水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文題目：水箱水位的DCS控制的設(shè)計(jì)系 部 電氣工程系 專 業(yè) 名 稱 機(jī)電設(shè)備維修與管理 班 級(jí) 機(jī)修 09 姓 名 孟凡松 學(xué) 號(hào) 20090860 指 導(dǎo) 教 師 楊斌山 摘 要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種采用可編程序控制器為主控制機(jī)的供水控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)水箱供水的基礎(chǔ)上，加入了DCS、變頻器等器件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)水箱水位的供水。詳細(xì)論述了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、操作流程和控制方法，以及各器件之間的協(xié)調(diào)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水箱水位的自動(dòng)控制，提高了供水質(zhì)量。關(guān)鍵詞：DCS(Programmable Logic Controller)目 錄一 概述1二 水箱供水自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)方案2三 水

2、箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21水泵電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)22水位傳感器的選擇4四 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成61、系統(tǒng)構(gòu)成及其控制要求62系統(tǒng)框圖7五 DCS的設(shè)計(jì)71可編程序控制器(DCS)簡(jiǎn)介72 DCS工作原理83 DCS的編程語(yǔ)言-梯形圖94 SYSMAC-C系列P型機(jī)概述105水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)11六 結(jié)束語(yǔ)（系統(tǒng)總結(jié)分析）171 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)172 結(jié)束語(yǔ)17參考文獻(xiàn)19致 謝20 水箱水位的DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一 概述我國(guó)的水工業(yè)科技發(fā)展較快，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距正在不斷縮小，水工業(yè)科技體系已初步形成，擁有一支從事水工業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)研究、應(yīng)用研究、產(chǎn)品研制和工程化產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的科技

3、隊(duì)伍。但是，在水工業(yè)科技領(lǐng)域普遍存在著實(shí)用性差、轉(zhuǎn)化率低的情況。這已成為制約我國(guó)水工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。在水工業(yè)科技產(chǎn)業(yè)化大潮到來(lái)之際，認(rèn)真分析我國(guó)水工業(yè)科技發(fā)展歷程，總結(jié)我國(guó)水工業(yè)科技的特點(diǎn)和特長(zhǎng)是尋找水工業(yè)產(chǎn)業(yè)化突破口的關(guān)鍵。目前，我國(guó)的供水自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展已初有成效。供水自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括水廠自動(dòng)化和供水管網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化兩個(gè)方面。我國(guó)供水行業(yè)是推動(dòng)水科技產(chǎn)業(yè)化的龍頭。給水行業(yè)是城市基礎(chǔ)設(shè)施投資的主要方向之一。在體制上，供水企業(yè)體制的變革已成為市場(chǎng)化發(fā)展的必然；在技術(shù)上，供水行業(yè)則面臨著關(guān)鍵給水裝備國(guó)產(chǎn)化、工藝技術(shù)成套設(shè)備化、自動(dòng)控制現(xiàn)代化的迫切的技術(shù)要求。優(yōu)質(zhì)供水是水工業(yè)市場(chǎng)化發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)

4、，同時(shí)要倡導(dǎo)節(jié)約用水，提高水的重復(fù)利用率，并逐步建立完善的水工業(yè)學(xué)科體系。完善的水工業(yè)學(xué)科體系是水工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要保證。傳統(tǒng)的給水排水工程學(xué)科體系已難以包還水工業(yè)的豐富內(nèi)涵，已不能很好地適應(yīng)水工業(yè)發(fā)展的需要，而水工業(yè)學(xué)科體系正是在給水排水工程學(xué)科體系發(fā)展而來(lái)。由水工業(yè)的社會(huì)性所決定，水工業(yè)的學(xué)科體系由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科組成，包括：水質(zhì)與水處理技術(shù)、水工業(yè)工程技術(shù)、水處理基礎(chǔ)科學(xué)、水社會(huì)科學(xué)、水工業(yè)設(shè)備制造技術(shù)等，它們共同支撐著水工業(yè)的工業(yè)體系。而在這些學(xué)科中水質(zhì)與水處理技術(shù)和水工業(yè)工程技術(shù)是水工業(yè)學(xué)科體系中的主導(dǎo)學(xué)科。二 水箱供水自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案設(shè)水箱、水池初始狀態(tài)都為空著的，液

5、位指示燈全亮。當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)，掃描到水池為液位低于水池下限液位時(shí)，電磁閥打開，開始往水池離境稅，如果進(jìn)水超過(guò)4秒，而水池液位沒有超過(guò)水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。若4秒之后水池液位按預(yù)定的超過(guò)水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)在正常的工作，水池下限位的指示燈滅，此時(shí)，水池的液位已經(jīng)超過(guò)了下限位了，系統(tǒng)檢測(cè)到此信號(hào)時(shí)，由于水箱液位低于水箱水位下限，水泵開始工作，向水箱供水，當(dāng)水池的液位超過(guò)水池上限液位時(shí)，水池上限指示燈滅，電磁閥就關(guān)閉，但是水箱現(xiàn)在還沒有裝滿，可此時(shí)水箱液位已經(jīng)超過(guò)水箱下限水位，則水箱下限指示燈滅，水泵繼續(xù)工作，在抽水向水箱供水，水箱抽滿時(shí)，水箱液位超過(guò)水箱上限，水箱上限指示燈

6、滅，但剛剛給水箱供水的時(shí)候，水泵已經(jīng)把水池的水抽走了，此時(shí)水箱液位已經(jīng)低于水池上限，水池上限指示燈亮。此次給水箱供水完成。三 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1水泵電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)給排水工程中常使用三相異步電動(dòng)機(jī)， 水泵上的電動(dòng)機(jī)一般都是單向旋轉(zhuǎn)有以下控制。在水箱水位檢測(cè)系統(tǒng)中通過(guò)水位傳感器檢測(cè)實(shí)際水位的高度，當(dāng)水位低于最低水位時(shí)向DCS發(fā)出信息啟動(dòng)水泵，經(jīng)過(guò)4分鐘檢測(cè)水箱水位是否提高控制水泵的工作，當(dāng)水位達(dá)到最高水位時(shí)向DCS發(fā)出信息控制信息停止水泵工作。供水系統(tǒng)的基本原理如圖 所示，水位閉環(huán)調(diào)節(jié)原理是：通過(guò)在水箱中的水位傳感器，將水位值變換為電流信號(hào)進(jìn)入DCS，執(zhí)行較后程序，通過(guò)水泵的開關(guān)對(duì)水

7、箱中的水位進(jìn)行自動(dòng)控制。圖4-1水泵的控制圖水泵啟動(dòng)工作：當(dāng)投入作為主電路電源開關(guān)的配線切斷器KM1時(shí)，在收到DCS的啟動(dòng)水泵指令后，電磁線圈KM2中有電流流過(guò)，電磁接觸器KM2運(yùn)行。當(dāng)電磁接觸器KM2運(yùn)行時(shí)，主電路的主觸點(diǎn)KM2閉合，常閉觸點(diǎn)KM2-b打開，常開觸點(diǎn)KM2-m2閉合，當(dāng)主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電源電壓施加到電動(dòng)機(jī)M上，開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)常閉觸點(diǎn)KM2-b打開時(shí)，綠燈GN-L中無(wú)電流流過(guò)，綠燈熄滅，當(dāng)常開觸點(diǎn)KM2-m2閉合時(shí)，紅燈RD-L中有電流流過(guò)，紅燈點(diǎn)亮。水泵停止工作：當(dāng)投入作為主電路電源開關(guān)的配線切斷器KM1時(shí)，在收到DCS的停止水泵指令后，電磁線圈KM2中無(wú)電流流過(guò)，電磁接觸器KM

8、2恢復(fù)。當(dāng)電磁接觸器KM2恢復(fù)時(shí)，主電路的主觸點(diǎn)KM2打開，常閉觸點(diǎn)KM2-b閉合，常開觸點(diǎn)KM2-m2打開，當(dāng)主觸點(diǎn)KM2打開時(shí)，電源電壓施不再施加到電動(dòng)機(jī)M上，電動(dòng)機(jī)M停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)常閉觸點(diǎn)KM2-B閉合時(shí)，綠燈GN-L中有電流流過(guò)，綠燈點(diǎn)亮，當(dāng)常開觸點(diǎn)KM2-m2打開時(shí)，紅燈RD-L中無(wú)電流流過(guò)，紅燈熄滅。KM1： 配線切斷器是把開閉機(jī)構(gòu)、后動(dòng)裝置等統(tǒng)一裝到絕緣容器內(nèi)的部件，它是利用操作手柄對(duì)通常使用狀態(tài)的電路進(jìn)行開閉控制的。經(jīng)常應(yīng)用于電源電路的開閉中，當(dāng)發(fā)生過(guò)載、短路等情況時(shí)自動(dòng)地切斷電路。KM2： 所謂電磁接觸器，就是應(yīng)用電磁鐵對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行開閉控制的接觸器，主要用于電源電路的開閉。電

9、磁接觸器有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)構(gòu)成的觸點(diǎn)和電磁線圈與鐵心構(gòu)成的靠做電磁鐵部分組成。FR: 熱敏繼電器 是由加熱器部分和觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)部分組成的。當(dāng)夠電流流過(guò)加熱部分時(shí)，雙金屬片因?yàn)槭軣岫l(fā)生彎曲，因此觸點(diǎn)部分被打開而使電路得到保護(hù)。2水位傳感器的選擇根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求所選傳感器要求在水面和水底都可以使用，且要考慮到對(duì)水質(zhì)的影響，所以選擇超聲波液位傳感器U9ULS系列的 U9ULS10/100系列。U9ULS系列超聲波液位傳感器開關(guān)使用范圍非常廣。具有焊接的不銹鋼傳感器探頭，沒有縫隙不會(huì)泄露，另外沒有易損的活動(dòng)部件，它不會(huì)受溫度、壓力、密度和液體類型等參數(shù)的影響。在大多數(shù)情況下，電子設(shè)備放在鑄鋁的，NEMA

10、 4/NEMA 7防爆且防水的殼體中。U9ULS具有以下特點(diǎn)：可應(yīng)用于多種液體中 可承受高達(dá)1000psi的壓力不受氣泡、蒸汽、雜質(zhì)后湍流等因素的影響。長(zhǎng)度達(dá)121in(303.3cm)可安裝在側(cè)面、頂部或底部工作原理：U9ULS系列是給予超聲波理論工作的。當(dāng)超聲波在空氣中傳播時(shí)，會(huì)被嚴(yán)重衰減 相反地，如果在液體中傳播時(shí)，超聲波的傳播會(huì)被大大增強(qiáng)。電子控制單元發(fā)出一系列的電信號(hào)，傳感器將其轉(zhuǎn)化為超聲能量脈沖，并在被探測(cè)區(qū)內(nèi)傳播。當(dāng)另一端街道有效信號(hào)時(shí)，就發(fā)出數(shù)據(jù)有效的信號(hào)，表明有液體存在。這個(gè)信號(hào)輸送到繼電器，從而產(chǎn)生輸出信號(hào)。 U9ULS100系列產(chǎn)品具有性能優(yōu)異的傳感器探頭，可在溫度為30

11、0F和壓力為1000PSI的情況下良好的工作。 U9ULS10系列產(chǎn)品為更靠近池底，將頂端的探頭設(shè)計(jì)成缺口形狀?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)成小型，密封的結(jié)構(gòu)，可安裝在遠(yuǎn)程的控制地點(diǎn)。特點(diǎn)：10A的繼電器輸出115/230V AC，12V DC或24V DC輸入高增益。無(wú)需效準(zhǔn)，工作溫度可達(dá)300 長(zhǎng)度可達(dá)151.5CM表5.1 主要技術(shù)指標(biāo)輸入電壓115/230V AC，50/60HZ或12/24V DCU9ULS10系列增益300：1U9ULS10系列增益1000：1U9ULS10系列輸出10 A DPDA繼電器滅火兩線制，4mA-干；20 mA- 濕U9ULS10系列輸出10 A DPDT繼電器延時(shí)0.

12、5s重復(fù)性2mm外殼NEMA 4/NEMA 7,防水防爆罩，環(huán)氧涂層，鑄鋁。四 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1、系統(tǒng)構(gòu)成及其控制要求（圖5-1 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)）水箱水位的工作方式：當(dāng)水池液位低于下限液位開關(guān)S1，S1此時(shí)為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當(dāng)4S以后，若水池液位沒有超過(guò)水池下限液位開關(guān)時(shí)，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，若系統(tǒng)正常，此時(shí)水池下限液位開關(guān)S4為OFF,表示水位高于下限水位。當(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)水箱水位低于水箱下限水位時(shí)，則水箱下限水位開關(guān)S3為ON，水泵開始工作，向水箱供水，當(dāng)S3為OFF時(shí)，表示水箱水位高于水箱下限水位。當(dāng)水箱液面高于水箱上

13、限水位時(shí)，則水箱上限水位開關(guān)S4為OFF，水泵停止。當(dāng)水箱水位低于下限水位，同時(shí)水池水位也低于下限水位時(shí)，水泵不能啟動(dòng)。原理：在控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，若水槽水位低于水槽最低水位時(shí)液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向DCS發(fā)出信號(hào)，DCS根據(jù)此信號(hào)打開補(bǔ)水泵向水槽補(bǔ)水，當(dāng)水位達(dá)到水槽最高水位時(shí)液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向DCS發(fā)出信號(hào)停止補(bǔ)水泵的工作，當(dāng)水箱水位達(dá)到最低水位時(shí)，液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向DCS輸出，DCS在收到信號(hào)后啟動(dòng)水泵向水箱加水，當(dāng)水箱水位達(dá)到最高水位時(shí)傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向DCS發(fā)出信號(hào)停止水泵的工作。2系統(tǒng)框圖如下圖整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)水位傳感器，一臺(tái)DCS和一

14、臺(tái)水泵以及若干部件組成。安裝于水箱上的傳感器將水箱的水位轉(zhuǎn)化成1-5伏的電信號(hào)；電信號(hào)到達(dá)DCS將控制控制水泵的開關(guān)。水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)由DCS 核心控制部件高低位水箱的水位檢測(cè)電路高低水位信號(hào)傳送給DCS水泵電動(dòng)機(jī)控制電路 DCS 控制啟停及主備切換水塔水位檢測(cè)系統(tǒng)水塔水位的實(shí)際高度 DCS水泵 （圖5-2 系統(tǒng)組成框圖）在水箱水位檢測(cè)系統(tǒng)中通過(guò)超聲波液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入DCS中，在通過(guò)DCS控制水泵的啟動(dòng)或關(guān)閉。在系統(tǒng)運(yùn)行中當(dāng)水為低于最低值時(shí)DCS將啟動(dòng)水泵向水箱中加水，當(dāng)水箱中的水達(dá)到最高值時(shí)DCS使水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)即水泵停止向水箱供水。等到水箱水位再次達(dá)到控制最低水位時(shí)

15、系統(tǒng)再次重復(fù)這個(gè)過(guò)程。五 DCS的設(shè)計(jì)1可編程序控制器(DCS)簡(jiǎn)介可編程控制器是一種數(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，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。DCS是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)。2 DCS工作原理DCS的工作方式:采用循環(huán)掃描方式.在DCS處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),從內(nèi)部處理,通信操作,程序輸入,程序執(zhí)行,程序輸出,一直循環(huán)

16、掃描工作.DCS的工作過(guò)程 DCS的工作過(guò)程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過(guò)程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯，.然后順序向各個(gè)輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。除此之外，為提高工作的可靠性和及時(shí)的接收外來(lái)的控制命令，每個(gè)掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器、計(jì)算機(jī)的通信。因此，DCS工作過(guò)程分為以下五步:(1)自診斷自診斷功能可使DCS系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時(shí)能盡快的修復(fù)，為此DCS每次掃描用戶程序以前都對(duì)CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊等進(jìn)行故障診斷，若自診斷正常便繼續(xù)進(jìn)行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異常現(xiàn)象則轉(zhuǎn)入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，然后停

17、機(jī)并顯示出錯(cuò)的信息。(2)與外設(shè)通信自診斷正常后DCS即掃描編程器、上位機(jī)等通信接口，如有通信請(qǐng)求便響應(yīng)處理。在與編程器通信過(guò)程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤碼進(jìn)行相應(yīng)指示，編程器還可以向主機(jī)發(fā)送運(yùn)行、停止、清內(nèi)存等監(jiān)控命令。在與上位機(jī)通信過(guò)程中DCS將接收上位機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，把現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)、DCS的內(nèi)部工作狀態(tài)、各種數(shù)值參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)以及執(zhí)行啟動(dòng)、停機(jī)、修改參數(shù)等命令。(3)輸入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài) 完成前兩步工作后DCS便掃描各個(gè)輸入點(diǎn)，讀入各點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開關(guān)的通斷狀態(tài)、形成現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)存映象。這一過(guò)程也稱為輸入采樣或輸出刷新，在一個(gè)掃描周期內(nèi)內(nèi)存

18、映象的內(nèi)容不變，即使外部實(shí)際開關(guān)狀態(tài)己經(jīng)發(fā)生了變化也只能在下一個(gè)掃描過(guò)程中的輸入采樣時(shí)刷新，解算用戶邏輯所用的輸入值是該輸入值的內(nèi)存映象值而不是當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際值。(4)解算用戶邏輯即執(zhí)行用戶程序。一般是從用戶出現(xiàn)存儲(chǔ)器的最低地址存放的第一條程序開始，在無(wú)跳轉(zhuǎn)的情況下按存儲(chǔ)器地址的遞增方向順序的掃描用戶程序，按用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和算術(shù)運(yùn)算，因此稱之為解算用戶邏輯。解算過(guò)程中所用的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器，內(nèi)部繼電器等編程元件為相應(yīng)存儲(chǔ)單元的即時(shí)值，而輸入繼電器，輸出繼電器則用的是內(nèi)存映象值。在一個(gè)掃周期內(nèi)，某個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài)不管外部實(shí)際情況是否己經(jīng)變化，對(duì)整個(gè)用戶程序是一致的，不會(huì)造成結(jié)果混亂。(5)輸

19、出結(jié)果將本次的掃描過(guò)程中解算最新結(jié)果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結(jié)果，也稱為輸出刷新。解算用戶邏輯到用戶程序?yàn)橹梗恳徊剿玫降妮敵鲂盘?hào)被存入輸出信號(hào)寄存表并未發(fā)送到輸出模塊，相當(dāng)于輸出信號(hào)被輸出門阻隔，待全部解算完成后打開輸出門一并輸出，所用輸出信號(hào)由輸出狀態(tài)表送到輸出模塊，其相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備即DCS的實(shí)際輸出。在依次完成上述五個(gè)步驟操作后DCS又開始進(jìn)行下一次掃描。如此不斷的反復(fù)循環(huán)掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)全過(guò)程及設(shè)備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、或出現(xiàn)故障。3 DCS的編程語(yǔ)言-梯形圖梯形圖在形式上類似于繼電器控制電路圖，它簡(jiǎn)單，直觀，易讀，好懂，是DCS中普遍采用的一種編

20、程方式。梯形圖中沿用了繼電器線路的一些圖形符號(hào)，這些圖形符號(hào)被稱為編程元件，每一個(gè)編程元件對(duì)應(yīng)有一個(gè)編號(hào)。不同廠家的DCS，其編程元件的多少及編號(hào)方法不盡相同，但是基本的元件及功能很相近。梯形圖有如下特點(diǎn)。梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個(gè)繼電器為一個(gè)邏輯行，稱為梯形。每一個(gè)邏輯行起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的各種聯(lián)接，最后是線圈，整個(gè)圖形呈梯形。梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是變量存儲(chǔ)器中的位觸發(fā)器，因此稱為軟繼電器，相應(yīng)的某位觸發(fā)器為真態(tài)，表示該繼電器通電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。 梯形圖中的繼電器的線圈的定義是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器以外

21、，還包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。梯形圖中，一般情況下某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的觸點(diǎn)是可以被無(wú)限制的引用，既可是常開觸點(diǎn)也可以是常閉觸點(diǎn)。梯形圖是DCS形象化的編程方式，其左右兩側(cè)的母線不接任何電源，因而圖中各個(gè)支路也沒有真實(shí)的電流通過(guò)，但是為了方便，常用有電流來(lái)形象的描述解算中滿足輸出線圈的動(dòng)作條件。所以僅僅是概念上的電流，而且認(rèn)為它只能從左向右流動(dòng)，層次的改變只能是先上后下。3.4可編程序控制器DCS的優(yōu)點(diǎn)能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，不要求空調(diào)，能抗電磁干擾與電壓沖擊。簡(jiǎn)單，易于使用，不必要求微機(jī)軟硬件方面的知識(shí)，編程不需要高級(jí)語(yǔ)言。可靠性高，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)超過(guò)200

22、00小時(shí)。編程或修改程序容易，程序可以保存和固化。體積小，價(jià)格低?？芍苯訉?shù)據(jù)送入處理器中，可直接連接到現(xiàn)場(chǎng)。可在基本系統(tǒng)上擴(kuò)展，系統(tǒng)容易配置，與負(fù)載最遠(yuǎn)距離可達(dá)10000英尺，內(nèi)存可以擴(kuò)展。有很強(qiáng)的通訊功能，可與多種支持設(shè)備連接。系統(tǒng)化，有標(biāo)準(zhǔn)外圍接口模塊。系統(tǒng)在一種現(xiàn)場(chǎng)不需要時(shí)，仍可改在另一種現(xiàn)場(chǎng)上使用等一系列優(yōu)點(diǎn)。4 SYSMAC-C系列P型機(jī)概述 本原理圖是采用CP20實(shí)現(xiàn)的，基于原理圖所用I/O接口點(diǎn)數(shù)較少，無(wú)需擴(kuò)展單元，快速響應(yīng)輸入點(diǎn)與外部中斷輸入點(diǎn)公用，實(shí)現(xiàn)單循環(huán)控制，不需要有可選擇輸入時(shí)間常數(shù)的過(guò)濾器，配置簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)適用，可使用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。C20P的通道分配：是指對(duì)

23、DCS內(nèi)的每個(gè)通道及每個(gè)繼電器都分配給一個(gè)地址號(hào)，以便CPU能夠識(shí)別。在OMRON公司C系列的DCS中，每個(gè)通道由16位組成，或者說(shuō)在一個(gè)通道中包含16個(gè)“繼電器”。 (1)輸入/輸出繼電器通道（I/O）的分配 P型機(jī)的輸入/輸出繼電器通道（CH）分配是固定的，0004CH是輸入繼電器通道，0509CH是輸出繼電器通道，不同型號(hào)的DCS機(jī)的基本單位和擴(kuò)展單位所能使用的通道號(hào)是不同的。 每個(gè)輸入/輸出繼電器的編號(hào)為四位十進(jìn)制數(shù)，前兩位表示通道號(hào)，后兩位表示位號(hào)，即該通道中的某一位。 對(duì)C20P基本單元，輸入繼電器（輸入點(diǎn)）為12個(gè)，占用的輸入點(diǎn)是00CH的00000011；輸出繼電器（輸出點(diǎn)）共

24、8個(gè)，占用的輸出點(diǎn)是05CH的05000507。 （2）內(nèi)部輔助繼電器（IR）通道的分配在P型機(jī)中共有136個(gè)內(nèi)部輔助繼電器，其通道號(hào)為1018CH，占用的地址為10001807，注意，內(nèi)部輔助繼電器不能接負(fù)載。 (3)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器通道（TIM/CNT）在P型機(jī)中的定時(shí)器（TIM）,高速定時(shí)器（TIMH），計(jì)數(shù)器（CNT），可逆計(jì)數(shù)器（CNTR）,共計(jì)48個(gè)，編號(hào)為0047，它們即可用于定時(shí)器，用可用于計(jì)數(shù)器，但如果已經(jīng)用作定時(shí)器（如TIM01），則這個(gè)編號(hào)就不能再用作計(jì)數(shù)器（如CNT01）。如果程序中使用高速計(jì)數(shù)器，則TIM/CNT47作為專用存放高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值的計(jì)數(shù)器，不能再作它用。

25、當(dāng)電源斷電時(shí)，定時(shí)器被復(fù)位，而計(jì)數(shù)器不能被復(fù)位，其計(jì)數(shù)的當(dāng)前值保持不變。5水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)確定DCS所需的各類繼電器，對(duì)各元件編號(hào)，如下表所示。表6.1輸入/輸出端口地址分配輸入輸出定時(shí)器名稱地址名稱地址名稱地址S11000M05004秒延時(shí)TIM02S21001Y0501產(chǎn)生1秒時(shí)鐘TIM00S31002TIM01S410035.1 DCS的外部輸入輸出電路 （圖6-1DCS的外部輸入輸出電路）S1: 水箱水位上限S2: 水箱水位下限S3: 水槽水位上限S4: 水槽水位下限M: 抽水泵Y: 補(bǔ)水泵高低高低開始水槽水位補(bǔ)水泵停止補(bǔ)水泵啟動(dòng)水塔水位水泵啟動(dòng)水泵停止結(jié)束（圖6-2 水

26、箱水位系統(tǒng)流程圖）（）輸入COM端和電源連接輸入端和水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)輸入端連接（）輸出COM端串聯(lián)連接和電源連接（COMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOM電源）輸出端（OUT端）和水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)０遢斎攵讼噙B（OUT O1Y，OUT O2M，）5.2 分配：輸入調(diào)試單元 DCS內(nèi)部 說(shuō)明I000 00000 啟動(dòng)按鈕I001 S1 00001 水箱水位上限I002 S2 00002 水箱水位下限I003 S3 00003 水槽水位上限I004 S4 00004 水槽水位下限輸出調(diào)試單元 內(nèi)部 說(shuō)明001 010CH01 Y002 010CH02 M5.3 程序說(shuō)明當(dāng)

27、啟動(dòng)按鈕(IN I0)打開，若水槽水位低于水位下限時(shí)時(shí)，補(bǔ)水閥（Y）抽水。若水槽水位高于水位上限時(shí)，補(bǔ)水閥（Y）關(guān)閉，停止抽水。同時(shí)，當(dāng)水箱水位低于水位下限時(shí)，并且水槽水位高于水位下限時(shí)時(shí),抽水泵(M) 抽水(即M燈亮)。當(dāng)水箱水位高于水位上限時(shí)時(shí)，抽水泵(M)關(guān)閉，停止抽水。若水箱水位低于水位下限，水槽水位低于水槽水位下限時(shí),抽水泵（M）不抽水。5、4梯形圖及語(yǔ)句表 （圖5-3梯形圖）.5.5語(yǔ)句表六 結(jié)束語(yǔ)1 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（一）高可靠性 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（二）豐富的I/O接口模塊 DCS針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。（三）采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的

28、小型DCS以外，絕大多數(shù)DCS均采用模塊化。（四）編程簡(jiǎn)單易學(xué) 編程多采用類似繼電器控制線路的梯形圖形式。（五）安裝簡(jiǎn)單，維修方便 使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與DCS相應(yīng)的I/O端相連接，各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置。2 結(jié)束語(yǔ)現(xiàn)代傳感技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和新工藝、新材料的發(fā)展為智能檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的奇跡。在工業(yè)、國(guó)防、科研等許多應(yīng)用領(lǐng)域，智能檢測(cè)系統(tǒng)正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。檢測(cè)設(shè)備就像神經(jīng)和感官，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力工具。 本課題研究的主要內(nèi)容是“水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)”。水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水箱、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測(cè)是由人工完成的，值班人員全天候地對(duì)水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用有線電話及時(shí)把水位變化情況報(bào)知主控室。然后主控室再開動(dòng)電機(jī)進(jìn)行給排水。很顯然上述重復(fù)性的工作無(wú)論從人員、時(shí)間和資金上都將造成很大的浪費(fèi)。同時(shí)也容易出差錯(cuò)。因此急需一種能自動(dòng)檢測(cè)水位，并根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，我所研究的就是這方面的課題。水位檢測(cè)可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制等。本設(shè)計(jì)采用傳感器檢測(cè)進(jìn)行主控制，在水池上安裝超聲波傳感器水位裝置。把測(cè)量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。 隨著科學(xué)技術(shù)技術(shù)的飛速發(fā)