是否到位的檢測及控制，由電動執行器內部電路來完成。

(3) 光電耦合器TLP521-4用于將PLC與閥門電動執行器電路隔離開，以避免閥門電動執行器和PLC在電路上的相互干擾。

(4) 緊急停止按鈕SB19(X23)采用紅色蘑菇型自鎖按鈕，同時它也是總停按鈕。

圖2 接線原理圖

圖3 梯形圖程序

5 結 語

FX2N-48MR可編程序控制器，體積小，重量輕， 性能穩定可靠，價格便宜，控制穩定性高，編程方便，特別是應用于閥類控制系統，節約了大量的中間繼電器，提高了整個控制系統的響應速度，系統實時性好。該生產過程采用可編程序控制器控制后，生產過程工作穩定，操作方便，經過運行工作可靠，提高了加工產品的自動化技術。既減少了廢料的產生，降低了成本，也提高了生產效率，可謂“一次投資，終身受益”。

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