基于PLC控制的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、基于PLC供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)批注：1、正確題目是小區(qū)換熱站供水系統(tǒng)控制(PLC) 你的題目是小區(qū)物業(yè)供水系統(tǒng)，題目偏離 ，網(wǎng)上下載都找不對(duì)資料 2、文章按照我發(fā)的格式進(jìn)行排版 3、提供小區(qū)供熱自控部分的 CAD圖紙 基于PLC控制的小區(qū)物業(yè)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)文章按照我發(fā)的格式進(jìn)行排版摘要當(dāng)時(shí)的題目是：小區(qū)換熱站供水系統(tǒng)控制(PLC) 你的題目是小區(qū)物業(yè)供水系統(tǒng)，題目偏離城市供水是指城市公共供水和自建設(shè)施供水，城市公共供水是指城市自來水供水企業(yè)以公共供水管道及其附屬設(shè)施向單位和居民的生活、生產(chǎn)和其他各項(xiàng)建設(shè)提供用水；自建設(shè)施供水是指城市的用水單位以其自選建設(shè)的供水管道，及其附屬設(shè)施向本單位的生活、生產(chǎn)和其他

2、各項(xiàng)建設(shè)提供用水。隨著我國各項(xiàng)節(jié)水措施的推進(jìn)，單位GDP用水量、人均用水量將逐漸減少。但是，由于人口的增加、城市化的深入以及工業(yè)生產(chǎn)的增長，預(yù)計(jì)城市供水行業(yè)的總體需求仍將保持平穩(wěn)增長狀態(tài)。在城市化進(jìn)程迅速的今天，那么大樓供水系統(tǒng)的建設(shè)就顯得尤為重要。而且隨著城市用水量不斷增加，對(duì)供水系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高的要求。供水的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性直接影響到大樓用戶的正常生活和工作。本篇設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了基于PLC的大樓物業(yè)供水系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，其中包括硬件選擇和電路的設(shè)計(jì)、軟件規(guī)劃和編寫，并重點(diǎn)描述了大樓物業(yè)供水系統(tǒng)的工作原理和過程、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程的原則和技巧。關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)，PLC，穩(wěn)定性 目錄第一

3、章 緒論11.1 研究背景11.2 供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求21.3 供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想21.4 供水系統(tǒng)方案確定31.5 供水系統(tǒng)運(yùn)行和原理31.5.1 系統(tǒng)原理說明31.5.2 系統(tǒng)運(yùn)行說明4第二章 可編程控制器的概述52.1 可編程控制器介紹52.2 三菱FX系列介紹52.2.1 三菱FX系列PLC主要特點(diǎn)52.2.2 三菱FX系列PLC主要數(shù)據(jù)簡介62.2.3 三菱FX系列PLC基本指令62.3 可編程控制器的特點(diǎn)72.4 可編程控制器的工作原理82.4.1 PLC的等效工作電路82.4.2 PLC的工作過程9第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1 系統(tǒng)的構(gòu)成103.2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備的選型113.2

4、.1 PLC的選型113.2.2 水泵機(jī)組的選型123.2.3 壓力傳感器的選型133.3 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計(jì)143.3.1 系統(tǒng)電源143.3.2 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計(jì)143.3.3 可編程控制器I/O分配183.3.4 PLC I/O接線圖193.3.5 壓力傳感器信號(hào)處理203.3.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì)20第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)224.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介224.2 供水系統(tǒng)程序流程圖234.3 供水系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及解析244.3.1 程序的模式選擇、水泵工作程序設(shè)計(jì)及解析244.3.2 程序的保護(hù)、報(bào)警選擇程序設(shè)計(jì)及解析254.4 程序調(diào)試及仿真274.5 程序調(diào)試及仿真體會(huì)28結(jié) 論3

5、0致 謝31參考文獻(xiàn)32附錄一 系統(tǒng)元件明細(xì)表33附錄二PLC I/O口分配表35附錄三 PLC I/O口接線圖36附錄四 供水系統(tǒng)電路圖37附錄五 控制系統(tǒng)梯形圖38附錄六 程序指令清單43引言可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破鲗?shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(CPU) 、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電

6、路、功能模塊、通信模塊。可編程控制器在我國各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它是自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)三者結(jié)合的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置，已成為工業(yè)自動(dòng)化的三大棱柱之一。為了適應(yīng)這種形勢，我們選擇了三菱FX1N-40MR-001系列可編程控制器編寫這次設(shè)計(jì)。本篇設(shè)計(jì)分兩部分介紹了大樓物業(yè)供水系統(tǒng)，分別是硬件及軟件設(shè)計(jì)。供水系統(tǒng)主要由PLC、四臺(tái)水泵、壓力傳感器等組成。系統(tǒng)工作時(shí)分手動(dòng)操作和自動(dòng)操作，自動(dòng)操作時(shí)首先由傳感器把信號(hào)傳給PLC，再由PLC根據(jù)水壓的高低信號(hào)分析控制四臺(tái)水泵的工作狀態(tài)；手動(dòng)操作時(shí)，可以通過各個(gè)水泵的啟動(dòng)停止按鈕獨(dú)立的工作。該系統(tǒng)還設(shè)有過載等保護(hù)。本設(shè)計(jì)編程軟件

7、則采用三菱公司開發(fā)的PLC編程軟件GX Developer8.52。該軟件適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。本系統(tǒng)通過調(diào)試表明本系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求并有很好的使用價(jià)值。具體說明了可編程序控制器在大樓物業(yè)供水系統(tǒng)中的作用。程序涉及到了大樓物業(yè)供水系統(tǒng)工作的絕大部分過程。最終設(shè)計(jì)完成的大樓物業(yè)供水系統(tǒng)具有平穩(wěn)運(yùn)行、節(jié)能等主要功能，整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)體現(xiàn)了在設(shè)計(jì)數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性本畢業(yè)設(shè)計(jì)共有四個(gè)章節(jié)：第一章介紹了緒論；第二章介紹了可編程控制器的概述；第三章介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；第四章介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，之后還有關(guān)于本次設(shè)計(jì)的結(jié)論、致謝及相關(guān)參考文獻(xiàn)；

8、附錄部分有六個(gè)部分，分別是系統(tǒng)的元件明細(xì)表、PLC I/O分配表、PLC I/O接線圖、供水系統(tǒng)電路圖、系統(tǒng)梯形圖、指令清單。13 第一章 緒論1.1 研究背景水是人民生活必需品，但由于近些年來，隨著人們生活水平的提高，大樓的層數(shù)也在不斷的劇增。再加上受到輸送管道和供水設(shè)施的影響，使居民的生活用水存在著自來水管網(wǎng)壓力不足的現(xiàn)象，尤其是供水高峰期的高層供水尤為突出,給人們的生活帶來了許多困擾。以前為了解決用水難的問題，通常會(huì)在樓頂固定一個(gè)高位水箱，通過水箱的高度給水提供一定壓力，再供給用戶使用。但這種方案明顯非常落后，不僅投資大而且不利于房屋的維護(hù)和抗震。上個(gè)世紀(jì)80年代后，氣壓供水逐漸替代了高

9、位水箱供水。但這種供水方式依舊存在很多缺陷。氣壓供水所需要的設(shè)備的主要部件是壓容器，其成本高，耗鋼量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且水泵功率較大，反復(fù)啟動(dòng)，不僅影響電網(wǎng)，耗費(fèi)電力資源，而且嚴(yán)重縮短了水泵和電磁設(shè)備壽命。尤其是氣壓供水水壓變化較大，縮短了水網(wǎng)，閥門，水表的使用壽命。而水壓過高會(huì)導(dǎo)致水管爆裂，造成水資源的大量流失。而水壓過低，則會(huì)造成用戶供水不足或無法供水。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和特殊用途的供水而言，供水就更顯得異常重要，例如在工業(yè)生產(chǎn)中如突然供水不足或斷水，就可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品的安全衛(wèi)生產(chǎn)生某些不良影響。而對(duì)于滅火水源來講，供水不足則更加致命，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大隱患。面對(duì)這些問題，供水的重要性已經(jīng)不

10、言而喻。本文的設(shè)計(jì)就是基于PLC供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。液位檢測檢測水管中的水壓得到的數(shù)據(jù)，通過對(duì)壓力傳感器對(duì)壓力的監(jiān)測，可以使管網(wǎng)中的水壓自動(dòng)的保持在事先設(shè)定好的壓力值范圍內(nèi)。當(dāng)用戶的用水量增加時(shí)，管網(wǎng)中的水壓下降，供水控制器通過PLC使水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增多，如果一臺(tái)水泵不能滿足用戶的供水量，那么則通過控制器加泵；當(dāng)用戶用水量減少時(shí)，管網(wǎng)中水壓上升，供水控制器通過PLC使水泵轉(zhuǎn)速降低，供水量減少，如水泵轉(zhuǎn)速降到最低還高出所需供水量，則關(guān)閉一臺(tái)水泵。簡單來說就是根據(jù)用戶用水量的大小，通過供水控制器對(duì)水泵的數(shù)量和轉(zhuǎn)速的控制，從而使用戶無論用水量的多少，管網(wǎng)中的水壓始終能保持在設(shè)定范圍內(nèi)。既滿足了

11、用戶供水量的要求，又不會(huì)是水泵空轉(zhuǎn)，造成電能的浪費(fèi)，同時(shí)避免了水箱造成的二次污染。是一種現(xiàn)代化的供水方案。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省資源，抗干擾能力強(qiáng)，可靠高效的供水控制器將是高層建筑供水的研究方向。本文主要采用了由三菱FX系列PLC構(gòu)成的供水控制器，通過傳感器檢測得到的水壓信號(hào)，與設(shè)定的水壓數(shù)值比較，再通過PLC來控制水泵的數(shù)量和轉(zhuǎn)速，達(dá)到大樓供水的效果。1.2 供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求某大樓物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺(tái)，供水管道安裝壓力檢測開關(guān)K1，K2和K3。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。其控制有如下四點(diǎn)：1.自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接

12、通，此時(shí)可延時(shí)30s后撤除1臺(tái)水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當(dāng)用水量多時(shí)，壓力降低，K1接通，此時(shí)可延時(shí)30s后增設(shè)1臺(tái)水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運(yùn)行；當(dāng)K2接通，表示供水正常，可維持水泵運(yùn)行數(shù)量。工作時(shí)，要求水泵數(shù)量最少為1臺(tái)，最多不得超出4臺(tái)。2.各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。3.手動(dòng)工作時(shí)，要求4臺(tái)水泵可分別獨(dú)立操作（分設(shè)起動(dòng)和停止開關(guān)），并分別具有過載保護(hù)，可隨時(shí)對(duì)單臺(tái)水泵進(jìn)行斷電控制（注：若輸入點(diǎn)不夠，可減少一個(gè)過載保護(hù)輸入）。4.設(shè)置“自動(dòng)/手動(dòng)”切換開關(guān)（ON手動(dòng)，OFF自動(dòng)），另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開關(guān)（ON自動(dòng)運(yùn)行，OFF自動(dòng)運(yùn)行停止）。1.3 供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

13、本系統(tǒng)將PLC、水泵、相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來，并發(fā)揮各自優(yōu)勢。系統(tǒng)采用三個(gè)壓力傳感器（壓力檢測開關(guān)）實(shí)時(shí)監(jiān)測水位的壓力，采用四臺(tái)水泵保證供水量的需求，采用可編程控制器（PLC）來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。這個(gè)操作方便的自動(dòng)控制系統(tǒng)，以PLC為核心，以智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；由于水泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。使得系統(tǒng)調(diào)試和使用都十分方便，而且大大簡化了水廠在管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析等方面的工作量。PLC為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能夠

14、最大程度滿足需要，其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，降低自來水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成。通常由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機(jī)和水泵做成一體，通過調(diào)節(jié)電機(jī)機(jī)組工作電機(jī)的數(shù)量，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是電動(dòng)機(jī)的工作控制。電動(dòng)機(jī)的控制通常使用接觸器，PLC通過控制接觸器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制電機(jī)機(jī)組的電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)了大樓供水。1.4 供水系統(tǒng)方案確定根據(jù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和思想可知，本供水系統(tǒng)主要由PLC控制單元、壓

15、力傳感器、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用PLC控制單元控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的供水?！癙LC+ 水泵機(jī)組+壓力傳感器” 這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和IO的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過PC機(jī)來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。同時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場合，并且與供水機(jī)組的容量大小無關(guān)。這種控制方

16、案既有擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求，所以本次設(shè)計(jì)采用基于PLC的控制方式。1.5 供水系統(tǒng)運(yùn)行和原理1.5.1 系統(tǒng)原理說明根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所，故本次設(shè)計(jì)采用的“PLC+水泵機(jī)組+壓力傳感器”的控制方式。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用控制單元控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的啟動(dòng)，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)運(yùn)行原理圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)運(yùn)行原理圖本系統(tǒng)通過市政供水管道往蓄水池供水，供水時(shí)，通過LDM-8W電池供電無線水位計(jì)來傳遞實(shí)時(shí)的液位信息給PLC，通過PLC檢測出壓力信號(hào)給壓力傳感器，

17、從而控制不同水壓時(shí)的供水。而四臺(tái)水泵通過交流接觸器與PLC連接，保證用戶不同用水量的需求。這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；通用性強(qiáng)，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和壓力傳感器的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過PLC來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。同時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的供水場合，并且與供水機(jī)組的容量大小無關(guān)。1.5.2 系統(tǒng)運(yùn)行說明本供水系統(tǒng)運(yùn)行分為手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行：1.手

18、動(dòng)工作時(shí)，四臺(tái)水泵能獨(dú)立操作，并且有過載保護(hù)，可通過相應(yīng)水泵的閘刀開關(guān)切斷對(duì)相應(yīng)水泵的電源實(shí)現(xiàn)斷電控制。2.自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少時(shí)，壓力增高，高壓報(bào)警燈亮起并起蜂鳴，通過PLC控制水泵工作，切斷相應(yīng)水泵；當(dāng)用水量多時(shí)，壓力降低，低壓報(bào)警燈亮起并起蜂鳴，通過PLC控制水泵工作，切斷相應(yīng)水泵；高低壓報(bào)警均未亮?xí)r表示水壓正常，可維持水泵持續(xù)運(yùn)行。工作時(shí)水泵數(shù)量最少一臺(tái)，最多四臺(tái)。第二章 可編程控制器的概述2.1 可編程控制器介紹1969年，在美國出現(xiàn)第一臺(tái)可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用

19、場合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路、微型機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的PLC系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多過程控制領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破饕押蛿?shù)控技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。初期的PLC只是用于邏輯控制場合，代替繼電器控制系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進(jìn)入過程控制和位置控制等場合的控制領(lǐng)域。目前，可編程序控制器既保留了原來可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點(diǎn)，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點(diǎn)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、過程儀表控制系統(tǒng)

20、、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。在許多場合，可編程序控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，例如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。2.2 三菱FX系列介紹三菱FX系列，是三菱PLC（可編程控制器）小型系列PLC。目前主要分FX3G、FX3U、FX2N、FX1N、FX1S等系列。FX系列PLC特點(diǎn)是一體機(jī)、高處理，可達(dá)365點(diǎn)開關(guān)量控制等。2.2.1 三菱FX系列PLC主要特點(diǎn)1.小型·集成型2.更高的性價(jià)比3.高速化、高精度的控制（基本指令0.08s/步）4.高性能的內(nèi)置功能（高速計(jì)數(shù)器、高速輸入/輸出等）5.擴(kuò)大控制點(diǎn)數(shù)，最大支持256點(diǎn)I/O6.特殊單元的高性能

21、化和高互換性7.擴(kuò)展通信端口, 輕松地使用模擬量功能8.擴(kuò)充存儲(chǔ)器容量9.標(biāo)準(zhǔn)機(jī)種適合國際規(guī)格2.2.2 三菱FX系列PLC主要數(shù)據(jù)簡介在PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)和用戶應(yīng)用程序中使用著大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)從結(jié)構(gòu)或數(shù)制上具有以下主要幾種形式。1.十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)在PLC中又稱字?jǐn)?shù)據(jù)。它主要存在于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值K；輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)繼電器等的編號(hào)；定時(shí)器和計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等方面。2.二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、BCD碼在PLC內(nèi)部均是以二進(jìn)制數(shù)的形態(tài)存在。但使用外圍設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控顯示時(shí)，會(huì)還原成原來的數(shù)制。一位二進(jìn)制數(shù)在PLC中又稱位數(shù)據(jù)。它主要存在于各類繼電器、定時(shí)器、

22、計(jì)數(shù)器的觸點(diǎn)及線圈。3.十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)用于指定應(yīng)用指令中的操作數(shù)或指定動(dòng)作。2.2.3 三菱FX系列PLC基本指令FX 系列 PLC 有基本順控指令 20 或 27 條、步進(jìn)梯形圖指令 2 條、應(yīng)用（功能）指令 100 多條（不同系列有所不同）。以 FX2N 為例，介紹其基本順控指令和步進(jìn)指令及其應(yīng)用。 FX1N，F(xiàn)X2N，F(xiàn)X2NC 共有 27 條基本順控指令，2條步進(jìn)梯形圖指令。三菱FX系列指令表如表2-1所示。指令助記符名 稱功 能LD取運(yùn)算開始a接點(diǎn)LDI取反運(yùn)算開始b接點(diǎn)LDP取脈沖上升沿檢出運(yùn)算開始LDF取脈沖下降沿檢出運(yùn)算開始AND與串聯(lián)連接a接點(diǎn)ANI與非串聯(lián)連接b接點(diǎn)A

23、NDP與脈沖上升沿檢出串聯(lián)連接ANDF與脈沖下降沿檢出串聯(lián)連接OR或并聯(lián)連接a接點(diǎn)ORI或非并聯(lián)連接b接點(diǎn)ORP或脈沖上升沿檢出并聯(lián)連接ORF或脈沖下降沿檢出并聯(lián)連接ANB回路塊與回路之間串聯(lián)連接ORB回路塊或回路塊之間并聯(lián)連接OUT輸出線圈驅(qū)動(dòng)指令SET置位線圈動(dòng)作保持指令RST復(fù)位解除線圈動(dòng)作保持指令PLS脈沖線圈上升沿輸出指令PLF下降沿脈沖線圈下降沿輸出指令MC主控公共串聯(lián)接點(diǎn)用線圈指令MCR主控復(fù)位公共串聯(lián)接點(diǎn)解除指令MPS進(jìn)棧運(yùn)算存儲(chǔ)MRD讀棧存儲(chǔ)讀出MPP出棧存儲(chǔ)讀出和復(fù)位INV反轉(zhuǎn)運(yùn)算結(jié)果取反NOP空操作無動(dòng)作END結(jié)束程序結(jié)束STL步進(jìn)梯形圖步進(jìn)梯形圖開始RET返回步進(jìn)梯形圖

24、結(jié)束表2-1三菱FX系列指令表 2.3 可編程控制器的特點(diǎn)一.可靠性高。由于可靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個(gè)PLC生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使PLC的平均無故障時(shí)間達(dá)到30萬小時(shí)以上，使用壽命更長。二.控制功能強(qiáng)。PLC具有邏輯判斷、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過程控制等。三.編程方便，易于使用。PLC采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。PLC可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對(duì)老設(shè)備的技術(shù)改造

25、。2.4 可編程控制器的工作原理2.4.1 PLC的等效工作電路PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等組成的裝置，從而把PLC等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路三部分，如下圖2-2所示：圖2-2 PLC的等效工作電路1.內(nèi)部控制電路這部分的作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。內(nèi)部控制電路實(shí)際上也就是用戶根據(jù)控制要求編制的程序。PLC程序一般用梯形圖形式表示。而梯形圖是從繼電器控制的電氣原理圖演變而來的，PIC程序中的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈等

26、概念均與繼電器控制電路相同。在PLC內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。2.輸入部分這部分的作用是接受被控設(shè)備的信息或操作0命令等外部輸入信息。輸入接線端是PLC與外部的開關(guān)、按鈕、傳感器轉(zhuǎn)換信號(hào)等連接的端口。每個(gè)端子可等效為一個(gè)內(nèi)部繼電器線圈，線圈號(hào)即輸入接點(diǎn)號(hào)，這個(gè)線圈由接收到的輸入端的外部信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)電源可由PLC的電源部件提供(如直流24V)，也可由獨(dú)立的交流電源(如交流110V)供給。每個(gè)輸入繼電器可以有無窮多個(gè)內(nèi)部觸點(diǎn)(動(dòng)合、動(dòng)斷形式均可)，供設(shè)計(jì)

27、PLC的內(nèi)部控制電路(即編制PLC控制程序)時(shí)使用。3.輸出部分這部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。在PLC內(nèi)部，有若干能與外部設(shè)備直接相連的輸出繼電器(有繼電器、雙向硅、晶體管三種形式)，它也有無限個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)，可在PLC內(nèi)部控制電路中使用；但對(duì)應(yīng)每一個(gè)輸出端只有一個(gè)硬件的動(dòng)合觸點(diǎn)與之相連，用以驅(qū)動(dòng)需要操作的外部負(fù)載；外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電源接在輸出公共端(COM)上?？傊?，在使用PLC時(shí)，可以把輸入端等效為一個(gè)繼電器線圈，其相應(yīng)的繼電器接點(diǎn)(動(dòng)合或動(dòng)斷)可在內(nèi)部控制電路中使用，而輸出端又以等效為內(nèi)部輸出繼電器的一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。2.4.2 PLC的工作過程PLC一般采用循環(huán)掃描方

28、式工作。當(dāng)PLC加電后，首先進(jìn)行初始化處理，包括清除IO及內(nèi)部輔助繼電器、復(fù)位所有定時(shí)器、檢查I/O單元的連接等。開始運(yùn)行之后，串行地執(zhí)行存貯器中的程序，這個(gè)過程可以分為如下四個(gè)階段：1.公共處理階段這部分在每次循環(huán)開始都要被執(zhí)行，包括復(fù)位系統(tǒng)定時(shí)器、檢查程序存貯器、檢查IO總線、檢查掃描時(shí)間等。如出現(xiàn)異常情況，則通過自診斷給出故障信號(hào)，或自行進(jìn)行相應(yīng)的處理，這將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。這部分時(shí)間是固定的，對(duì)P型機(jī)來說，為1.26ms。2.執(zhí)行外圍設(shè)備命令階段當(dāng)有簡易編程器、圖形編程器、打印機(jī)等外部設(shè)備與PLC相連時(shí)，則PLC在每次循環(huán)時(shí)，都將執(zhí)行來自外部設(shè)備的命

29、令。3.程序執(zhí)行階段在這個(gè)階段，CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，即按程序?qū)λ械臄?shù)據(jù)(輸入和輸出的狀態(tài))進(jìn)行處理，包括邏輯、算術(shù)運(yùn)算，再將結(jié)果送到輸出狀態(tài)寄存器。4.輸入、輸出更新階段PLC的CPU在每個(gè)掃描周期進(jìn)行一次輸入來進(jìn)行輸出更新。CPU對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。這種對(duì)輸入、輸出狀態(tài)的集中處理過程，稱為批處理，這是PLC工作的特點(diǎn)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的構(gòu)成圖3-1 系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖3-1所示，整個(gè)系統(tǒng)由四臺(tái)水泵，一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件

30、構(gòu)成。四臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，四臺(tái)泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；供水系統(tǒng)中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋05V電壓信號(hào))或壓力變送器(反饋420mA電流)。從系統(tǒng)構(gòu)成圖，我們可以看供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。一執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)。二信號(hào)檢測在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號(hào)包括自來水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào):1.水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是供水控制的主要反饋信號(hào)。2.報(bào)警信號(hào):它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載等。該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。三控

31、制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、電控設(shè)備兩個(gè)部分。1.供水控制器:它是供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制。2.電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換、手/自動(dòng)切換等。四通訊接口通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)通過通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系

32、統(tǒng)中來，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等。五報(bào)警裝置作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過載、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。3.2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備的選型3.2.1 PLC的選型PLC是整個(gè)供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)的采集、所有輸出單元的控制以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換等功能。因此我們?cè)谶x擇PLC時(shí)，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空

33、間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素，以日本三菱PLC為例，該P(yáng)LC有FX、A、Q三大系列，在FX系列中又有FX1S，F(xiàn)X1N和FX2N三種型號(hào)。依據(jù)控制任務(wù)，從PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、輸入輸出接口模塊類型等方面等來選PLC型號(hào)。在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們選擇三菱FX1N-40MR-001型PLC。1.FX1N-40MR-001的主要參數(shù)IO點(diǎn)數(shù)：2416；基本指令：27條；功能指令：298條；基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.55-0.7微秒；用戶程序步驟：8K；通信功能：強(qiáng)；輸出形式：繼電型；輸出能力：2A點(diǎn)；三菱FX1N-40MR-001是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)

34、大的普及型PLC。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱PLC。2. 三菱FX1N-40MR-001 PLC特點(diǎn)三菱FX1N-40MR-001 PLC擁有相當(dāng)快的速度， FX是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案； FX1N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中高檔次的超小形程序裝置。 除輸入輸出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。 三菱FX1N-40MR-001在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的

35、靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。 程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。3.2.2 水泵機(jī)組的選型水泵

36、機(jī)組的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運(yùn)行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)行，以求取得較好的節(jié)能效果。要使泵組常處于高效區(qū)運(yùn)行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。本論文以某大樓的實(shí)際生活用水的數(shù)據(jù)進(jìn)行選型，該大樓用水具體要求為：1.由多臺(tái)水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)供水，流量范圍600m2h，揚(yáng)程60米左右，出水口水壓大小為0.4Mpa；2.設(shè)置一臺(tái)水泵作用于小流量時(shí)的供水；供水壓力要求恒定，尤其在換泵時(shí)波動(dòng)要??；3.系統(tǒng)能自動(dòng)可靠運(yùn)行，為方便檢修和應(yīng)急，應(yīng)具備手動(dòng)功能。4.具有完善的過載保護(hù)功能，系統(tǒng)要求較高的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。根據(jù)以上系統(tǒng)要求的總流量范圍、揚(yáng)程大小，確定供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量和設(shè)計(jì)供水壓力(水泵

37、揚(yáng)程)，考慮到用水量類型為連續(xù)型低流量變化型，確定采用4臺(tái)上海熊貓機(jī)械(集團(tuán))有限公司生產(chǎn)的SFL系列主水泵機(jī)組。表3-1水泵機(jī)組主要性能參數(shù)表型號(hào)數(shù)量主要性能參數(shù)流量m2/h揚(yáng)程m效率%轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw余量m進(jìn)出口徑mm水泵機(jī)組150sfl160-20x4416080731450552.91503.2.3 壓力傳感器的選型壓力傳感器是供水系統(tǒng)中的主要傳感器。PLC自動(dòng)控制水泵的工作情況的信息全部來自壓力傳感器，它必須要有很高的可靠性，如果壓力傳感器出錯(cuò)，將會(huì)帶來災(zāi)難性的事故，很可能是管道爆裂或者是水壓不足，造成居民用水的不方便，因此壓力傳感器的選用很關(guān)鍵。水壓傳感器，廠家采用進(jìn)口高

38、精度感應(yīng)芯體，先進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路，將被測量介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成05VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào) 。采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車輛制動(dòng)、樓宇供水等壓力測量與控制。根據(jù)供水系統(tǒng)的具體的要求，我們選擇佛山一眾傳感儀器有限公司的水壓傳感器PY206。一.產(chǎn)品概述及特點(diǎn)：基于PLC供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.采用進(jìn)口感壓芯片；2.先進(jìn)的貼片工藝，具有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償；3.高精度和高穩(wěn)定性放大集成電路；4.全封焊結(jié)構(gòu)、抗沖擊、耐疲勞、可靠性高；5.輸出信號(hào)多樣化（

39、有電流型、電壓型）；6.結(jié)構(gòu)小巧，安裝方便；7.采用高溫補(bǔ)償最高介質(zhì)溫度可達(dá)350度；二.產(chǎn)品主要參數(shù)： 1.量 程： -100KPa-0.6Mpa60 Mpa120 Mpa間任意可選（量小量程為0.6MPa,量大量程為120MPa）2.輸 出：420mA（二線制）、05VDC、010VDC、0.54.5VDC（三線制） 3.綜合精度： ±0.1%FS（量程60MPa以下）、±0.25%FS、±0.5%FS4.供 電： 24V DC（1530VDC）5.絕緣電阻： 1000 M/100VDC6.介質(zhì)溫度： -2085、-20150、-20200、-20300（可選

40、）7.密封等級(jí)：IP65/IP688.過載能力： 150%FS9.響應(yīng)時(shí)間：10mS 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖：圖 3-2水壓傳感器PY206結(jié)構(gòu)圖3.3 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計(jì)3.3.1 系統(tǒng)電源供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)定供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列因素：1.輸入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化；2.當(dāng)輸入交流電斷電時(shí)，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；3.當(dāng)控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余；4.當(dāng)外部設(shè)備電源通斷電時(shí)，應(yīng)不影響控制器的供電；5.要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。為實(shí)現(xiàn)以上要求，在主電路和控制電路加上了保護(hù)，包括過載保護(hù)，當(dāng)主電路因某些原因出現(xiàn)故障時(shí)，比如水泵過載，這時(shí)過載保護(hù)

41、工作，水泵停止運(yùn)行既使水泵安全，也使電源供電安全確保PLC的電源正常。3.3.2 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計(jì)一系統(tǒng)的主電路由系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求可知，本設(shè)計(jì)需要用到四臺(tái)水泵，水泵的型號(hào)都為：150sfl160-20x4，55kw，1450轉(zhuǎn)/分，380V，144A。在設(shè)計(jì)主電路時(shí)水泵以電動(dòng)機(jī)代替，圖中的KM為接觸器線圈，F(xiàn)R為熱繼電器，主電路并設(shè)有短路過載保護(hù)。硬件設(shè)設(shè)計(jì)主電路圖如圖3-3所示：圖3-3 硬件設(shè)計(jì)主電路圖圖中的三相電接入口處有熔斷器，當(dāng)水泵因故障或其他原因過載時(shí)，主電路上的電流超過正常值時(shí)熔斷器自動(dòng)熔斷，起到保護(hù)水泵和主電路的作用。在每臺(tái)水泵上單獨(dú)再安裝熔斷器FU1、FU2、FU3

42、、FU4，因?yàn)椋?臺(tái)水泵的工作狀態(tài)不同主電路的電流不同，主電路上的熔斷器只能起到保護(hù)主電路的作用，所以，在每臺(tái)水泵上單獨(dú)再裝上熔斷器以保證當(dāng)水泵超載時(shí)可單獨(dú)切斷電源。刀開關(guān)QS1、QS2、QS3、QS4由人工手動(dòng)控制，PLC控制電路失靈時(shí)刀開關(guān)是切斷電源的唯一方法。接觸器KM1、KM2、KM3、KM4是由PLC自動(dòng)控制水泵的開關(guān)。FR1、FR2、FR3、FR4是熱繼電器，把它們穿在電機(jī)的繞組中，當(dāng)水泵過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，切斷電源。M1、M2、M3、M4代表四臺(tái)水泵。二系統(tǒng)的控制電路1.控制電路原理說明：如圖3-4系統(tǒng)的控制電路，當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到“停止”時(shí)，其整個(gè)系統(tǒng)位于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到

43、“自動(dòng)”時(shí)，及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作模式；當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到“手動(dòng)”時(shí)，及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工作模式；SB2、SB4、SB6、SB8分別手動(dòng)控制1# 、2# 、3# 、4# 泵啟動(dòng)；SB1、SB3、SB5、SB7分別手動(dòng)控制1# 、2# 、3#、4# 泵停止；HG1、HG2、HG3、HG4分別是1# 、2# 、3# 、4# 泵的工作指示燈。在手動(dòng)模式下：按下SB2， SB2接通KM1接通1#水泵電機(jī)啟動(dòng)；按下SB1，SB1斷開KM1斷開1#水泵電機(jī)停止；按下SB4，SB4接通KM2接通2#水泵電機(jī)啟動(dòng)；按下SB3，SB3斷開KM2斷開2#水泵電機(jī)停止；按下SB6，SB6接通KM3接通3#水泵電機(jī)啟動(dòng)；按下SB5，SB

44、5斷開KM3斷開3#水泵電機(jī)停止。按下SB8，SB8接通KM4接通4#水泵電機(jī)啟動(dòng)；按下SB7，SB7斷開KM4斷開4#水泵電機(jī)停止。在自動(dòng)模式下，通過PLC來控制水泵工作。圖3-4系統(tǒng)的控制電路根據(jù)控制電路，可得到所用的元件清單，該清單如表3-2表所示。表3-2控制電路元件清單元件名作用SB1手動(dòng)模式 1# 泵 停止按鈕SB2手動(dòng)模式 1# 泵 啟動(dòng)按鈕SB3手動(dòng)模式 2# 泵 停止按鈕SB4手動(dòng)模式 2# 泵 啟動(dòng)按鈕SB5手動(dòng)模式 3# 泵 停止按鈕SB6手動(dòng)模式 3# 泵 啟動(dòng)按鈕SB7手動(dòng)模式 4# 泵 停止按鈕SB8手動(dòng)模式 4# 泵 啟動(dòng)按鈕SB9高壓報(bào)警燈啟動(dòng)按鈕SB10低壓報(bào)

45、警燈啟動(dòng)按鈕HG11 # 泵工作模式 指示燈HG22 # 泵工作模式 指示燈HG33 # 泵工作模式 指示燈HG44 # 泵工作模式 指示燈FR11 # 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器FR22 # 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器FR33 # 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器FR44 # 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器HR1電源指示燈HR2高壓報(bào)警指示燈HR3低壓報(bào)警指示燈PY1壓力傳感器1（低壓）PY2壓力傳感器2（正常水壓）PY3壓力傳感器3（高壓）3.3.3 可編程控制器I/O分配根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編碼如表3-3所示。表33控制器I/O口分配表輸入元件地址編碼輸出元件地址編碼低水壓

46、輸入X000水泵1接觸器Y001正常水壓輸入X001水泵2接觸器Y002高水壓輸入X002水泵3接觸器Y003模式選擇開關(guān)X003水泵4接觸器Y004自動(dòng)模式開關(guān)X004水泵1工作指示燈Y005水泵1過載X005水泵2工作指示燈Y006水泵2過載X006水泵3工作指示燈Y007水泵3過載X007水泵4工作指示燈Y010水泵4過載X010自動(dòng)模式指示燈Y011水泵1手動(dòng)開X011手動(dòng)模式指示燈Y012水泵1手動(dòng)關(guān)X012自動(dòng)模式開關(guān)指示燈Y013水泵2手動(dòng)開X013高壓報(bào)警燈Y014水泵2手動(dòng)關(guān)X014低壓報(bào)警燈Y015水泵3手動(dòng)開X015高壓報(bào)警燈開關(guān)Y016水泵3手動(dòng)關(guān)X016低壓報(bào)警燈開關(guān)

47、Y017水泵4手動(dòng)開X017蜂鳴器開關(guān)Y000水泵4手動(dòng)關(guān)X0203.3.4 PLC I/O接線圖如圖3-5所示，按鍵X000-X020分別為不同信號(hào)輸入，COM口為公共端，Y000-Y017分別為不同控制信號(hào)輸出端，輸出控制信號(hào)控制執(zhí)行電路的工作狀態(tài)。其中，X003是自鎖開關(guān)，當(dāng)X003接通時(shí)系統(tǒng)工作在手動(dòng)模式，當(dāng)X003斷開時(shí)，系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式，而X003的默認(rèn)狀態(tài)是斷開的。X004是當(dāng)系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式時(shí)的開關(guān)，當(dāng)X004接通時(shí)，自動(dòng)工作有效，當(dāng)X004斷開時(shí)，自動(dòng)工作停止。X004-X008是過載保護(hù)的輸入，以開關(guān)形式代替。過載保護(hù)，除了有硬件上的保護(hù)還有PLC程序中的保護(hù)，以確保系

48、統(tǒng)的可靠性。X011-X020是手動(dòng)模式下的功能選擇，使4臺(tái)水泵可以任意設(shè)置其工作狀態(tài)，4臺(tái)水泵在手動(dòng)控制模式下是相互獨(dú)立的，相互之間沒有影響。Y001-Y004是水泵的接觸器控制端，由于選用的PLC是繼電器輸出型，因此可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，為了增加系統(tǒng)的安全系數(shù)，在接觸器和PLC組成的回路中加入了熱繼電器。Y005-Y013是各個(gè)水泵工作狀態(tài)指示燈口，Y011是自動(dòng)模式指示燈控制口，Y012是手動(dòng)模式指示燈控制口，Y013是自動(dòng)模式開關(guān)狀態(tài)之燈控制接口。Y014是高壓報(bào)警指示燈，當(dāng)只有一臺(tái)水泵在工作，但是，水壓還是超過正常值，這時(shí)就要報(bào)警來提醒工作人員，由工作人員決定是否手動(dòng)關(guān)掉所有水泵。Y0

49、15是低壓報(bào)警指示燈，當(dāng)四臺(tái)水泵都投入工作，但是，水壓還是低于正常值，如果這種狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生，那么，這個(gè)系統(tǒng)就要考慮增設(shè)一臺(tái)水泵以保證供水的正常。當(dāng)高壓或低壓報(bào)警燈工作時(shí)，則自動(dòng)觸發(fā)蜂鳴器Y000發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖3-5供水系統(tǒng)PLC I/O接線圖3.3.5 壓力傳感器信號(hào)處理壓力傳感器選用的是佛山一眾傳感儀器有限公司的水壓傳感器PY206。PY206能將水壓轉(zhuǎn)換成05VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。采用進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體，先進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路。采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。壓力傳感器PY206能將水壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成05VDC

50、標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，但是，PLC需要的是三個(gè)分立的信號(hào)：低水壓信號(hào)，正常水壓，高水壓信號(hào)。因此，就必須把壓力傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖3-6所示的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。圖3-6壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路此電路，主要由電壓比較器Lm393，數(shù)字芯片非門芯片74f04、同或門74ls266組成。通過電阻橋式電路分壓，設(shè)定了高水壓和低水壓的參考電壓，由于水壓傳感器PY206的輸出信號(hào)是05VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，因此，可以采用這種形式。傳感器信號(hào)接到電壓比較器Lm393的2腳和5腳，通過由Lm393組成的窗口比較器電路將水壓轉(zhuǎn)換成低中高三檔信號(hào)送給PLC。 3.3.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì)1.必要性分析確定供水系統(tǒng)

51、總體設(shè)計(jì)方案的基本依據(jù)是設(shè)計(jì)供水能力能滿足系統(tǒng)最不利點(diǎn)的用水需求，同時(shí)還需要結(jié)合用戶用水量變化類型，考慮方案適用性、節(jié)能性及其它技術(shù)要求。根據(jù)用戶的用水時(shí)段特點(diǎn)，可將用戶用水量變化類型分為連續(xù)型、間歇型兩大類，根據(jù)流量的變化特點(diǎn)，還可進(jìn)一步細(xì)分為高流量變化型，低流量變化型，全流量變化型等。不同季節(jié)、不同月份，流量變化類型也會(huì)改變。連續(xù)型是指一天內(nèi)很少有流量為零的時(shí)候，或本身管網(wǎng)的正常泄漏就保持有一定的流量；間歇型指一天內(nèi)有多段用水低谷時(shí)間，流量很小或?yàn)榱?。各種類型的水流量變化關(guān)系曲線如圖3-7所示。圖 3-7用戶用水量變化類型a)連續(xù)型(全流量變化型) b)連續(xù)型(高流量變化型)c)連續(xù)型(低

52、流量變化型) d)間歇型根據(jù)以上分析知道：由于居民用水的集中性，當(dāng)只有1臺(tái)水泵在工作時(shí)，如果水壓傳感器還檢測到水壓過高，這時(shí)就要采取行動(dòng)，不然會(huì)使水壓過高造成管道破裂，造成水資源和電能的浪費(fèi)。在用水高峰期，4臺(tái)水泵都投入工作，如果水壓傳感器傳回?cái)?shù)據(jù)仍顯示水壓低，這時(shí)，部分用戶的用水將受到影響。如果經(jīng)常出現(xiàn)低壓報(bào)警，那么，就提醒管理者增加水泵個(gè)數(shù)，以保證用水正常。2.報(bào)警電路圖3-8 報(bào)警電路電路圖如圖3-8所示，當(dāng)報(bào)警控制信號(hào)為1時(shí)，報(bào)警器發(fā)聲報(bào)警。這時(shí)管理者就要根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)回應(yīng)，如果是高壓報(bào)警則可以通過系統(tǒng)的手動(dòng)功能，將所有水泵都關(guān)掉，或者是低壓報(bào)警，這就要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加水泵的

53、數(shù)量以確保用戶用水的正常。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介本設(shè)計(jì)使用的編程環(huán)境為三菱公司開發(fā)的PLC編程軟件GX Developer8.52。該軟件適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。使用簡單，操作方便，是PLC編程人員比較親賴的開發(fā)環(huán)境之一。49圖4-1 GX Developer8.52啟動(dòng)畫面 圖4-2 GX Developer8.52工作界面一GX Developer的特點(diǎn)1.軟件的共通化 GX

54、Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運(yùn)動(dòng)控制（SCPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。2.程序的標(biāo)準(zhǔn)化3.能夠簡單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接4.能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接5.能夠?qū)xcel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。圖4-3 GX Developer8.52工具欄4.2 供水系統(tǒng)程序流程圖圖4-4 程序流程圖4.3 供水系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及解析4.3.1 程序的模式選擇、水泵工作程序設(shè)計(jì)及解析 一主程序的模式選擇部分程序設(shè)計(jì)及解析圖4-5 主程序的模式選擇部分程序解析：這是主程序的模式選擇部分，當(dāng)X3接通時(shí)選擇手動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下要打開手動(dòng)模式指示燈即SET Y012，同時(shí)把自動(dòng)模式的指示燈關(guān)掉即RST Y011。再調(diào)用手動(dòng)處理子函數(shù)。然后復(fù)位在自動(dòng)模式下開啟的T0和T1，這時(shí)為下一次進(jìn)入自動(dòng)模式做好準(zhǔn)備；當(dāng)X3斷開時(shí)，系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式，這時(shí)要關(guān)閉手動(dòng)模式指示燈同時(shí)打開自動(dòng)模式指示燈，然后調(diào)用自動(dòng)模式子程序。二. 水泵工作狀態(tài)指示程序設(shè)計(jì)及解析圖4-6水泵工作狀態(tài)指示程序解析：每一臺(tái)水泵的工作狀態(tài)，可以通過PLC的Y005、 Y006、 Y007， Y010控制的指示燈上看到，這樣方便管理監(jiān)測和維護(hù)水泵。能夠?qū)崟r(shí)的看到PLC的控制結(jié)果，而不必到現(xiàn)場看水泵的工作狀態(tài)，相當(dāng)于起到