PLC控制物業(yè)供水

PLC控制物業(yè)供水,plc,控制,節(jié)制,物業(yè),供水 摘 要隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)的建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求，小區(qū)的供水系統(tǒng)是其中的一個(gè)重要方面。本論文是針對(duì)供水要求設(shè)計(jì)的基于PLC的物業(yè)供水系統(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。關(guān)鍵詞：物業(yè)供水，PLC，恒壓前 言水是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在建設(shè)節(jié)約型時(shí)代特征的前提下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低，而隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。本文介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說明了可編程控制器（PLC）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)任的角色。從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求分析開始，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的需要，力求做到使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡便，解決實(shí)際中問題，保證供水安全、快捷、可靠。恒壓供水保證了供水質(zhì)量，以PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)就是在這種背景下設(shè)計(jì)的。第一章 概述1.1 課題背景和意義水對(duì)我們的生命起著重要的作用 ,它是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一。本設(shè)計(jì)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)是基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：1.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。2.系統(tǒng)分手動(dòng)工作和自動(dòng)工作兩種狀態(tài)，自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接通，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)量為4臺(tái)，最多不得超出4臺(tái)；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（若輸入點(diǎn)不夠，可用I/O擴(kuò)展模塊）。3.并設(shè)有“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）。各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展與現(xiàn)狀可編程序控制器(program logical controller)，簡稱PLC，是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)。世界上第一臺(tái)可編程控制器是美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制的。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等，PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)，具有了：可靠性高、具有豐富的IO接口模塊、采用模塊化結(jié)構(gòu)、編程簡單易學(xué)安裝簡單，維修方便等特點(diǎn)。以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 而PLC在物業(yè)供水方面也得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等。這些傳統(tǒng)的供水方式或多或少都存在各自的缺點(diǎn)和不足，比如：恒速泵加壓供水方式無法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力做出及時(shí)的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作、水塔高位水箱供水基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng)電流大、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對(duì)操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，在這種情況下人們想到了基于PLC的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)外基于PLC的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)比較多，并且有些技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從簡單的基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)到基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中后者的變頻技術(shù)是現(xiàn)在研究的核心，變頻技術(shù)是在電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本文的基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于恒壓供水，由于PLC的可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)相比本系統(tǒng)有很大的實(shí)用價(jià)值。第二章 PLC的組成2.1 PLC的輸入通過對(duì)繼電器控制特點(diǎn)的介紹和最初通用汽車公司提出的要求分析。PLC要想取代繼電器控制，首先要解決外部設(shè)備的直接輸入問題。由于當(dāng)時(shí)主要集中在開關(guān)量控制，也就是開關(guān)量（觸點(diǎn)的開閉狀態(tài)）如何直接接入PLC并被PLC所識(shí)別，對(duì)此就需要解決以下幾個(gè)問題：有源接入，無源接入，絕緣問題，隔離問題和互相干擾問題。PLC就是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在其發(fā)展過程，人們曾將計(jì)算機(jī)直接用于工業(yè)控制，但是由于以下兩大問題沒有解決好而難以發(fā)展：一是I/O（輸入/輸出）問題，計(jì)算機(jī)不能直接和工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備連接現(xiàn)在了應(yīng)用；二是計(jì)算機(jī)的I/O功能，開關(guān)邏輯處理不夠豐富和強(qiáng)大?，F(xiàn)在的PLC成功的解決了這兩個(gè)方面的問題，可以讓PLC和外部設(shè)備直接進(jìn)行物理的連接。計(jì)算機(jī)的內(nèi)部提供了豐富的從位邏輯到雙字運(yùn)算的強(qiáng)大的運(yùn)算功能，使其能夠完成復(fù)雜的控制功能，這也是PLC能夠迅速發(fā)展的原因。2.2 PLC的輸出輸出問題主要是接點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力問題，或者說是帶負(fù)載能力和輸出方式的問題。輸出動(dòng)作次數(shù)的限制，是保證PLC的輸出接點(diǎn)能否驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥這樣的控制執(zhí)行元器件的問題至少要能直接驅(qū)動(dòng)中間繼電器。現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動(dòng)這些元器件,并提供了多種輸出方式且動(dòng)作次數(shù)可保證萬次無故障的產(chǎn)品。（1）輸入寄存器輸入寄存器可按為進(jìn)行尋址，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由相互如開關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。CPU可以讀其值，但是不可以寫或進(jìn)行修改。（2）輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值，表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值，在程序執(zhí)行過程中，CPU可以讀其值，并作為條件參加控制，還可以修改其值，而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。（3）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固定好了的，用戶不能修改，PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。（4）CPU單元CPU單元控制著I/O寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中的程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。（5）其他單元接口其他單元接口用語提供PLC與其他設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件2.3 PLC的定義最初，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC。只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開關(guān)量的邏輯控制。1987年2月，國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程序的存儲(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，面向擁護(hù)的指令，并通過數(shù)字式和模塊式輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。2.4 PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用EPROM存儲(chǔ)，一般PLC的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。（2）控制功能強(qiáng)。PLC采用的CPU一般是具有較強(qiáng)位處理功能的為處理機(jī)，為了增強(qiáng)其復(fù)雜的控制功能和聯(lián)網(wǎng)通訊等管理功能，可以采用雙CPU的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的增強(qiáng)。（3）編程方便易學(xué)。第一編程語言（梯形圖）是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場人員學(xué)習(xí)。（4）使用于惡劣的工作環(huán)境。采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場合。（5）與外部設(shè)備連接方便。采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電器規(guī)格。（6）體積小、重量輕、功耗底。（7）性價(jià)比高。（8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。根據(jù)現(xiàn)場的需要進(jìn)行不同功能的擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的PLC可用于控制從幾個(gè)I/O點(diǎn)到幾百個(gè)I/O點(diǎn)的控制系統(tǒng)。（9）維修方便，功能更靈活。程序的修改就意味著功能的修改，因此功能的改變非常靈活。2.5 PLC的性能指標(biāo)（1）存儲(chǔ)容量這里專指用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，它決定了用戶所編程序的長短。大、中、小型PLC的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為2KB2MB。（2）I/O點(diǎn)數(shù) I/O點(diǎn)數(shù)，即PLC面板上的I/O端子的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可以連接的I/O器件就越多，控制規(guī)模就越大。它是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。（3）掃描速度 掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的快慢，是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制取代繼電器控制的吻合程度。從自動(dòng)控制的觀點(diǎn)來看，決定了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。（4）指令的多少它是衡量PLC能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，決定了PLC的處理能力、控制能力的強(qiáng)弱。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。（5）內(nèi)部寄存器的配置和容量 它直接對(duì)用戶編制程序提供支持，對(duì)PLC指令的執(zhí)行速度及可完成的功能提供直接的支持。（6）擴(kuò)展能力 擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和PLC功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容。（7）特殊功能單元 特殊功能單元種類多，也可以說PLC的功能多。典型的特殊功能單元有模擬量、模擬控制聯(lián)網(wǎng)等功能。2.6 PLC的分類不同的分類標(biāo)準(zhǔn)會(huì)造成不同的分類結(jié)果，PLC常用的分類方式有如下兩種。按其I/O點(diǎn)數(shù)一般分為微型（32點(diǎn)以下）、小型（128點(diǎn)以下）、中型（1024點(diǎn)以下）、大型（2048點(diǎn)以下）、超大型（從2048點(diǎn)以上可達(dá)8192點(diǎn)以上）5種。按結(jié)構(gòu)可分為箱體式、模塊式和平板式3種。2.7 PLC工作原理1.循環(huán)掃描CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行CPU自診斷測試及寫輸出等等內(nèi)容。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。它意識(shí)循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。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)，PLC也在掃描，只不過在一個(gè)周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。典型的PLC在一個(gè)周期中可以完成以下5個(gè)掃描過程。2.I/O響應(yīng)時(shí)間由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對(duì)輸入和輸出信號(hào)只在每個(gè)掃描周期的固定時(shí)間集中輸入/輸出，所以必然會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后的現(xiàn)象。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。3.PLC中的存儲(chǔ)器PLC中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中存放的是廠家根據(jù)其選用的PLC的指令的系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序，它決定了PLC的功能，用戶不能更改其內(nèi)容。（2）用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。（3）用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。2.8 PLC的編程語言PLC的硬件系統(tǒng)中，與PLC的編程應(yīng)用關(guān)系最直接的要算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理的是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)中，找到待處理的數(shù)據(jù)一定要知道數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址。PLC和其他的計(jì)算機(jī)一樣，為了使用方便，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都作了分區(qū)，為了每個(gè)存儲(chǔ)單元編排了地址，并且經(jīng)機(jī)內(nèi)系統(tǒng)程序?yàn)槊總€(gè)存儲(chǔ)單元賦予了不同的功能，形成了專用的存儲(chǔ)元件。這就是前面提到過的編程的“軟”元件。為了理解方便，PLC的編程元件用“繼電器”命名， 認(rèn)為它們像繼電器一樣具有線圈以及觸點(diǎn)，并且線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)然這個(gè)線圈和觸點(diǎn)只是假象，所謂線圈得電不過是存儲(chǔ)單元置1，線圈失電，不過就是存儲(chǔ)單元置0，也正因?yàn)槿绱?，我們稱之為“軟”元件。但是這種“軟”繼電器也有個(gè)突出的好處，可以認(rèn)為它們具有無數(shù)多對(duì)動(dòng)合動(dòng)斷觸點(diǎn)，因此每取用一次它的觸點(diǎn)，不過是讀一次它的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而已。2.9 梯形圖編程語言PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語言。PLC的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖、邏輯方程等。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素。一般而言，梯形圖程序讓PLC仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結(jié)果決定邏輯輸出的允許條件。邏輯通常被分解成小的容易理解的片，這些片通常被稱為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。程序一次掃描執(zhí)行一次網(wǎng)絡(luò)，按照從左到右、從上到下的順序進(jìn)行。一旦CPU執(zhí)行到程序的結(jié)尾，就又從上到下執(zhí)行程序。在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，指令以列為基礎(chǔ)被執(zhí)行，從上而下、從左到右依次執(zhí)行，直到本網(wǎng)絡(luò)的最后一個(gè)線圈列。因此為了充分利用存儲(chǔ)器容量，使掃描時(shí)間盡可能短，利用梯形圖編程時(shí)應(yīng)限制觸點(diǎn)之間的距離，并使網(wǎng)絡(luò)左上邊這部分空白最少。其中，串聯(lián)觸點(diǎn)較多的支路要寫在上面，并聯(lián)支路應(yīng)寫在左邊，線圈放于觸點(diǎn)的右邊。用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動(dòng)機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。梯形圖和繼電器控制電路圖很相似，這是可以用PLC控制取代繼電器控制的基礎(chǔ)，可以把經(jīng)過實(shí)踐證明設(shè)計(jì)是成功的繼電器電路圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而設(shè)計(jì)出具有相同功能的PLC控制程序，充分發(fā)揮PLC的功能完善、可靠性高、控制靈活的特點(diǎn)。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)由設(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：J02-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380v，8.4A。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)。主電路 如圖3-1所示。 圖 3-1 主電路圖3.2 供水系統(tǒng)的I/O地址分配表、I/O接線圖本設(shè)計(jì)的控制部分由PLC完成，由于本系統(tǒng)控制分手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)水泵分別有啟動(dòng)和停止開關(guān)輸入，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要有自動(dòng)運(yùn)行/停止開關(guān)輸入，水壓判斷開關(guān)以及保護(hù)輸入等，還有四個(gè)水泵輸出。所以PLC的I/O地址分配表如表3-2所示，I/O接線圖 如圖3-3所示。表3-2 I/O地址分配表輸入輸出代號(hào)名稱輸入點(diǎn)編號(hào)代號(hào)名稱輸出點(diǎn)編號(hào)SB1自動(dòng)/手動(dòng)切換X0KM1泵1工作Y0SB2手動(dòng)啟動(dòng)泵1X1KM2泵2工作Y1SB3手動(dòng)停止泵1X2KM3泵3工作Y2SB4手動(dòng)啟動(dòng)泵2X3KM4泵4工作Y3SB5手動(dòng)停止泵2X4SB6手動(dòng)啟動(dòng)泵3X5SB7手動(dòng)停止泵3X6SB8手動(dòng)啟動(dòng)泵4X7SB9手動(dòng)停止泵4X10SB10自動(dòng)啟動(dòng)/停止X11SB11低壓開關(guān)K1X12SB12水壓正常反饋K2X13SB13高壓開關(guān)K3X14SB14泵1的過載保護(hù)X15SB15泵2的過載保護(hù)X16SB16泵3的過載保護(hù)X17SB17泵4的過載保護(hù)X203.3 供水系統(tǒng)的元件選擇本系統(tǒng)主要用到的元器件有：可編程序控制器PLC，水泵，以及繼電器，接觸器等。PLC選用的是FX2N-48MR，四臺(tái)水泵選用J02-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380v，8.4A。圖 3-3 I/O接線圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)流程圖由于該系統(tǒng)即可以手動(dòng)運(yùn)行又可以自動(dòng)運(yùn)行，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分兩部分，一部分是手動(dòng)模塊，一部分是自動(dòng)模塊。系統(tǒng)的總流程圖 如圖4-1所示。圖4-1 程序流程圖該流程圖主要介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，其中的具體細(xì)節(jié)沒有在流程圖中給出，詳細(xì)介紹將會(huì)在后面的程序分析中介紹。4.2 程序梯形圖程序梯形圖 如圖4-2所示。圖4-2 程序流程圖4.3 程序指令表由梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表如下：第 22 頁 共 22 頁4.4 程序分析本系統(tǒng)主要分為手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩部分，在編程過程中將本系統(tǒng)主要分為兩大模塊：手動(dòng)運(yùn)行模塊、自動(dòng)運(yùn)行模塊。在系統(tǒng)一上電情況下首先通過判斷自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)X0，判斷是進(jìn)入手動(dòng)模塊還是進(jìn)入自動(dòng)模塊，X0為ON表示手動(dòng)，OFF表示自動(dòng)。然后進(jìn)入相應(yīng)的模塊執(zhí)行程序。手動(dòng)模塊，當(dāng)進(jìn)入手動(dòng)模塊后，X1是泵1的手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，X2是泵1的手動(dòng)停止開關(guān)；X3是泵2的手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，X4是泵2的手動(dòng)停止開關(guān)；X5是泵3的手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，X6是泵3的手動(dòng)停止開關(guān)；X7是泵4的手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，X10是泵4的手動(dòng)停止開關(guān)；可以通過上述開關(guān)相對(duì)獨(dú)立的對(duì)單臺(tái)水泵進(jìn)行通斷電控制。自動(dòng)模塊，當(dāng)進(jìn)入自動(dòng)模塊后，在自動(dòng)運(yùn)行模塊還設(shè)有自動(dòng)運(yùn)行停止開關(guān)X11（ON表示運(yùn)行，OFF表示停止），在X11為ON的情況下，系統(tǒng)首先判斷四臺(tái)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，如四臺(tái)水泵都沒工作則將自動(dòng)把第一臺(tái)水泵打開，其中M0、M1、M2、M3分別是四臺(tái)水泵自動(dòng)運(yùn)行的標(biāo)志，然后再通過壓力傳感器判斷水壓的高低，在系統(tǒng)中X12表示低壓，X13表示水壓正常、X14表示水壓高。水壓低/高的時(shí)候延時(shí)30秒，增加/減少一臺(tái)水泵工作，增加的順序是沒工作過的優(yōu)先增加本程序?yàn)榱藵M足這個(gè)要求采用的是四臺(tái)水泵按M0M1M2M3的順序依次循環(huán)啟動(dòng)或停止，這樣就能滿足沒工作過的優(yōu)先則加和工作過的優(yōu)先停止的要求。其次在選擇增加那個(gè)水泵時(shí)考慮到PLC工作室掃描程序遵守從上到下從左到右的原則，為了避免上面程序?qū)ο旅娈a(chǎn)生的影響以及對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于水壓低需要加泵時(shí)先寫四臺(tái)水泵同時(shí)工作的情況，然后逐次減一到只有一臺(tái)工作；對(duì)于水壓高需要減泵時(shí)先從一條水泵工作，然后逐次加一到四臺(tái)全工作這樣就能滿足上述要求。每次當(dāng)自動(dòng)模塊執(zhí)行完之后程序跳到公共輸出模塊執(zhí)行。輸出模塊，在輸出模塊中，M0是泵1的手泵和自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志，X15是泵1的過載保護(hù)；M1是泵2的手泵和自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志，X16是泵2的過載保護(hù)；M2是泵3的手泵和自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志，X17是泵3的過載保護(hù)；M3是泵4的手泵和自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志，X20是泵4的過載保護(hù)。結(jié)束語程序設(shè)計(jì)完成之后需要進(jìn)行調(diào)試仿真，本系統(tǒng)調(diào)試用的三菱F2N/F2NC系列的PLC。在調(diào)試過程中我遇到很多問題，并最終在老師和同學(xué)的幫助下把問題解決。我遇到的主要問題有：在編寫程序過程中由于程序太長，寫不進(jìn)去了，最后在老師的幫助下才知道需要將程序先轉(zhuǎn)換一下才能繼續(xù)寫，這是自己對(duì)調(diào)試軟件不太熟悉的原因造成的。其次，在調(diào)試過程中，手動(dòng)操作運(yùn)行都正常結(jié)果也正確，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)當(dāng)水壓低需要加泵運(yùn)行時(shí)也能正常運(yùn)行，就是在水壓高需要減泵時(shí)出現(xiàn)問題，當(dāng)減泵時(shí)只要運(yùn)行水泵數(shù)超過兩臺(tái)應(yīng)該每次減一臺(tái)，但系統(tǒng)都只留下最后一臺(tái)工作前面的幾臺(tái)全部停止工作不滿足要求，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)原來是減泵程序中上面的指令對(duì)下面產(chǎn)生了影響從而產(chǎn)生，于是我將減泵程序的順序上下?lián)Q了一下讓他們不能相互干擾，從而問題得以解決；另外還有只要出現(xiàn)四臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行，需減泵時(shí)本系統(tǒng)都是先減一臺(tái)水泵，這是不符合設(shè)計(jì)要求的，面對(duì)這種情況我苦思冥想就是想不出解決辦法，最后我有向一同學(xué)請(qǐng)教討論這種問題的解決方法，這時(shí)這位同學(xué)的一句話點(diǎn)醒夢中人，原來是自己在水壓低加泵加到四臺(tái)時(shí)的判斷有問題，于是在加泵加到四臺(tái)時(shí)的每位加上一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志并在減泵時(shí)用上這些標(biāo)志之后問題就得以解決。整個(gè)程序設(shè)計(jì)能夠完整的正常運(yùn)行，結(jié)果正確。參考文獻(xiàn)【1】作者不詳，電氣控制與PLC原理及應(yīng)用,西安電子科技大學(xué)出版社，2010【2】作者不詳，我國城市供水發(fā)展有關(guān)問題分析,城鎮(zhèn)供水，2001【3】作者不詳，可編程控制器應(yīng)用技術(shù),電子工業(yè)出版社，1995【4】作者不詳，恒壓變量供水裝置中PLC的應(yīng)用,低壓電器，2002【5】作者不詳，高層建筑變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，中國給水排水，2007【6】作者不詳，PLC編程及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2003【7】作者不詳，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，1996【8】作者不詳，可編程序控制器在變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,基礎(chǔ)自動(dòng)化 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