基于HK-305B型实训装置的多液体混合实训中液面传感器的模拟实现

2020-11-13李俊

安徽电子信息职业技术学院学报 2020年5期

李俊

（临汾职业技术学院，山西临汾 041000）

关键字：液面传感器；点动按钮；长动按钮；模拟

一、引言

随着人类科学技术的迅猛发展，工业生产自动化程度越来越高，可编程序控制器的编程与实践早已成为机电类专业的一门核心课程，为提高学生的编程水平和实践能力，很多院校都设有不同配置的实训装置用来模拟生产实际，受各方面因素影响，大多实训室并没有装感测模拟量的传感器，使得模拟过程受限，为解决这一问题，本文提出使用按钮替代法并通过程序的巧妙编写来最大程度的缩小实训装置与生产实践之间的距离。

二、硬件组成及控制要求

HK-305B可编程控制器实训装置中包括安装西门子编程软件电脑一台、西门子CPU222（8入/6出）、扩展模块EM223（16入/16出）及完成不同实训项目的挂板若干，使学生极大程度的模拟工程实际，实现对西门子基本指令及各类功能指令的灵活运用，提高编程及排故能力。其中可操作的一个实训项目叫多液体混合的PLC实现，实训挂板见图1。可以模拟化工、制药等多种生产实践的场景，可完成不同工作流程及不同液体配比的工作模拟。整个实训控制的系统见图2，启停按钮及模拟传感器的按钮为输入，通过编程软件把编写好的程序下载到CPU222中控制电磁阀的通断及电动机的动作，电磁阀的开合控制液体的灌入和分装，用电机带动叶片旋转来充分搅拌液体。在实践的过程中我们可以使用定时器来控制每一个电磁阀的通断时间进而控制液体的配比，但由于受液体流速等因素的影响，此种方法对液体混合精度的控制较弱，为提高控制精度，在实践中可以采用在混合罐的侧壁上安装液面传感器的方式来控制每一种液体的精确数量，该实训装置中并没有配置传感器及必要的A/D转换模块，我们可以使用按钮来模拟液面传感器极大程度的给学生创造真实的工作场景。

图1 多液体混合装置实训装置

图2 实训控制系统图

三、问题的引入

演示器利用LED指示灯模拟多液体混合装置各点的工作状态，如电磁阀的开闭状态、液面到位信号、搅拌电机工作信号。示教板中H、I、L分别为高、中、低液位的液面传感器，当液面到达此位置时，传感器发出信号，但使用按钮来模拟传感器时存在这样的问题：现实中注入液体时液面是升高的，液位传感器的工作顺序应为L、M、H。而进行混合液体的灌装时液面下降，液位传感器的工作顺序应为H、M、L。而用按钮模拟液面传感器时，按钮却可以随意按压，如何利用程序的编写来避免这种模拟与实际不吻合的情况就是本文重点解决的问题。

四、解决策略

选择的按钮种类不同，在程序实现上就有所差异，我们统一用表1的地址来进行编程。按钮的按动顺序可以随意，但三盏灯点亮的顺序必须是Q0.0、Q0.1、Q0.2，即必须Q0.0亮时Q0.1才能亮，Q0.1亮时Q0.2才有可能亮，灭的顺序则相反。

表1 PLC部分输入输出端子分配表

(一）长动按钮控制

长动按钮自带自锁功能，手松后仍可保持接通或断开状态，程序中不需自锁环节。后一个亮的灯的控制程序中需要串接前一盏亮的灯所指代线圈的常开触点，后一个灭的灯的控制程序中需要在启停按钮处并接前一盏灭的灯所指代线圈的常开触点。程序如图3所示。

图3 长动按钮模拟液面传感器的程序

（二）点动按钮一键双用

点动按钮为按压时电路接通，松开即断。使用RS触发器，其特点是复位优先，I0.0、I0.1、I0.2接通第一次时S置位端起作用相应的灯亮，接通第二次时R复位端起作用相应的灯灭。自复位具有保持功能，程序中不需有自锁环节。为达到与实际一致的效果，后亮灯的置位端需串前面先亮灯的常开触点，后灭灯的复位端需串先灭的那盏灯的常闭触点。程序如图4所示。

图4 点动按钮一键双用指令模拟液面传感器的程序

（三）点动按钮、起停分离控制

采用点动按钮进行传感器模拟时也可以通过增设相应的停止按钮的方式来实现，按压按钮使I0.0、I0.1、I0.2动作分别表示液面已到达L、M、H液面，按压按钮I0.4、I0.5、I0.6动作分别表示液面已下降到L、M、H液面以下。此程序除了应具有上述两种控制程序中亮灭顺序的先后制约外，由于是点动按钮控制，所以梯形图中应带有自锁环节。程序如图5所示。