浅谈PLC用于三种液体混合加热技术的集中控制设计
时间：2022-09-10 10:06:41
【摘 要】针对工厂中多种液体混合加热的控制系统采用继电器控制，存在可靠性差、劳动强度大、生产效率低的问题，开发一种基于plc的多种液体混合加热的控制装置。
【关键词】多种液体混合；PLC；集中控制
0.引言
随着国民经济的快速发展，在许多大型工厂，甚至于中小型工厂等工作场所，对于多种液体混合加热的技术有了新的要求。 以前的液体混合加热的电器控制大多采用继电器、接触器控制，采用手工操作方式，存在劳动强度大、能耗严重、维护量大、可靠性低等缺点。随着工业的按，继电器控制系统无法达到相应的要求，因此根据不同行业不同用户的要求开发专用的多种液体混合加热技术的控制系统，为此采用PLC控制多种液体混合加热技术的控制系统是十分必要的。
设计目的和技术要求：
（1）启动后上方三个输液管依次向容器内输送液体，每种液体达到灌装三分之一。
（2）液体灌装完毕后开始进行搅拌，以30秒为基础时间，之后进行加热工作，温度达到80摄氏度为标准。
（3）当加热过程完毕后有15秒冷却时间，之后进行自动灌装，灌装完毕后系统循环操作，中途可人为停止。
2.三种液体混合加热技术的总体方案确定
三种液体混合加热技术控制可采用PLC控制与传统采用继电器控制两种控制方法，两种控制方法的比较如下：
2.1方式
继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触电的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用储存逻辑，其控制逻辑是以程序方式储存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，称软接线。
2.2速度
继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触电有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微妙级，严格同步，无抖动。
2.3控制
继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。
通过对两种控制方式的比较，PLC控制方式控制效果比较好，可实现三种液体混合加热自动化；而采用继电器方式，这种控制方式还停留在人工操作，效果也就不是很明显。为此采用PLC控制三种液体混合加热技术是一个很好的选择。
而PLC控制方式又分集中控制和分散控制两块。集中控制就是一台多个I/O点和PLC控制多台设备，实行的是一对多的控制方式；分散控制是多台PLC，而每台PLC的I/O点相对来说就比较少，实现的是多对多的控制方式。
两者的优缺点比较如下表：
考虑到控制成本，占地等综合因素还是采用PLC集中控制方式较为合理。
结合PLC控制与集中控制，本篇论文对三种液体混合加热技术就采用PLC集中控制方案。
3.控制系统的硬件电路设计
PLC选型及I/O表的分配：
输入信号：
启动开关 需要一个输入端
停止开关 需要一个输入端
以上共需2个输入信号点，考虑到以后对系统的调整与扩充，留有15%的备用点，按照3个计算。
输出信号：
电动机 需要4个输出端
温度传感器 需要1个输出端
水位传感器 需要3个输出端
搅拌器 需要1个输出端
加热器 需要1个输出端
以上共需10个输入信号点，考虑到以后对系统的调整与扩充，留有15%的备用点，共需12个输出点。所以我们选用日本三菱公司FX2n系列FX2N-32ER（输入点：16，16继电器输出）。
I/O分配表：
4.硬件电路的接线要求
在硬件电路图的基础上，对于一些相关的控制接线做一些要求：
（1）采用“远程集中”控制，完全由PLC按照工艺要求来启动生产线上各个设备。
（2）电动机容量小雨10KW或其容量不超过电源变压器容量15%~20%，可实行直接启动。
（3）交流接触器的容量根据点击功率来选取，所有接触器线圈电压均为AC220V。
（4）所以点击有配有相应的低压电器保护：具有短路、过载、过电流、断相等保护功能。
（5）PLC的故障输出端直接接到AC220V报警器。
5.控制系统的软件设计
5.1软件设计思路
根据液体配比和用户使用需要，同事考虑到各个设备的安全性、故障保护与报警运行状态显示的要求，以及实现系统各个设备协调工作功能，用梯形图语言编制整个控制程序。在考虑三种液体混合加热技术，中途的每一个环节都无法重复，以免出现产品不合格现象，采用步进程序进行操作。
5.2程序梯形图说明
首先PLC上电初始化，然后按下启动按钮（X001），M1电机启动，通过水位传感器控制三个灌装管分别进行液体灌装（程序中用内部时间继电器模拟，每种液体灌装15秒），之后设定搅拌器工作时间30秒，搅拌器停止后加热器运作，通过温度传感器控制（内部时间继电器模拟20秒），达到液体融合的要求。最后通过温度传感器控制冷却时间（内部时间继电器模拟10秒），冷却后输出45秒，容器清空。在PLC主程序中设定M8012的脉冲，达到机器的循环运作。
6.结束语
本次设计在硬件电路设计中，完成PLC选型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护作用。在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序。将硬件和软件有机结合，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。
【参考文献】
［１］郁汉琪,郭健主编.可编程序控制器原理及应用.中国电力出版社,2004.
［２］宫淑贞.可编程控制器原理及应用.人民邮电出版社.
