PLC課程設(shè)計(jì)--污水池水位控制系統(tǒng)

1、摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，各種建筑也在不斷地增加，排污系統(tǒng)的好壞會(huì)也成為決定一個(gè)建筑質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此建筑排污系統(tǒng)十分重要。PLC（可編程邏輯控制器）是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點(diǎn)。由于可編程序控制器安全性高、功能完善、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，因此污水池水位控制系統(tǒng)中的控制部分采用可編程序控制器來控制。在本系統(tǒng)中主要采用西門子S7-200型PLC控制水泵的起停。污水池水位控制系統(tǒng)的操作方式分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。 關(guān)鍵詞： 水位控制 西門子S7-200型PLC 水泵 自動(dòng)方式 手動(dòng)方式目錄摘要11 緒 論31.1 PLC的現(xiàn)狀

2、與趨勢(shì)31.2 PLC的特點(diǎn)31.3 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)42 可編程序控制器概述62.1 可編程控制器的工作方式62.1.1 可編程控制器的工作原理62.1.2 可編程控制器的掃描周期92.2 編程軟件的簡介和梯形圖的設(shè)計(jì)方法112.3、控制系統(tǒng)簡介123 控制系統(tǒng)硬件選擇133.1 PLC的選型133.2 I/O編址133.3電動(dòng)機(jī)主電路143.4 PLC接線圖144 程序設(shè)計(jì)164.1 程序設(shè)計(jì)梯形圖1642仿真結(jié)果圖194.3 調(diào)試結(jié)果195 總 結(jié)21參考文獻(xiàn)221 緒 論1.1 PLC的現(xiàn)狀與趨勢(shì) 國際電工委員會(huì)(IEC)1987年2月將可編程控制器定義為：“可編程控制器”是一

3、種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(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)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械的生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 現(xiàn)代的PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能，而且還具有AID, DIA轉(zhuǎn)換，數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它即可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；即可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，也可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。PLC還具有通訊聯(lián)網(wǎng)的功能，可與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。用戶只

4、需根據(jù)控制的規(guī)模和要求，合理選擇PLC型號(hào)和硬件配置，就可以組成所需的控制系統(tǒng)。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，PLC己經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕工、紡織、交通運(yùn)輸、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)，成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。國外專家預(yù)言：作為工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱之一的PLC技術(shù)，將躍居主導(dǎo)地位。 1.2 PLC的特點(diǎn)1）可靠性高。PLC平均無故障時(shí)間可以達(dá)到30萬小時(shí)（約34年）?？梢院敛豢鋸埖卣f，到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到PLC這樣高的可靠性。隨著器件水平的提高，PLC的可靠性還在繼續(xù)提高尤其是近來開發(fā)出的多機(jī)冗余系統(tǒng)和表決系統(tǒng)則更進(jìn)一步增加了PL

5、C的可靠性。2）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作，具有很強(qiáng)的抗空間電磁干擾的能力，可以抗峰值高達(dá)1000V、脈寬10微秒的矩形波空間電磁干擾，具有良好的抗振能力和抗沖擊能力。一般對(duì)環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度-2065、相對(duì)濕度為3585情況下都可正常工作。3）靈活通用 在完成一個(gè)控制任務(wù)時(shí)，PLC具有很高的靈活性。首先，PLC產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機(jī)型上有很大的選擇余地。其次，同一機(jī)型的PLC其硬件構(gòu)成具有很大的靈活性，用戶可以根據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件

6、結(jié)構(gòu)的控制裝置。再者，PLC是利用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)控制的，在應(yīng)用程序編制上有較大的靈活性。在實(shí)現(xiàn)不同的控制任務(wù)時(shí)，PLC具有良好的通用性。4）使用方便、維護(hù)簡單PLC控制的輸入模塊、輸出模塊、特殊功能模塊都具有即插即卸功能，連接十分容易。對(duì)于邏輯信號(hào)，輸入和輸出采用開關(guān)方式，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)放大；對(duì)于模擬信號(hào)，輸入和輸出采用傳感器、儀表和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。PLC的各個(gè)輸入和輸出模塊與外部設(shè)備的連接十分簡單。5）PLC具有監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器可以對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)、內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視或修改。PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)非常簡單。利用PLC的診斷功能和監(jiān)控功能，可以迅速查找到故障點(diǎn)，對(duì)大多數(shù)故

7、障都可以及時(shí)予以排除。1.3 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)排污系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。某建筑物排污系統(tǒng)設(shè)置水泵2臺(tái)，污水池安裝液位檢測(cè)開關(guān)K1，K2和K3。液位低于K1停止水泵運(yùn)行；液位高于K2，啟動(dòng)水泵。1. 控制要求：1） 自動(dòng)工作時(shí)，液位低于K1，停止排水泵；液位高于K2，啟動(dòng)排水泵，直至液位低于K1。若液位高于K2，繼續(xù)上升直至液位高于K3，系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵。兩臺(tái)水泵一用一備。2） 各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)指示。3） 手動(dòng)工作時(shí)，要求2臺(tái)水泵可獨(dú)立分別操作（分別設(shè)啟動(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。4） 設(shè)置“自動(dòng)/手動(dòng)

8、”切換開關(guān)，另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開關(guān)。2. PLC選型及I/O編址3. 編程并調(diào)試2 可編程序控制器概述2.1 可編程控制器的工作方式2.1.1 可編程控制器的工作原理 繼電器控制裝置采用邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點(diǎn)(包括它的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn))不論在繼電器線路的哪個(gè)位置上，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。然而PLC的CPU則采用順序逐條地掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括它的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作。為了消除兩者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的這種差異，考慮到繼電器控制裝置中各類觸

9、點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式，一一掃描技術(shù)。 PLC的掃描既可按固定的順序運(yùn)行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進(jìn)行。這不僅僅是因?yàn)橛械某绦虿恍枰繏呙枰淮?，才?zhí)行一次，而是因?yàn)樵谝粋€(gè)大型控制系統(tǒng)中需要處理的I/O點(diǎn)數(shù)較多，只有通過對(duì)不同組織模塊的安排，采用分時(shí)分批掃描執(zhí)行的辦法，才可以縮短掃描周期和提高對(duì)控制的實(shí)時(shí)響應(yīng)。 1、I/O映象區(qū) 執(zhí)行PLC控制程序時(shí)，采集現(xiàn)場信息的方式有兩種: (1) 程序的執(zhí)行需要哪一個(gè)信息，就到生產(chǎn)現(xiàn)場去采集該信息，這樣采集到的信息是實(shí)時(shí)的但采集的時(shí)間可能略多

10、。同一因素信息，由于采集的時(shí)間不同，其狀態(tài)可能會(huì)有所不同。 (2) 定時(shí)采集在每一個(gè)巡回掃描周期內(nèi)定時(shí)(一般在掃描周期的開始或結(jié)束)將現(xiàn)場全部有關(guān)信息都采集到PLC中來，存放在系統(tǒng)準(zhǔn)備好的特定區(qū)域(隨機(jī)存儲(chǔ)器的某一地址區(qū))，這一區(qū)域稱為輸入映象區(qū)。執(zhí)行用戶程序時(shí)需要的現(xiàn)場信息，都在輸入映象區(qū)中取用，而不去外設(shè)取用。集中采集現(xiàn)場信息，雖然每個(gè)信息被采集的時(shí)間仍有先后差異，但已很小，可以認(rèn)為采集到的信息幾乎是同時(shí)的。同樣對(duì)輸出給控制對(duì)象的控制信息，也不采用形成一個(gè)就輸出一個(gè)的控制方法，而是先把它們存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器的某個(gè)特定區(qū)域(輸出映象區(qū))，在用戶程序掃描結(jié)束后，將所存被控對(duì)象的控制信息集中輸出，

11、改變被控對(duì)象的狀態(tài)。上述輸入映象區(qū)、輸出映象區(qū)可稱為v(輸入/輸出)映象區(qū)。映象區(qū)的大小隨系統(tǒng)輸入、輸出信息多少，即輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)而定。 2、集中采樣、集中輸出的工作方式 PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行主要按三個(gè)階段進(jìn)行: (1) 輸入采樣階段，在這個(gè)過程中，PLC按掃描方式掃描PLC裝置上所有端子上的輸入信號(hào)，并將這些輸入信號(hào)存入映象區(qū)中的輸入映象寄存器。此時(shí)，輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段或輸出階段，無論輸入信號(hào)如何變化，輸入映象寄存器內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的采樣階段才重新寫入輸入端的內(nèi)容。 (2) 程序執(zhí)行階段，在這個(gè)過程中，PLC執(zhí)行用戶程序，對(duì)用戶以梯

12、形圖方式編寫的程序按照從上到下，從左到右的順序逐一掃描各指令，并從輸入映象寄存器中取出上一階段采入的所有輸入端子的狀態(tài)，從輸出映象寄存器中取出各輸出元件的輸出狀態(tài)，然后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果再次存入輸出映象寄存器中，但是，這個(gè)結(jié)果在整個(gè)程序未執(zhí)行前不會(huì)送至輸出端口。 (3) 輸出刷新階段，全部指令執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器的內(nèi)容送入到輸出鎖存器中(稱為輸出刷新)，然后由鎖存器去驅(qū)動(dòng)線圈，最后成為可編程控制器的實(shí)際輸出。 PLC采用集中采樣與集中輸出的工作方式，在采樣周期中，將所有輸入信號(hào)一起讀入此后在整個(gè)程序處理過程中PLC系統(tǒng)與外界隔開，直至輸出控制信號(hào)，并在下一個(gè)工作周期再與外部交換

13、信息狀態(tài)，從而從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和工作的可靠性。 3、PLC對(duì)輸入輸出的處理原則 (1) 輸入映象寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入開關(guān)在上一個(gè)刷新期間的接通/斷開狀態(tài)。 (2) 程序執(zhí)行是對(duì)用戶所編程序和輸入/輸出映象寄存器的內(nèi)容及其它各元件映象寄存器的內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理。 (3) 輸出映象寄存器的數(shù)據(jù)取決于程序運(yùn)算的執(zhí)行結(jié)果。 (4) 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映象寄存器中的數(shù)據(jù)決定。 (5) 輸出端子接通/斷開狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。PLC的工作方式是巡回掃描執(zhí)行用戶程序，由于建立了輸入映象區(qū)，因此程序在執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)工作只涉及到映象寄存器中的內(nèi)容，只是

14、在掃描周期的適當(dāng)時(shí)刻將輸出映象寄存器的信息全部輸出給外設(shè)，同時(shí)也從所有外設(shè)讀入信息。這種周期性的與外界交換信息，對(duì)一般外設(shè)來講是可以滿足要求的，但是隨著可編程控制器功能的擴(kuò)展，特別是許多特殊模板智能模板被作為外設(shè)以及中斷控制時(shí)，對(duì)響應(yīng)的及時(shí)性提出了新的要求，正常的周期性的輸入輸出交換信息很難滿足要求。系統(tǒng)的周期性掃描與外設(shè)希望的及時(shí)響應(yīng)矛盾的解決方法是將有關(guān)要輸入或輸出的信息分離出來，即這一部分信息的輸入或輸出與系統(tǒng)CPU的周期掃描脫離，利用專門的硬件模板(如利用定區(qū)I/O服務(wù)指令使定區(qū)內(nèi)的信息及時(shí)輸入或輸出，即取得立即執(zhí)行)。所以PLC的循環(huán)掃描工作方式對(duì)外設(shè)希望及時(shí)響應(yīng)要求的實(shí)現(xiàn)有一定困難

15、。 2.1.2 可編程控制器的掃描周期 PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備，它一直在周而復(fù)始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。我們定義從掃描過程中的一點(diǎn)開始，順序掃描后又回到該點(diǎn)的過程為一個(gè)周期。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，可編程控制器也在掃描，只不過在一個(gè)周期中刪除了用戶程序和輸入輸出服務(wù)這兩部分任務(wù)。典型的PLC在一個(gè)周期中完成六個(gè)掃描過程。 1、自監(jiān)視掃描過程為保證設(shè)備的可靠性，出現(xiàn)故障及時(shí)反應(yīng)，PLC都具有自監(jiān)視功能。自監(jiān)視功能主要由時(shí)間監(jiān)視器WDT (Watchdog Timer)完成的。WDT是一個(gè)硬件計(jì)時(shí)器，該計(jì)時(shí)器有一個(gè)設(shè)定值，掃描周

16、期開始前計(jì)時(shí)器復(fù)位，然后開始計(jì)時(shí)。如果復(fù)位前，掃描時(shí)間超過WDT的設(shè)定時(shí)間，CPU將停止運(yùn)行，復(fù)位輸入輸出，并給出報(bào)警信號(hào)，這種故障稱為WDT故障。WDT故障可能由CPU硬件引起，也可能由用戶程序執(zhí)行時(shí)間太長，使掃描周期時(shí)間超過WDT的設(shè)定時(shí)間而引起。用編程器可以清掉WDT故障。一般機(jī)器給WDT的設(shè)定值在100200ms。2、與編程器進(jìn)行信息交換的掃描過程在PLC中，用戶程序是通過編程器寫入的。調(diào)試過程中，用戶也通過編程器進(jìn)行在線監(jiān)視和修改。在這一掃描過程中，CPU把總線權(quán)交給編程器，自己變成被動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)編程器完成處理工作或達(dá)到信息交換所規(guī)定時(shí)間，CPU重新得到總線權(quán)，并恢復(fù)到主動(dòng)狀態(tài)。在此過

17、程中，用戶可以利用編程器修改內(nèi)存程序、讀CPU狀態(tài)、封鎖或開放輸入輸出、對(duì)邏輯變量和數(shù)字量進(jìn)行讀寫。 3、與數(shù)字處理器進(jìn)行信息交換的過程，當(dāng)配有數(shù)字處理器時(shí)，一個(gè)掃描周期中才包含了這一過程。該過程主要是數(shù)字處理器同CPU進(jìn)行信息交換。 4、與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的掃描過程，一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于PLC之間以及PLC與上位計(jì)算機(jī)或一些終端設(shè)備。 5、用戶程序掃描過程，機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)都包含該掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的。隨用戶程序的長短，這個(gè)過程所用時(shí)間也是變化的。 6、輸入輸出服務(wù)掃描過程，機(jī)器在正常運(yùn)行狀

18、態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)都包含這個(gè)掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的。CPU 在處理用戶程序時(shí)，使用的輸入值不是直接從實(shí)際輸入點(diǎn)讀得的，運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)暫存區(qū)，一個(gè)輸入暫存區(qū)，一個(gè)輸出暫存區(qū)。用戶程序中所用的輸入值是輸入狀態(tài)暫存區(qū)的值，運(yùn)算結(jié)果放在輸出狀態(tài)暫存區(qū)中。在輸入服務(wù)掃描過程中，CPU把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)讀入到輸入狀態(tài)暫存區(qū);在輸出服務(wù)掃描過程中，CPU把輸出狀態(tài)暫存區(qū)的值傳送到實(shí)際輸出點(diǎn)。為了現(xiàn)場調(diào)試方便，PLC具有輸入輸出控制功能，用戶可以通過編程器封鎖或開放輸入輸出。封鎖輸入輸出就是關(guān)閉了輸入輸出服務(wù)掃描過程。 從以上對(duì)掃描周期的分析可

19、知，掃描周期基本上由三部分組成即保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的公共操作，系統(tǒng)與外部設(shè)備的交換和用戶程序的執(zhí)行。 第一部分的掃描時(shí)間基本上是固定的，隨機(jī)器類型而有不同。第二部分并不是每個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的每次掃描都有的，占用的掃描時(shí)間也是變化的。第三部分隨控制對(duì)象工藝復(fù)雜性決定的用戶控制而變化。因此這部分占用的掃描時(shí)間不僅對(duì)不同系統(tǒng)其長短不同，而且對(duì)同一系統(tǒng)的不同時(shí)間也占用著不同的掃描時(shí)間。所以系統(tǒng)掃描周期的長短，除了因是否運(yùn)行用戶程序而有較大的差別外，在運(yùn)行用戶程序時(shí)也不是完全固定不變的。這是因?yàn)閳?zhí)行程序中隨變量狀態(tài)的不同，一部分程序段可能不執(zhí)行而形成的。用戶程序的掃描時(shí)間主要由CPU的運(yùn)算速度和程序的長短決定

20、。CPU的運(yùn)算速度由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件決定，通常用執(zhí)行1K字程序所需的時(shí)間長短來衡量。由于程序中所用語句的復(fù)雜程度不同，執(zhí)行1K字程序所需的時(shí)間差異很大，廠家應(yīng)給出每條語句所用的時(shí)間，或簡單給出執(zhí)行1K字邏輯運(yùn)算程序所需時(shí)間和1K字?jǐn)?shù)字運(yùn)算程序所需的時(shí)間。目前比較慢的為2.2ms/1K字邏輯運(yùn)算程序，60ms/1K字?jǐn)?shù)字運(yùn)算程序；較快的為1ms/IK字邏輯運(yùn)算程序，10ms/1K字?jǐn)?shù)字運(yùn)算程序；目前最快的為0.75ms/1K字邏輯運(yùn)算程序。為了保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須做到最長的掃描周期小于系統(tǒng)電器改變狀態(tài)的時(shí)間，實(shí)際上掃描周期是不固定的，正因?yàn)檫@一點(diǎn)，給機(jī)器實(shí)現(xiàn)某些控制帶來一些困難。 2.2

21、 編程軟件的簡介和梯形圖的設(shè)計(jì)方法 PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP-7編程軟件開發(fā)，基于WINDOWS的應(yīng)用軟件，該軟件的SIMATIC指令集包含三種語言，即語句表(STL)語言、梯形圖(LAD)語言、功能塊圖(FWD)語言。語句表(STL)語言類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，特別適合于來自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程人員，它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機(jī)器硬件的語言。梯形圖(LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語言，與計(jì)算機(jī)語言相比，梯形圖可以看作是PLC的高級(jí)語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯。因此，它很容易被一般的電氣工程

22、設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)人員所接受，是初學(xué)者理想的編程工具。功能塊圖(FWD)的圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)極為相似，功能塊圖中每個(gè)模塊有輸入和輸出端，輸出和輸入端的函數(shù)關(guān)系使用與、或、非、異或邏輯運(yùn)算，模塊之間的連接方式與電路的連接方式基本相同。該設(shè)計(jì)主要采用梯形圖(LAD)語言。梯形圖的基本繪制規(guī)則：1、編程順序 梯形圖按照從上到下，從左到右的順序控制。每個(gè)邏輯行開始于左母線，一般來說，觸點(diǎn)要放在左側(cè)，線圈和指令盒放在右側(cè)，線圈和指令盒右側(cè)不能有觸點(diǎn)，整個(gè)梯形圖形成階梯形結(jié)構(gòu)。 2、編號(hào)分配 對(duì)于外接電路的各元件分配編號(hào)，編號(hào)的分配必須是主機(jī)或者擴(kuò)展模塊本身實(shí)際提供的，而且可以用來編程，兩個(gè)設(shè)備不能共用

23、一個(gè)輸入、輸出點(diǎn)。 3、觸點(diǎn)的使用次數(shù)和線圈的使用次數(shù) 在PLC的梯形圖中，觸點(diǎn)的使用次數(shù)可能用無數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則，容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。 4、線圈的連接使用一個(gè)條件驅(qū)動(dòng)多個(gè)線圈時(shí)，不能串聯(lián)，只能并聯(lián)。2.3、控制系統(tǒng)簡介 該系統(tǒng)有2臺(tái)水泵，設(shè)計(jì)為1用1備。該系統(tǒng)由1臺(tái)小型PLC作為邏輯管理，電動(dòng)機(jī)由接觸器直接起停，水位由3個(gè)浮球水位開關(guān)檢測(cè)。水泵的操作分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。兩種操作方式的選擇由控制柜上的“自動(dòng)/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。主接觸器為直接上電方式，即系統(tǒng)在無故障情況下，上電主接觸器吸合，發(fā)生故障時(shí)，主接觸器跳閘。 (1) 手動(dòng)方式，將自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到

24、“手動(dòng)”位置,S7-200 PLC將水泵的操作切換到手動(dòng)控制按鈕，這時(shí)，就可以使用啟動(dòng)、停止按鈕對(duì)沒有故障的水泵進(jìn)行任意啟動(dòng)、停止。 (2) 自動(dòng)方式，將方式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“自動(dòng)”位置，這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，水泵的啟動(dòng)、停止完全由S7-200的軟件根據(jù)3個(gè)浮球式水位開關(guān)檢測(cè)到的水位高低進(jìn)行控制。 3個(gè)浮球水位開關(guān)設(shè)置為3個(gè)水位檢測(cè)點(diǎn)，即低位、中位和高位。其中低位為正常水位點(diǎn)，也就是水泵的停止工作點(diǎn)；中位是第一臺(tái)水泵的啟動(dòng)點(diǎn)；高位是上限報(bào)警點(diǎn)，也是第二臺(tái)水泵的啟動(dòng)點(diǎn)。當(dāng)兩臺(tái)水泵同時(shí)工作時(shí)，完全可以控制水位，使水位下降，讓系統(tǒng)停止報(bào)警。3 控制系統(tǒng)硬件選擇3.1 PLC的選型 根據(jù)控制系

25、統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，為以后新設(shè)備的介入或設(shè)備調(diào)整留有余地。因此選用了S7-200型PLC的主模塊為CPU226，開關(guān)量輸入為24點(diǎn)，輸入形式為24V直流輸入，開關(guān)量輸出為16點(diǎn)，輸出形式為DC24V繼電器輸出。該排污系統(tǒng)實(shí)際的開關(guān)輸入有15點(diǎn)，開關(guān)輸出有10點(diǎn)，開關(guān)量輸入輸出和模擬量輸出均有余量，可以滿足日后系統(tǒng)擴(kuò)充的要求。 3.2 I/O編址PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。輸入、輸出端口地址的分配見表3-1表3-1輸入設(shè)備PLC輸出繼電器輸出設(shè)備PLC輸出繼電器代號(hào)功能代號(hào)功能SB1總停止開關(guān)I0.0KM1M1電磁繼電器Q0.0K1低液位檢測(cè)開關(guān)I0.1KM2M2電磁繼電器Q0.1K2中液位檢測(cè)開關(guān)I0.2L1M1工作燈Q0.2K3高液位檢測(cè)開關(guān)I0.3L2M1故障燈Q0.3SB2M1啟動(dòng)按鈕I0.4L3M2工作燈Q0.4SB3 M1停止按鈕I0.5L4M2故障燈Q0.5SB4M2啟動(dòng)按鈕I0.6L5系統(tǒng)報(bào)警燈Q0.6SB5M2停止按鈕I0.7L6系統(tǒng)報(bào)警鈴Q0.7FR1M1過載保護(hù)I1.6L7M1過載指示燈Q1.0FR2M2過載保護(hù)I1.0L8M2過載指示燈Q1.1S1M1正常啟動(dòng)I1.1