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PLC氣動隔膜泵控制系統設計
發布時間：2011/2/28 9:50:10 | 閱讀次數：1299次
以壓縮空氣為動力的氣動隔膜泵，主要用于石油、化工千布門。它
來用了目前國際上最為先進的可編程序控制器實現了泵的拉制。使
得泵的性能更佳、史可金。這里把此丈推薦給大家，不僅因為它在
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能盡
快運用到排灌行業中。
一、前言
在工農業生產中，尤其在石油、化工、煤炭等行業，輸送的流體多
數不是純凈的水，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。作為輸送此類介質的
專用泵—以壓縮空氣為動力的氣動隔膜泵，可以它獨特的優勢占領
這些領域。然而，我國僅有幾臺進口產品，使用性能亦不很佳。最
近，我們用可編程序控制器替代引進產品的繼電、接觸控制系統，
取得了良好的效果。
二、氣動隔膜泵控制要求
氣動隔膜泵中液體的輸送靠氣體推動隔膜交替地進液、排液來完成。
輸送流量的多少，取決于進液、排液的動作時問。控制功能，除
泵的啟仃、隔膜的排液進液動作以外，還包括集液箱的液位檢測與
控制，流量累計與顯示，特別是隔膜破裂預極警及全破裂事故報警。
集液箱內液體是系統中需要通過泵傳送的介質，它的出口與泵連
接。上電后，集液箱進液閥打開進液。為保證箱內液體源源不斷地
提供給泵，必須對其液位進行定時檢測。當液位低于下限值時，報
警并停泵;當液體高到上限位時，進液閥門關閉停止進液。隔膜可謂
泵的心臟，一旦發生破裂，就可能造成不堪設想的后果。因此，隔
膜工作狀杰的隨機監測尤為重要，系統不僅要有隔膜全破裂事故報
警、自動關泵、投人備用泵，還希望有破裂預報警。引進的氣動隔
膜泵繼電控制系統卻不能實現這一重要功能。同時，流量的計算定
時由時問繼電器來整定，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內外
先進的PLC可編程程序控制器來控制氣動隔膜泵。
三、PLC基本原理
PLC實質上是一種專用計算機，它的結構型式基本與微型計算機相同，
PLC按系統程序賦予的功能，接受并存儲從編程器鍵入的用戶程
序和數據，用掃描的方式接受現場輸入裝置的數據或狀態，并存入
輸入狀態或數據寄存器中;診斷電源及PLC內部電路工作狀態和編程
過程中的語法錯誤等。PLC進人運行狀態后，從存儲器逐條讀取用戶
程序，經過命令解釋后按指令規定的任務產生相應的控制信號去啟
閉有關的控制門電路，分時、分渠道地去執行數據的存取、傳送、
組合、比較和變換等動作，完成用戶程序中規定的邏輯或算術運算
等任務。根據運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出狀態寄存器
的內容，再由輸出狀態表的位狀態或數據寄存器的有關內容，實現
輸出控制，制表打印或數據通信等功能。
圖2為PLC CPU的工作過程。CPU從首地址開始按次序逐條掃描所有的
寄存器地址，執行用戶輸入的全部功能，直至用戶輸入程序結束。
在掃描期間，對線圈通、斷狀態的邏輯設定，取決于輸入的用戶邏
輯程序指令。這些線圈的狀態可以立即被下面的邏輯功能所用。在
對邏輯的描結束后，CPU從輸入模塊讀入新的輸人狀態，并把邏輯執
行中的新數據提供給輸出模塊。
接著編程器服務，即接受邏輯與/或來更改它的顯示。在編程器服務
后，CPU對它的內部硬件進行檢查，并使監控定時器復位。它的作用
是確保存貯器內部線路故障不致引起CPU進行無限制循環。
最后輸入強制I/O。當內部檢查結束后，CPU回到掃描的開始，繼續
從0000地址開始按順序掃描邏輯功能，這樣的循環掃描操作從CPU通
電開始進行，直至斷電結束。
掃描操作也提供了一個固定的可定義的邏輯判定程序，按程序的次
序來求解功能，一個功能的結果可以立即用于后繼邏輯中，消除了
復雜邏輯的競爭問題。
四、控制系統設計
根據隔膜泵的控制要求，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數為40，其中輸人為24點，輸出為16
點，適用于順序邏輯量控制。同時上海正奧泵業制造有限公司還有足
夠的輔助繼電器。整機抗干擾能力強，工作環境要求低，一般場合均
能使用，可靠性極高。F1-40MR為繼電器輸出，每只觸點容量為AC220V
/ 1.2A，壽命20萬次，并具有輸入/輸出相應的LED顯示作自我診斷
控制系統流程見圖3. I/O配置接線圖見圖4。由圖可見，PLC輸人單
元的輸入定義號為X400-- X407, X500- X507,X410-X413, X510-
X513，依次分配給泵的啟、仃控制按鈕，集液箱液位接近開關，隔
膜檢測電子開關及報警、消除控制按鈕。輸出定義號為Y430--
Y437, Y530-Y537，依次分配給隔膜泵、集液箱，備用泵等三個電磁
閥，一個流量檢測，四對蜂嗚器和指示燈。由于電磁閥功率較大，
因此輸出部分采用JQX-10F小型繼電器過渡，以提高可排性。根據流
程圖及系統配置的通道編號，很容易畫出梯形圖，再按PLC語言編程。
五、結束語
用PLC可編程序控制器控制的氣動隔膜泵經現場使用表明:其操作方
便、性能良好、運行可靠，達到預期的效果。同時，PLC的又一應用
進一步證明:把計算機功能完備，靈活性好，通用性強的優點與繼電
器系統簡單易懂、功率大的優點結合起來，用PLC控制取代單純的繼
電、接觸控制，是當代各類機械及其生產過程最理想的控制方案。
