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PLC氣動(dòng)隔膜泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2011-2-28 9:50:10 | 閱讀次數(shù)：1180次
以壓縮空氣為動(dòng)力的氣動(dòng)隔膜泵，主要用于石油、化工千布門。它
來(lái)用了目前國(guó)際上最為先進(jìn)的可編程序控制器實(shí)現(xiàn)了泵的拉制。使
得泵的性能更佳、史可金。這里把此丈推薦給大家，不僅因?yàn)樗?
排灌中確是必不可少，更重要的是，有心梅磚引玉希望該技術(shù)能盡
快運(yùn)用到排灌行業(yè)中。
一、前言
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尤其在石油、化工、煤炭等行業(yè)，輸送的流體多
數(shù)不是純凈的水，而是具有一定腐蝕性、一定粘度，甚至是易燃、
易爆或含有不允許剪切的固體混合物的流體。作為輸送此類介質(zhì)的
專用泵—以壓縮空氣為動(dòng)力的氣動(dòng)隔膜泵，可以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)
這些領(lǐng)域。然而，我國(guó)僅有幾臺(tái)進(jìn)口產(chǎn)品，使用性能亦不很佳。最
近，我們用可編程序控制器替代引進(jìn)產(chǎn)品的繼電、接觸控制系統(tǒng)，
取得了良好的效果。
二、氣動(dòng)隔膜泵控制要求
氣動(dòng)隔膜泵中液體的輸送靠氣體推動(dòng)隔膜交替地進(jìn)液、排液來(lái)完成。
輸送流量的多少，取決于進(jìn)液、排液的動(dòng)作時(shí)問(wèn)。控制功能，除
泵的啟仃、隔膜的排液進(jìn)液動(dòng)作以外，還包括集液箱的液位檢測(cè)與
控制，流量累計(jì)與顯示，特別是隔膜破裂預(yù)極警及全破裂事故報(bào)警。
集液箱內(nèi)液體是系統(tǒng)中需要通過(guò)泵傳送的介質(zhì)，它的出口與泵連
接。上電后，集液箱進(jìn)液閥打開(kāi)進(jìn)液。為保證箱內(nèi)液體源源不斷地
提供給泵，必須對(duì)其液位進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)。當(dāng)液位低于下限值時(shí)，報(bào)
警并停泵;當(dāng)液體高到上限位時(shí)，進(jìn)液閥門關(guān)閉停止進(jìn)液。隔膜可謂
泵的心臟，一旦發(fā)生破裂，就可能造成不堪設(shè)想的后果。因此，隔
膜工作狀杰的隨機(jī)監(jiān)測(cè)尤為重要，系統(tǒng)不僅要有隔膜全破裂事故報(bào)
警、自動(dòng)關(guān)泵、投人備用泵，還希望有破裂預(yù)報(bào)警。引進(jìn)的氣動(dòng)隔
膜泵繼電控制系統(tǒng)卻不能實(shí)現(xiàn)這一重要功能。同時(shí)，流量的計(jì)算定
時(shí)由時(shí)問(wèn)繼電器來(lái)整定，精度低。液位也是另外的裝置控制，使得
操作極不方便，可靠性大大降低。為此，我們確定選用目前國(guó)內(nèi)外
先進(jìn)的PLC可編程程序控制器來(lái)控制氣動(dòng)隔膜泵。
三、PLC基本原理
PLC實(shí)質(zhì)上是一種專用計(jì)算機(jī)，它的結(jié)構(gòu)型式基本與微型計(jì)算機(jī)相同，
PLC按系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程
序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式接受現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的數(shù)據(jù)或狀態(tài)，并存入
輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器中;診斷電源及PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程
過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。PLC進(jìn)人運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶
程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去啟
閉有關(guān)的控制門電路，分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、
組合、比較和變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算
等任務(wù)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器
的內(nèi)容，再由輸出狀態(tài)表的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)
輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。
圖2為PLC CPU的工作過(guò)程。CPU從首地址開(kāi)始按次序逐條掃描所有的
寄存器地址，執(zhí)行用戶輸入的全部功能，直至用戶輸入程序結(jié)束。
在掃描期間，對(duì)線圈通、斷狀態(tài)的邏輯設(shè)定，取決于輸入的用戶邏
輯程序指令。這些線圈的狀態(tài)可以立即被下面的邏輯功能所用。在
對(duì)邏輯的描結(jié)束后，CPU從輸入模塊讀入新的輸人狀態(tài)，并把邏輯執(zhí)
行中的新數(shù)據(jù)提供給輸出模塊。
接著編程器服務(wù)，即接受邏輯與/或來(lái)更改它的顯示。在編程器服務(wù)
后，CPU對(duì)它的內(nèi)部硬件進(jìn)行檢查，并使監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位。它的作用
是確保存貯器內(nèi)部線路故障不致引起CPU進(jìn)行無(wú)限制循環(huán)。
最后輸入強(qiáng)制I/O。當(dāng)內(nèi)部檢查結(jié)束后，CPU回到掃描的開(kāi)始，繼續(xù)
從0000地址開(kāi)始按順序掃描邏輯功能，這樣的循環(huán)掃描操作從CPU通
電開(kāi)始進(jìn)行，直至斷電結(jié)束。
掃描操作也提供了一個(gè)固定的可定義的邏輯判定程序，按程序的次
序來(lái)求解功能，一個(gè)功能的結(jié)果可以立即用于后繼邏輯中，消除了
復(fù)雜邏輯的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。
四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)隔膜泵的控制要求，我們確定選用日本三菱公司的F1-40MR小型
可編程序控制器該控制器總點(diǎn)數(shù)為40，其中輸人為24點(diǎn)，輸出為16
點(diǎn)，適用于順序邏輯量控制。同時(shí)上海正奧泵業(yè)制造有限公司還有足
夠的輔助繼電器。整機(jī)抗干擾能力強(qiáng)，工作環(huán)境要求低，一般場(chǎng)合均
能使用，可靠性極高。F1-40MR為繼電器輸出，每只觸點(diǎn)容量為AC220V
/ 1.2A，壽命20萬(wàn)次，并具有輸入/輸出相應(yīng)的LED顯示作自我診斷
控制系統(tǒng)流程見(jiàn)圖3. I/O配置接線圖見(jiàn)圖4。由圖可見(jiàn)，PLC輸人單
元的輸入定義號(hào)為X400-- X407, X500- X507,X410-X413, X510-
X513，依次分配給泵的啟、仃控制按鈕，集液箱液位接近開(kāi)關(guān)，隔
膜檢測(cè)電子開(kāi)關(guān)及報(bào)警、消除控制按鈕。輸出定義號(hào)為Y430--
Y437, Y530-Y537，依次分配給隔膜泵、集液箱，備用泵等三個(gè)電磁
閥，一個(gè)流量檢測(cè)，四對(duì)蜂嗚器和指示燈。由于電磁閥功率較大，
因此輸出部分采用JQX-10F小型繼電器過(guò)渡，以提高可排性。根據(jù)流
程圖及系統(tǒng)配置的通道編號(hào)，很容易畫(huà)出梯形圖，再按PLC語(yǔ)言編程。
五、結(jié)束語(yǔ)
用PLC可編程序控制器控制的氣動(dòng)隔膜泵經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用表明:其操作方
便、性能良好、運(yùn)行可靠，達(dá)到預(yù)期的效果。同時(shí)，PLC的又一應(yīng)用
進(jìn)一步證明:把計(jì)算機(jī)功能完備，靈活性好，通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)與繼電
器系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、功率大的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，用PLC控制取代單純的繼
電、接觸控制，是當(dāng)代各類機(jī)械及其生產(chǎn)過(guò)程最理想的控制方案。
