【二等奖】施耐德电气M208PLC在热水清洗箱的应用

作者名称 -莫冠洪

摘要：本文主要介绍了施耐德M208PLC在热水清洗箱中的应用，借以稳定可靠、简单应用与高性价比的优势，在满足电气控制功能，降低成本，提升产品档次方面拥有不可替代的优势。
关键词：热水清洗箱  施耐德 M208PLC
一、应用简介
1. 应用简述：
我司净化设备靠高压静电将烟气中的油烟分子吸附到设备内内部，达到净化空气的目的。所以使用一段时间后设备内会累积一定的油垢，这些污垢既影响除烟效果又会留下火灾隐患，所以必须定期清洗。目前市场上基本靠人工定期清洗设备，因设备多装在厨房顶，清洗费时费力.人们急需一种可以全自动清洗的配套设备。为适应客户及市场需求，必须要设计一种专用清洗装置来清除油垢。正赶上中华工控网开展了施耐德M208PLC免费体验热潮，决定采用施耐德M208PLC设计热水清洗箱电气控制系统。
2. 公司介绍:
我公司是从1992年起开始为工业企业、酒店及餐饮企业提供静电除油烟、除尘服务。现已经成为全球最具实力的油烟（油雾）类静电式净化设备的提供商，主力产品有工业静电式烟雾净化设备、静电式餐饮油烟净化设备等。

二、应用说明
1. 应用功能描述
图1 热水清洗箱
1.控制箱    2.控制面板    3.储水箱    4.放水口
5.入水口     6.溢流口    7.出水口    8.水泵
2. 工艺流程说明：（请配合图片或者流程图加以说明）

储水箱加满水?将水加热到设定温度?第一级清洗（打开清洗水泵和第一级清洗电磁阀）?储水箱加满水?将水加热到设定温度?第二级清洗（打开清洗水泵和第二级清洗电磁阀）?储水箱加满水?将水加热到设定温度?第三级清洗（打开清洗水泵和第三级清洗电磁阀）?清洗完成。
3. 系统需要分析：
设计基本要求：
1. 因为设备是配套除烟设备（高频静电），附近存在较大干扰，所以设备必须抗干扰能力强。
2. 为方便用户，清洗过程要全自动运行。
3. 因为现场要求不同，清洗时间和清洗热水的温度都需要用户调整。
针对上面要求，
M208PLC具有良好的抗高频干扰静电干扰的能力，符合第1点。
采用SoMachine软件的SFC语言可以轻松编写控制程序；符合第2点。
M208PLC本身集成时钟功能，但因用户仅具备基本电气知识，修改不方便，所以采用可编程时控器和可调温控开关控制分别控制清洗时间和热水温度；符合第3点。为防止温度过高，导致水泵寿命缩短，增加了定温式温控开关ST2串联在ST1回路上。

相对于传统继电器、时间继电器控制方案具有体积小，修改方便，接线方便等优点；而相对与国产PLC控制方案，则具有较好的抗干扰能力和稳定性，并提高设备档次和竞争力等优点。

三、应用的设计与实现
1. 电气控制原理图说明
图3 水泵和加热系统原理图
图4 控制输入原理图
图5 控制输出原理图
图6 控制箱布置图

2. I/O分配表（包含M208所有输入输出的地址以及功能说明）
端子号 说明 模块号-端子号 备注
24V PLC电源电源+ 本体 电源输出
0V PLC电源电源- 本体 电源输出
I0 外控启动 本体 SB1外部控制箱备用启动（常开）
I1 外控停止 本体 SB2外部控制箱备用停止（常闭）
I2 启动 本体 SB3常开触点
I3 停止 本体 SB4常闭触点
I4 可调温控开关 本体 ST1常闭触点
I5 液位开关 本体 SQ1常开触点
I6 清洗信号 本体 KT1常开触点
I7 备用 本体
I8 备用 本体
I9 备用 本体
I10 备用 本体
I11 备用 本体
I12 备用 本体
I13 备用 本体
L 电源输入 本体 AC220V
GND 保护线 本体
N 电源输入 本体 AC220V
Q0 故障反馈 本体 故障信号反馈到外部触点
Q1 清洗反馈 本体 清洗信号反馈到外部触点
Q2 清洗指示灯 本体
Q3 发热管 本体 KM2(L1、L2、L3)加热
Q4 清洗水泵 本体 KM1(M1)提供清洗动力
Q5 加水电磁阀 本体 YV0加水
Q6 第一级电磁阀 本体 YV1第一级清洗
Q7 第二级电磁阀 本体 YV2第二级清洗
Q8 第三级电磁阀 本体 YV3第三级清洗
Q9 备用 本体
表1  I/O分配表

3. M208控制程序说明
启动和停止信号：按下SB1或SB3按钮，W_state或state闭合，clean_run置位，清洗运行。按下SB2或SB4按钮，W_stop或stop闭合，clean_run复位，清洗停止。另外PLC重新上电（TRUE上升沿脉冲）、故障（M10、M11）和清洗完成(GVL.M2)也会复位clean_run。
图7 启动和停止信号
加水控制：clean_run置位后，检测液位开关level(SQ1) 如果没有输入，则Water(Q5)输出打开加水电磁阀YV0加水。
加水完成后level(SQ1)有输入，T0开始计时，当T0到3S后，加水完成M0置位；在开始加水过程中T10计时，当T10到时300S后，level(SQ1)无输入，加水故障M10置位。另外，清洗水泵运行时，GVL.Pump点断开，暂停加水。
图7加水控制
加热控制：clean_run和加水完成GVL.M0置位后，检测可调温控开关Temperature (ST1) 如果有输入，则Heat (Q3)输出打开接触器KM2加热。
加热完成后Temperature (ST1)有输入，T1开始计时，当T1到5S后，加热完成M1置位；在开始加热过程中T11计时，当T11到900S后，level(SQ1)无输入，加热故障M11置位。
图8加热控制
清洗子程序：程序运行中调用子程序（CL）
图9清洗子程序
清洗顺序控制：当clean_run置位后,由Init转到Step0, 当var1置位后,由Step0转到Step1, 当var2置位后,由Step1转到Step2, 当var2置位后,由Step3转到Init。
第一级清洗：当Step0置位后，检测加水（GVL.M0）和加热（GVL.M1）完成有输入后使M11接通并自保持，开启水泵（GVL.PUMP）和第一级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_1），同时T1开始计时, 当T1到时后,断开M11，关闭水泵（GVL.PUMP）和第一级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_1），同时置位var1，转到Step1。 图11第一级清洗控制

第二级清洗：当Step1置位后，检测加水（GVL.M0）和加热（GVL.M1）完成有输入后使M12接通并自保持，开启水泵（GVL.PUMP）和第二级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_2），同时T2开始计时, 当T2到时后,断开M12，关闭水泵（GVL.PUMP）和第二级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_2），同时复位var1和置位var2，转到Step2。
图12第二级清洗控制
第三级清洗：当Step2置位后，检测加水（GVL.M0）和加热（GVL.M1）完成有输入后使M13接通并自保持，开启水泵（GVL.PUMP）和第三级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_3），同时T3开始计时, 当T3到时后, 断开M12,清洗完成（GVL.M2）置位，关闭水泵（GVL.PUMP）和第三级清洗电磁阀（GVL.Cleaning_3），同时复位var2和置位var3，转到Init。
等待下一次清洗信号。
图13第三级清洗控制
清洗指示灯：加水时，Water(Q5)接通，GZ1产生1秒开1秒关的脉冲输出到M20，M20将结果输出到清洗指示灯（Clean_Light），快闪表示设备正在加水；加热时，Heat (Q3)接通，GZ2产生3秒开3秒关的脉冲输出到M21，M21将结果输出到清洗指示灯（Clean_Light），慢闪表示设备正在加热。清洗时，GVL.Pump接通输出到清洗指示灯亮Clean_Light，长亮表示设备正在清洗；
图14清洗指示灯输出

信号反馈和故障反馈：当clean_run接通时，接通清洗反馈信号（Clean_signal），当M10或M11接通时，接通故障反馈信号（fault_signal），当按下SB2（W_stop）或SB4（stop）按钮， M10和M11复位，另外PLC重新上电（TRUE上升沿脉冲）M10和M11也复位。
图15清洗指示灯输出

4. 应用设备图片展示
工厂试装
热水清洗箱
M208PLC特写
四、应用体会
1. 应用体会
此次体验让我很满意。它体积不大，功能齐全。SoMachine软件平台功能强大支持6种编程语言，虽然软件入门时候费了些时间，现掌握后发觉编程非常顺手。不仅如此，M208PLC还有很强的可靠性，有很好的抗振性和很强的电磁兼容性（EMC），完全符合工业标准，能够应用于各种气候条件。所有这些都有效地提高了产品的档次，提升了产品市场竞争力。
综上所述，我们坦言，应用在目前各个领域，M208PLC是一个功能强大且实惠的最佳主控方案的最佳选择。热水清洗箱自改造到发稿止，已经试运行1个星期，运行情况稳定良好。

参考文献
[1] 参考文献内容：M218 SoMachine指令手册
[2] 参考文献内容：Modicon M208可编程控制器 产品目录