PLC液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、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 tower 1.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)

2、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(PL。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)，具結(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、I/O、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

3、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FXO-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。止匕外，豐富的CPM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,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

4、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)；力口一個(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、

5、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KM5W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)

6、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打至U4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#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導(dǎo)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) KM牧電，同時(shí)KM池失電，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

7、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

8、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KM26KM17-KT4KM1KM6 6SA2夕奉FR1 KM4KM3-Ti投）而KMKT1LKM2 KT15KM67FR2HM7KT2KM8KT2SA1為自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA2、SA3為投入電機(jī)/備本系統(tǒng)的電氣控制線路如圖 2所示，圖中，打在4處，為手動(dòng)狀態(tài)；打在 2處，為自動(dòng)狀態(tài)。用電機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在手動(dòng)狀態(tài)，可以按動(dòng)SB1、SB2、SB& 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

9、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所小: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LA25-20

10、SA12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)壓力表卜.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5. 4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:SB1SB2SB3SB4、 上限、 下限、SA1MSA1KSA31SA34FR1、FR2、SA2TSA2rMQ24VDCX1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16CO

11、MY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10輸入Y11-Y12-Y13-Y14-COM輸由KKHKHKKKKHKH H H HH一電X5(M2上限X6(M1)一下限M1X2Y1(Y4Y4Y4Y6M2 X10X12X13 X1)投入啟動(dòng)(Y6HL2亮計(jì)時(shí)15秒投入運(yùn)行Y4Y6)備用運(yùn)行備用啟動(dòng)計(jì)時(shí)15秒Y5T2Y5T2丁Y10( Y17)_HL5亮(Y7 )備用啟動(dòng)(T2 K150)計(jì)時(shí)15秒( Y10)一備用運(yùn)行( Y20)HL隨M1 M2 X7 X16X13 Y4I If(Y1Y1Y5HL2亮投入啟動(dòng) 計(jì)時(shí)15秒 投入運(yùn)行HL說HL0亮HL1亮HL4亮HL7亮X10(Y14Y1 TOC o 1-5

12、h z -|(Y11Y4X7、|( Y12X6-|(Y13Y5END 5. 5控制系統(tǒng)指令表的設(shè)計(jì)如表2所小:0LDX526OUTY21OUTM227OUTY152LDX628LDM13OUTM129ORY44LDM130ORY65ORY431ANDX106ORY632ANIM27ANDX1033ANDX118ANIM234ANIX149ANDX1235ANIX310ANIX1336LDX411ANIX137ORY612LDX238ANB13ORY439ANIY514ANB40OUTY615ANIY141LDY616OUTY442ANIT417LDY443OUTY718ANIT344OUTY1

13、719OUTY345OUTT4 K15020OUTY1646LDY621OUTT3 K15047LDT422LDY448ORY1023LDT349ANB24ORY250OUTY1025ANB51OUTY2052LDM178ANIX1353ORY179ANIY454ORY580OUTY155ANIM281LDY156ANDX782ANDT157ANDX1583OUTY358ANIX1484OUTY1659ANIY685OUTT1 K15060OUTY586LDY161LDY587LDT262ANIT288ORY263OUTY789ANB64OUTY1790OUTY265OUTT2 K15091O

14、UTY1566LDY592LDY167LDT293ORY468ORY1094OUTY1169ANB95LDX770OUTY1096OUTY271OUTY2097LDY672LDM198ORY573ORY199OUTY1374ORY5100LDX1075ANIM2101OUTY1476ANDX7102END77ANDX16表2控制系統(tǒng)指令表6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，

15、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(zhǎng)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?序而不用改變外圍電路、硬接線?！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