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摘 要 隨著我國社會經(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，同時也對小區(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)是其中的一個重要方面。本論文是針對供水要求設(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值。 關(guān)鍵詞：物業(yè)供水，PLC，恒壓 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………………… （1） 前言…………………………………………………………………………………………… （2） 第一章 概述………………………………………………………………………………… （3） 1.1 課題背景和意義……………………………………………………………………… （3） 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展與現(xiàn)狀………………………………………………………………… （3） 第二章 PLC的組成……………………………………………………………………………（5） 2.1 PLC的輸入…………………………………………………………………………… （5） 2.2 PLC的輸出 ………………………………………………………………………… （5） 2.3 PLC的定義……………………………………………………………………………（6） 2.4 PLC的特點(diǎn)……………………………………………………………………………（6） 2.5 PLC的性能指標(biāo)………………………………………………………………………（7） 2.6 PLC的分類……………………………………………………………………………（7） 2.7 PLC工作原理…………………………………………………………………………（7） 2.8 PLC的編程語言………………………………………………………………………（8） 2.9 梯形圖編程語言………………………………………………………………………（9） 第三章 硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… （10） 3.1 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………… （10） 3.2 供水系統(tǒng)的I/O地址分配表、I/O接線圖…………………………………………（11） 3.3 供水系統(tǒng)的元件選擇……………………………………………………………… （12） 第四章 軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… （13） 4.1 系統(tǒng)流程圖………………………………………………………………………… （13） 4.2 程序梯形圖………………………………………………………………………… （13） 4.3 程序指令表………………………………………………………………………… （16） 4.5 程序分析…………………………………………………………………………… （18） 結(jié)束語…………………………………………………………………………………………（20） 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………（21） 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)約型時代特征的前提下，我們這個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，自動化程度低，而隨著我國社會經(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，同時也對小區(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、四臺水泵、壓力傳感器等組成，系統(tǒng)工作時分手動操作和自動操作，自動操作時首先由傳感器把信號傳給PLC，再由PLC根據(jù)水壓的高低信號分析控制四臺水泵的工作狀態(tài)；手動操作時，可以通過各個水泵的啟動停止按鈕獨(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，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)分手動工作和自動工作兩種狀態(tài)，自動工作時，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接通，此時可延時30s后撤除1臺水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當(dāng)用水量多時，壓力降低，K1接通，此時可延時30s后增設(shè)1臺水泵工作，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，要求水泵數(shù)量為4臺，最多不得超出4臺；手動工作時，要求4臺水泵可分別獨(dú)立操作（分設(shè)起動和停止開關(guān)），并分別具有過載保護(hù)，可隨時對單臺水泵進(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/手動”切換開關(guān)（ON——手動，OFF——自動），另設(shè)自動運(yùn)行控制開關(guān)（ON——自動運(yùn)行，OFF——自動運(yùn)行停止）。 各水泵工作時，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I／O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供水管網(wǎng)的壓力做出及時的反應(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，啟動電流大、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)用價值。 第二章 PLC的組成 2.1 PLC的輸入 通過對繼電器控制特點(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所識別，對此就需要解決以下幾個問題：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。現(xiàn)在的PLC成功的解決了這兩個方面的問題，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。輸出動作次數(shù)的限制，是保證PLC的輸出接點(diǎn)能否驅(qū)動接觸器、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)動中間繼電器。現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動這些元器件,并提供了多種輸出方式且動作次數(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，每一位對應(yīng)一個開關(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，并保持一個掃描周期。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在下一個時間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值，表明的是上一時間段的真實(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)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。 （3）存儲器 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(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、寫時序，以及對存儲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)、定時及開關(guān)量的邏輯控制。1987年2月，國際電工委員會（IEC）對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器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、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?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、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，一般PLC的平均無故障工作時間可達(dá)幾萬小時以上。 （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、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，一種型號的PLC可用于控制從幾個I/O點(diǎn)到幾百個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）存儲容量 這里專指用戶存儲器的存儲容量，它決定了用戶所編程序的長短。大、中、小型PLC的存儲容量變化范圍一般為2KB~~2MB。 （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。從自動控制的觀點(diǎn)來看，決定了系統(tǒng)的實(shí)時性和穩(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 它直接對用戶編制程序提供支持，對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組成部分，用戶程序不運(yùn)行時，PLC也在掃描，只不過在一個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在一個周期中可以完成以下5個掃描過程。 2.I/O響應(yīng)時間 由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對輸入和輸出信號只在每個掃描周期的固定時間集中輸入/輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號滯后的現(xiàn)象。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。 3.PLC中的存儲器 PLC中的存儲器按用途分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器以及工作數(shù)據(jù)存儲器。 （1）系統(tǒng)程序存儲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）用戶程序存儲器用來存儲根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。 （3）用來存儲工作數(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)存儲器。計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理的是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在存儲區(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)存儲器都作了分區(qū)，為了每個存儲單元編排了地址，并且經(jīng)機(jī)內(nèi)系統(tǒng)程序?yàn)槊總€存儲單元賦予了不同的功能，形成了專用的存儲元件。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)動作。當(dāng)然這個線圈和觸點(diǎn)只是假象，所謂線圈得電不過是存儲單元置1，線圈失電，不過就是存儲單元置0，也正因?yàn)槿绱?，我們稱之為“軟”元件。但是這種“軟”繼電器也有個突出的好處，可以認(rèn)為它們具有無數(shù)多對動合動斷觸點(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”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)的最后一個線圈列。因此為了充分利用存儲器容量，使掃描時間盡可能短，利用梯形圖編程時應(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)需要用到四臺水泵，水泵的型號都為：J02-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380v，8.4A。在設(shè)計(jì)主電路時水泵以電動機(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)控制分手動和自動運(yùn)行，手動運(yùn)行時，每臺水泵分別有啟動和停止開關(guān)輸入，自動運(yùn)行時，需要有自動運(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 名稱 輸入點(diǎn)編號 代號 名稱 輸出點(diǎn)編號 SB1 自動/手動切換 X0 KM1 泵1工作 Y0 SB2 手動啟動泵1 X1 KM2 泵2工作 Y1 SB3 手動停止泵1 X2 KM3 泵3工作 Y2 SB4 手動啟動泵2 X3 KM4 泵4工作 Y3 SB5 手動停止泵2 X4 SB6 手動啟動泵3 X5 SB7 手動停止泵3 X6 SB8 手動啟動泵4 X7 SB9 手動停止泵4 X10 SB10 自動啟動/停止 X11 SB11 低壓開關(guān)K1 X12 SB12 水壓正常反饋K2 X13 SB13 高壓開關(guān)K3 X14 SB14 泵1的過載保護(hù) X15 SB15 泵2的過載保護(hù) X16 SB16 泵3的過載保護(hù) X17 SB17 泵4的過載保護(hù) X20 3.3 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)即可以手動運(yùn)行又可以自動運(yùn)行，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分兩部分，一部分是手動模塊，一部分是自動模塊。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 20 頁 共 24 頁 4.4 程序分析 本系統(tǒng)主要分為手動運(yùn)行和自動運(yùn)行兩部分，在編程過程中將本系統(tǒng)主要分為兩大模塊：手動運(yùn)行模塊、自動運(yùn)行模塊。在系統(tǒng)一上電情況下首先通過判斷自動/手動開關(guān)X0，判斷是進(jìn)入手動模塊還是進(jìn)入自動模塊，X0為ON表示手動，OFF表示自動。然后進(jìn)入相應(yīng)的模塊執(zhí)行程序。 手動模塊，當(dāng)進(jìn)入手動模塊后，X1是泵1的手動啟動開關(guān)，X2是泵1的手動停止開關(guān)；X3是泵2的手動啟動開關(guān)，X4是泵2的手動停止開關(guān)；X5是泵3的手動啟動開關(guān)，X6是泵3的手動停止開關(guān)； X7是泵4的手動啟動開關(guān)，X10是泵4的手動停止開關(guān)；可以通過上述開關(guān)相對獨(dú)立的對單臺水泵進(jìn)行通斷電控制。 自動模塊，當(dāng)進(jìn)入自動模塊后，在自動運(yùn)行模塊還設(shè)有自動運(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)首先判斷四臺水泵的運(yùn)行狀態(tài)，如四臺水泵都沒工作則將自動把第一臺水泵打開，其中M0、M1、M2、M3分別是四臺水泵自動運(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/高的時候延時30秒，增加/減少一臺水泵工作，增加的順序是沒工作過的優(yōu)先增加本程序?yàn)榱藵M足這個要求采用的是四臺水泵按M0—M1—M2—M3的順序依次循環(huán)啟動或停止，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水泵時考慮到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)生的影響以及對結(jié)果產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)過程中對于水壓低需要加泵時先寫四臺水泵同時工作的情況，然后逐次減一到只有一臺工作；對于水壓高需要減泵時先從一條水泵工作，然后逐次加一到四臺全工作這樣就能滿足上述要求。每次當(dāng)自動模塊執(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，手動操作運(yùn)行都正常結(jié)果也正確，自動運(yùn)行時當(dāng)水壓低需要加泵運(yùn)行時也能正常運(yùn)行，就是在水壓高需要減泵時出現(xiàn)問題，當(dāng)減泵時只要運(yùn)行水泵數(shù)超過兩臺應(yīng)該每次減一臺，但系統(tǒng)都只留下最后一臺工作前面的幾臺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)四臺水泵同時運(yùn)行，需減泵時本系統(tǒng)都是先減一臺水泵，這是不符合設(shè)計(jì)要求的，面對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)請教討論這種問題的解決方法，這時這位同學(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時的判斷有問題，于是在加泵加到四臺時的每位加上一個狀態(tài)標(biāo)志并在減泵時用上這些標(biāo)志之后問題就得以解決。整個程序設(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，電力拖動自動控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，1996 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