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基于SX-801教學實驗平臺的PLC實訓項目教學探索-以液體配料自動控制系統(tǒng)設計為例
成都工貿職業(yè)技術學院 江艷華 陳昌敏 張雪標 2021/6/14 19:39:25
摘要：本文應用三菱公司生產的具有高性能價格比的FX3U系列PLC，設計實現(xiàn)液體配料自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結合了平日教學中所用到的可編程控制器（PLC）的多方面設計知識和方法，利用了SX-801教學實驗平臺、FX3U-48M PLC搭建控制系統(tǒng)。
關鍵詞：可編程控制器 液體配料 自動控制系統(tǒng)
一、選取PLC控制的意義
配料生產是指在生產過程中，運用感測原料數(shù)量的方法確定某一原料的添加量，把不同的原料按照一定的配比關系混合在一起，為后續(xù)生產過程所使用，從而達到生產出社會需求的產品的目的。從滿足配料自動控制系統(tǒng)的安全性、擴展性和可靠性方面考慮，目前常見的配料自動控制系統(tǒng)，主要有單片機控制、PLC控制、工業(yè)控制計算機集中控制等類型。于PLC的諸多優(yōu)勢，結合配料自動控制系統(tǒng)的需求，選擇三菱公司的FX3U-48可編程序控制器進行系統(tǒng)設計，結合實際條件，選取SX-801教學實驗平臺搭建液體配料自動控制系統(tǒng)模擬仿真系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)控制要求
如圖2-1所示，該控制系統(tǒng)初始狀態(tài)，容器是空的，Y1、Y2、Y3電磁閥和攪拌機均為OFF，液面?zhèn)鞲衅鱈1、L2、L3均為OFF，加熱器H為OFF（T為溫度傳感器）；
(1)按啟動按鈕SB1，打開液體A電磁閥，開始注入液體A，至液面高度為L3(L3=ON)時，停止注入液體A同時開啟液體B電磁閥，注入液體B，當液面升至L2(L2=ON)時，停止注入液體B同時開啟液體C電磁閥，注入液體C，當液面升至L1(L1=ON)時停止液體C注入；
(2)液體C停止注入后，立刻開啟攪拌機(M=ON)，攪拌混合時間為10S；
(3)攪拌停止后(M=OFF)開始加熱(H=ON)，當混合液溫度達到某一指定值時，T=ON，H=OFF，加熱器停止加熱，放出混合液體(Y4=ON)，至液體高度降為L3(L3=ON)后，再經5S停止放出(Y4=OFF)；按下停止按鈕SB2后，當前操作完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。自動開始下一周期(即從閥門Y1打開注入液體A處開始循環(huán))。
(4)按下按鈕SB2，裝置隨時停止運行。
圖2-1 三種液體混合控制設備示意圖
三、系統(tǒng)程序設計
（1） 設計說明
在多種液體自動混合模塊上，各指示燈為共陰極（即0V）工作，液面?zhèn)鞲衅饕好嫘盘柵c溫度傳感器溫度到達信號以撥動開關模擬，撥動開關時，相應指示燈會點亮。在實際中采用傳感器對模擬信號進行A/D轉換與信號采樣，因為條件所限在此不做復雜考慮。啟動停止按鈕在開關、按鈕板上選取自復式按鈕的常開端。
（2） 液體配料自動控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表
輸入 輸出
輸入繼電器 元件代號 作用 輸出繼電器 元件代號 作用
X000 SB1 啟動 Y000 Y1 液體A電磁閥
X001 SB2 停止 Y001 Y2 液體B電磁閥
X002 L1 液位傳感器 Y002 Y3 液體C電磁閥
X003 L2 液位傳感器 Y003 KM1 攪拌電機M
X004 L3 液位傳感器 Y004 KM2 電爐H
X005 T 溫度傳感器 Y005 Y4 放液電磁閥
（3） 液體配料自動控制系統(tǒng)的部分程序（如圖3-3所示）：
圖3-1 液體配料自動控制系統(tǒng)部分梯形圖程序
四、外部接線
本次實驗利用的是FX3U-48M系列的PLC、多種液體自動混合模塊來進行液體配料自動控制系統(tǒng)的外部接線的仿真。其外部接線原理圖如下圖4-1所示。
圖4-1 外部接線原理圖
由于實驗室模擬仿真設備有別于實際設備，根據外部接線原理圖，在實驗平臺上搭建液體配料自動控制系統(tǒng)模擬仿真系統(tǒng)，完成后如圖4-2所示。
圖4-2 模擬仿真系統(tǒng)
五、調試、運行
（一）調試
為了便于觀察設計的程序，我們利用三菱PLC的編程軟件GX Developer來（未完，下一頁）
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