PLC液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

PLC液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)水塔水位的控制,提供了一種實(shí)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(dòng)上水,并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞： PLC；自動(dòng)控制；液位；水塔Key word: PLC; automatically controls; water level; water tower1引言現(xiàn)今社會(huì)，自動(dòng)化裝置無所不在，水塔水位的監(jiān)測(cè)和控制，再也不需要人工進(jìn)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(shí)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(gè)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(jī)給水裝置系統(tǒng)，水塔水位自動(dòng)控制器。它具有適應(yīng)各種液體液位的檢測(cè)和控制的功能，設(shè)計(jì)中分析了利弊，考慮了各種液體的阻值大小，是可以投入實(shí)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(shí)質(zhì)上是一臺(tái)工業(yè)控制專業(yè)計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理與一般微型計(jì)算機(jī)相同，它由控制器、存儲(chǔ)器、/、接口等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)各種邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)及在線監(jiān)控等功能，采用面向用戶的梯形圖，編程簡(jiǎn)單、易于修改和使用。PLC機(jī)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(yàn)，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(dòng)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(jì)，良好的擴(kuò)展性，低廉的價(jià)格，以及強(qiáng)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(jí)使其在解決工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。根據(jù)實(shí)際的控制點(diǎn)數(shù)和系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的控制要求，其中，輸入端：按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)用10個(gè)點(diǎn)；電接點(diǎn)壓力表用2個(gè)點(diǎn)；過載繼電器用2個(gè)點(diǎn)，加一個(gè)COM點(diǎn)，共計(jì)15個(gè)點(diǎn)。輸出端：8個(gè)繼電器用8個(gè)點(diǎn)；8個(gè)指示燈中的4個(gè)指示燈要與繼電器共用一個(gè)點(diǎn)，另外4個(gè)指示燈用4個(gè)點(diǎn)；加一個(gè)COM點(diǎn)，共計(jì)13個(gè)點(diǎn)。因此選用FX0-30MR型的可編程控制器一臺(tái)，它可提供16個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)。4、系統(tǒng)工作原理1轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到2端,此時(shí)指示燈HL1亮,表示電路處于自動(dòng)工作狀態(tài),當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2打到4端,投入電機(jī)投入工作,正常運(yùn)行,如果這時(shí)管網(wǎng)壓力達(dá)到電接點(diǎn)壓力表下限值,那么,KA3得電,其常開觸點(diǎn)閉合,這時(shí)KM1線圈得電,指示燈HL0亮,表示投入電機(jī)工作,其常閉觸點(diǎn)斷開,常開觸點(diǎn)閉合,KM3也得電,指示燈HL2亮,表示投入電機(jī)開始降壓?jiǎn)?dòng),同時(shí)KT1也得電,開始計(jì)時(shí)15秒,15秒后,KM3、KT1失電，KM2得電，指示燈HL3亮，表示電機(jī)全壓運(yùn)行，為管網(wǎng)壓力補(bǔ)水加壓；當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到電接點(diǎn)壓力表的上限時(shí)，KA1得電，其常閉觸點(diǎn)斷開，KM1失電，投入電機(jī)停止工作。當(dāng)壓力再達(dá)到下限時(shí)，投入電機(jī)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(jī)投入工作，正常運(yùn)行，其工作原理和順序如同投入電機(jī)。當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到下限時(shí)，補(bǔ)水電機(jī)工作補(bǔ)水加壓，一定時(shí)間后，當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到上限時(shí)，補(bǔ)水電機(jī)停止工作，當(dāng)管網(wǎng)壓力再次達(dá)到下限時(shí)，補(bǔ)水電機(jī)又開始工作，為管網(wǎng)壓力補(bǔ)水加壓，一定時(shí)間后，當(dāng)管網(wǎng)壓力再次達(dá)到上限時(shí)，補(bǔ)水電機(jī)又停止工作，如此循環(huán)下去，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制要求。2.轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到4端，此時(shí)指示燈HL7亮，表示電路處于手動(dòng)工作狀態(tài)。當(dāng)SA3打到4端，投入電機(jī)進(jìn)入手動(dòng)工作，如果這時(shí)管網(wǎng)壓力達(dá)到電接點(diǎn)壓力表的下限值時(shí)，按下電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB2，則KM4得電，指示燈HL0亮，表示投入電機(jī)工作，同時(shí)KM3、KT3都得電，這時(shí)指示燈HL2亮，表示投入電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)，并開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)15秒，15秒后，KM3、KT3失電，KM2得電，指示燈HL3亮，表示投入電機(jī)全壓運(yùn)行，為管網(wǎng)補(bǔ)水加壓，當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到其設(shè)定的上限值時(shí)，KA1得電，其常閉觸點(diǎn)斷開，這時(shí)KM4失電，同時(shí)KM2也失電，投入電機(jī)停止工作。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3打到2端時(shí)，如果管網(wǎng)壓力達(dá)到電接點(diǎn)壓力表的下限值時(shí)，按下電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB4，則備用電機(jī)開始啟動(dòng)，其工作原理和順序如同投入電機(jī)。手動(dòng)工作狀態(tài)在維修時(shí)使用。5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1水塔水位控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用兩臺(tái)補(bǔ)水泵電機(jī)，其中M1為投入電機(jī)，M2為備用電機(jī)。需根據(jù)管網(wǎng)壓力實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水電機(jī)工作與否，管網(wǎng)壓力由電節(jié)點(diǎn)壓力表測(cè)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(shí)，補(bǔ)水電機(jī)工作，當(dāng)管網(wǎng)壓力高于壓力表上限時(shí)，補(bǔ)水電機(jī)停止工作。通過手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1來實(shí)現(xiàn)電機(jī)工作于自動(dòng)狀態(tài)還是手動(dòng)狀態(tài)。手動(dòng)控制主要用于維修時(shí)使用，自動(dòng)控制系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)正常運(yùn)行。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2和SA3實(shí)現(xiàn)投入電機(jī)和備用電機(jī)之間的切換。本系統(tǒng)在主回路中設(shè)有短路保護(hù)和過載保護(hù)，短路保護(hù)采用熔斷器，過載保護(hù)采用熱繼電器，且有各種指示燈。系統(tǒng)要有降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備，本控制系統(tǒng)采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)。 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(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，打在4處，為手動(dòng)狀態(tài)；打在2處，為自動(dòng)狀態(tài)。SA2、SA3為投入電機(jī)/備用電機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在手動(dòng)狀態(tài)，可以按動(dòng)SB1、SB2、SB3、SB4來控制兩臺(tái)補(bǔ)水電機(jī)的啟動(dòng)與停止，在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)PLC的程序運(yùn)行，自動(dòng)控制電機(jī)的起停。HL0HL7為各種狀態(tài)指示燈，F(xiàn)R1、FR2為兩臺(tái)補(bǔ)水電機(jī)的熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，可對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。電接點(diǎn)壓力表控制兩臺(tái)電機(jī)工作與否，當(dāng)達(dá)到壓力表下限時(shí)，電機(jī)工作加壓；當(dāng)達(dá)到壓力表上限時(shí)，電機(jī)停止工作。HL0：投入電機(jī)工作 HL1：自動(dòng)工作 HL2：投入電機(jī)啟動(dòng)HL3：投入電機(jī)運(yùn)行 HL4：備用電機(jī)工作 HL5：備用電機(jī)啟動(dòng)HL6：備用電機(jī)運(yùn)行 HL7：手動(dòng)工作5.3控制回路中各元件的作用和型號(hào)的說明如表1所示：符號(hào)電路中的作用型號(hào)SB1投入電機(jī)停止按鈕LA25-20SB2投入電機(jī)啟動(dòng)按鈕LA25-20SB3備用電機(jī)停止按鈕LA25-20SB4備用電機(jī)啟動(dòng)按鈕LA25-20SA12自動(dòng)工作端子SA14手動(dòng)工作端子SA22備用電機(jī)自動(dòng)工作端子SA24投入電機(jī)自動(dòng)工作端子SA32備用電機(jī)手動(dòng)工作端子SA34投入電機(jī)手動(dòng)工作端子KA1電接點(diǎn)壓力表上限中間繼電器JT4-XXAKA3電接點(diǎn)壓力表下限中間繼電器JT4-XXAFR1過載保護(hù)熱繼電器JR16-20/3DFR2過載保護(hù)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(jì) 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(jì) 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(diǎn)：（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(jī)與備用電機(jī)切換容易，操作簡(jiǎn)便安全，故障容易查出，各種運(yùn)行狀態(tài)有指示燈指示，運(yùn)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(hù)功能，維修方便，極大地延長了電機(jī)的使用壽命，同時(shí)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(qiáng)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(diǎn)壓力表共同來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，并且操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。本供水系統(tǒng)對(duì)原有的供水系統(tǒng)的輔助，使原有系統(tǒng)解決了不能遠(yuǎn)距離或高距離供水的問題。采用PLC自動(dòng)控制不僅可使電控系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，電氣故障率大大降低，判斷和排除故障的時(shí)間明顯縮短，而且使控制具有極強(qiáng)的柔性和功能的可擴(kuò)充性，當(dāng)有新的控制要求時(shí)，只需適當(dāng)?shù)匦薷挠脩舫绦蚨挥酶淖兺鈬娐贰⒂步泳€?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1周萬珍，高鴻斌，編著，PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2004年1月，P183