PLC液位自動控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

PLC液位自動控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：在傳統(tǒng)的水塔供水的基礎(chǔ)上,加入了PLC器件,利用PLC來實現(xiàn)水塔水位的控制,提供了一種實用的水塔水位控制方案。本控制器能夠控制水泵或電磁閥供水塔自動上水,并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠等優(yōu)點。關(guān)鍵詞： PLC；自動控制；液位；水塔Key word: PLC; automatically controls; water level; water tower1引言現(xiàn)今社會，自動化裝置無所不在，水塔水位的監(jiān)測和控制，再也不需要人工進行操作。為保證供水的可靠性和安全性，在樓層特別高或用水高峰時能夠可靠供水，新的供水系統(tǒng)的供水方式和控制系統(tǒng)就是在原來的水塔供水系統(tǒng)上加上一個輔助系統(tǒng)，本文所介紹的就是此輔助系統(tǒng)，即利用可編程控制器（PLC）控制的電機給水裝置系統(tǒng)，水塔水位自動控制器。它具有適應(yīng)各種液體液位的檢測和控制的功能，設(shè)計中分析了利弊，考慮了各種液體的阻值大小，是可以投入實際生產(chǎn)的產(chǎn)品。2. 可編程控制器（PLC）的概述可編程序控制器(programmable Logic controller)實質(zhì)上是一臺工業(yè)控制專業(yè)計算機，其結(jié)構(gòu)原理與一般微型計算機相同，它由控制器、存儲器、/、接口等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)各種邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)及在線監(jiān)控等功能，采用面向用戶的梯形圖，編程簡單、易于修改和使用。PLC機以其可靠性較高、控制靈活、使用方便以及能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。3、PLC的選擇 由于該系統(tǒng)為中型PLC自動控制系統(tǒng)，要求PLC能夠提供可編程邏輯分析功能，采用三菱公司的F系列產(chǎn)品的FX0-30MR可編程控制器，由于其緊湊的設(shè)計，良好的擴展性，低廉的價格，以及強大的命令，使得F系列可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決工業(yè)自動化問題時，具有很強的適應(yīng)性。根據(jù)實際的控制點數(shù)和系統(tǒng)需要實現(xiàn)的控制要求，其中，輸入端：按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)用10個點；電接點壓力表用2個點；過載繼電器用2個點，加一個COM點，共計15個點。輸出端：8個繼電器用8個點；8個指示燈中的4個指示燈要與繼電器共用一個點，另外4個指示燈用4個點；加一個COM點，共計13個點。因此選用FX0-30MR型的可編程控制器一臺，它可提供16個輸入點，14個輸出點。4、系統(tǒng)工作原理1轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到2端,此時指示燈HL1亮,表示電路處于自動工作狀態(tài),當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2打到4端,投入電機投入工作,正常運行,如果這時管網(wǎng)壓力達到電接點壓力表下限值,那么,KA3得電,其常開觸點閉合,這時KM1線圈得電,指示燈HL0亮,表示投入電機工作,其常閉觸點斷開,常開觸點閉合,KM3也得電,指示燈HL2亮,表示投入電機開始降壓啟動,同時KT1也得電,開始計時15秒,15秒后,KM3、KT1失電，KM2得電，指示燈HL3亮，表示電機全壓運行，為管網(wǎng)壓力補水加壓；當(dāng)管網(wǎng)壓力達到電接點壓力表的上限時，KA1得電，其常閉觸點斷開，KM1失電，投入電機停止工作。當(dāng)壓力再達到下限時，投入電機又開始工作，如此循環(huán)下去。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2打到2端，線圈KM5得電，備用電機投入工作，正常運行，其工作原理和順序如同投入電機。當(dāng)管網(wǎng)壓力達到下限時，補水電機工作補水加壓，一定時間后，當(dāng)管網(wǎng)壓力達到上限時，補水電機停止工作，當(dāng)管網(wǎng)壓力再次達到下限時，補水電機又開始工作，為管網(wǎng)壓力補水加壓，一定時間后，當(dāng)管網(wǎng)壓力再次達到上限時，補水電機又停止工作，如此循環(huán)下去，可以實現(xiàn)自動控制要求。2.轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到4端，此時指示燈HL7亮，表示電路處于手動工作狀態(tài)。當(dāng)SA3打到4端，投入電機進入手動工作，如果這時管網(wǎng)壓力達到電接點壓力表的下限值時，按下電機啟動按鈕SB2，則KM4得電，指示燈HL0亮，表示投入電機工作，同時KM3、KT3都得電，這時指示燈HL2亮，表示投入電機降壓啟動，并開始計時，計時15秒，15秒后，KM3、KT3失電，KM2得電，指示燈HL3亮，表示投入電機全壓運行，為管網(wǎng)補水加壓，當(dāng)管網(wǎng)壓力達到其設(shè)定的上限值時，KA1得電，其常閉觸點斷開，這時KM4失電，同時KM2也失電，投入電機停止工作。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3打到2端時，如果管網(wǎng)壓力達到電接點壓力表的下限值時，按下電機啟動按鈕SB4，則備用電機開始啟動，其工作原理和順序如同投入電機。手動工作狀態(tài)在維修時使用。5、系統(tǒng)設(shè)計5.1水塔水位控制系統(tǒng)的總體設(shè)計本系統(tǒng)采用兩臺補水泵電機，其中M1為投入電機，M2為備用電機。需根據(jù)管網(wǎng)壓力實現(xiàn)補水電機工作與否，管網(wǎng)壓力由電節(jié)點壓力表測出，壓力上限為0.5kg，壓力下限為0.1kg,當(dāng)管網(wǎng)壓力低于壓力表下限時，補水電機工作，當(dāng)管網(wǎng)壓力高于壓力表上限時，補水電機停止工作。通過手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1來實現(xiàn)電機工作于自動狀態(tài)還是手動狀態(tài)。手動控制主要用于維修時使用，自動控制系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)正常運行。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2和SA3實現(xiàn)投入電機和備用電機之間的切換。本系統(tǒng)在主回路中設(shè)有短路保護和過載保護，短路保護采用熔斷器，過載保護采用熱繼電器，且有各種指示燈。系統(tǒng)要有降壓啟動設(shè)備，本控制系統(tǒng)采用星三角降壓啟動。 5.2、控制回路電路圖本系統(tǒng)的電氣控制線路如圖2所示，圖中，SA1為自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，打在4處，為手動狀態(tài)；打在2處，為自動狀態(tài)。SA2、SA3為投入電機/備用電機轉(zhuǎn)換開關(guān)，在手動狀態(tài)，可以按動SB1、SB2、SB3、SB4來控制兩臺補水電機的啟動與停止，在自動狀態(tài)時，系統(tǒng)根據(jù)PLC的程序運行，自動控制電機的起停。HL0HL7為各種狀態(tài)指示燈，F(xiàn)R1、FR2為兩臺補水電機的熱繼電器的常閉觸點，可對電機進行過載保護。電接點壓力表控制兩臺電機工作與否，當(dāng)達到壓力表下限時，電機工作加壓；當(dāng)達到壓力表上限時，電機停止工作。HL0：投入電機工作 HL1：自動工作 HL2：投入電機啟動HL3：投入電機運行 HL4：備用電機工作 HL5：備用電機啟動HL6：備用電機運行 HL7：手動工作5.3控制回路中各元件的作用和型號的說明如表1所示：符號電路中的作用型號SB1投入電機停止按鈕LA25-20SB2投入電機啟動按鈕LA25-20SB3備用電機停止按鈕LA25-20SB4備用電機啟動按鈕LA25-20SA12自動工作端子SA14手動工作端子SA22備用電機自動工作端子SA24投入電機自動工作端子SA32備用電機手動工作端子SA34投入電機手動工作端子KA1電接點壓力表上限中間繼電器JT4-XXAKA3電接點壓力表下限中間繼電器JT4-XXAFR1過載保護熱繼電器JR16-20/3DFR2過載保護熱繼電器JR16-20/3D表1 控制回路元件說明54控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計 控制系統(tǒng)的外接線圖如圖所示：55控制系統(tǒng)指令表的設(shè)計 如表2所示：0 LD X526 OUT Y21 OUT M227 OUT Y152 LD X628 LD M13 OUT M129 OR Y44 LD M130 OR Y65 OR Y431 AND X106 OR Y632 ANI M27 AND X1033 AND X118 ANI M234 ANI X149 AND X1235 ANI X310 ANI X1336 LD X411 ANI X137 OR Y612 LD X238 ANB 13 OR Y439 ANI Y514 ANB40 OUT Y615 ANI Y141 LD Y616 OUT Y442 ANI T417 LD Y443 OUT Y718 ANI T344 OUT Y1719 OUT Y345 OUT T4 K15020 OUT Y1646 LD Y621 OUT T3 K15047 LD T422 LD Y448 OR Y1023 LD T349 ANB24 OR Y250 OUT Y1025 ANB51 OUT Y2052 LD M178 ANI X1353 OR Y179 ANI Y454 OR Y580 OUT Y155 ANI M281 LD Y156 AND X782 AND T157 AND X1583 OUT Y358 ANI X1484 OUT Y1659 ANI Y685 OUT T1 K15060 OUT Y586 LD Y161 LD Y587 LD T262 ANI T288 OR Y263 OUT Y789 ANB 64 OUT Y1790 OUT Y265 OUT T2 K15091 OUT Y1566 LD Y592 LD Y167 LD T293 OR Y468 OR Y1094 OUT Y1169 ANB95 LD X770 OUT Y1096 OUT Y271 OUT Y2097 LD Y672 LD M198 OR Y573 OR Y199 OUT Y1374 OR Y5100 LD X1075 ANI M2101 OUT Y1476 AND X7102 END77 AND X16 表2 控制系統(tǒng)指令表56系統(tǒng)的控制效果本供水系統(tǒng)的控制效果有以下幾點：（1）可有效地保持恒壓供水，提高供水的安全性與可靠性。（2）投入電機與備用電機切換容易，操作簡便安全，故障容易查出，各種運行狀態(tài)有指示燈指示，運行安全可靠。（3）解決了在水氣暖系統(tǒng)中，樓層特別的高，水供不上去，影響供水，且水壓變化大的問題。而且本系統(tǒng)有多種保護功能，維修方便，極大地延長了電機的使用壽命，同時也提高了生產(chǎn)率。結(jié)束語 本文介紹了由可編程控制器（PLC）控制的恒壓供水系統(tǒng)，通過本文我們可以看到可編程控制器自身的強大的功能和它各方面的優(yōu)越性，該系統(tǒng)以可編程控制器為核心，和電接點壓力表共同來實現(xiàn)恒壓供水，并且操作簡單，維護方便。本供水系統(tǒng)對原有的供水系統(tǒng)的輔助，使原有系統(tǒng)解決了不能遠距離或高距離供水的問題。采用PLC自動控制不僅可使電控系統(tǒng)構(gòu)成簡單，電氣故障率大大降低，判斷和排除故障的時間明顯縮短，而且使控制具有極強的柔性和功能的可擴充性，當(dāng)有新的控制要求時，只需適當(dāng)?shù)匦薷挠脩舫绦蚨挥酶淖兺鈬娐?、硬接線?！緟⒖嘉墨I】1周萬珍，高鴻斌，編著，PLC分析與設(shè)計應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2004年1月，P183