基于plc的水塔水位自动控制设计.doc

1、目录 摘要 I第 1 章 绪论 .11.1 选题的背景与意义 11.2 可编程逻辑控制器简述 1第 2 章 系统总体设计 22.1 水塔水位控制系统设计 22.2 水塔水位控制系统基本工作原理 32.3 水塔水位控制系统主电路设计 4第 3 章 系统硬件设计 .53.1 硬件选型 .53.1.1 PLC 的选择 .53.1.2 水泵的选择 .63.1.3 液位开关的选择 .63.1.4 电气保护器件选择 .73.2 I/O 口的分配及 PLC 外围接线 8第 4 章 软件设计 12第 5 章 仿真 14结论 .18参考文献 .19附录 .20I摘要目 前 ， 大 量 的 高 位 生 活 用 水

2、 和 工 作 用 水 逐 渐 增 多 。 因 此 ， 不 少 单 位 自 建 水 塔储 水 来 解 决 高 层 楼 房 的 用 水 问 题 。 最 初 ， 大 多 用 人 工 进 行 控 制 ， 由 于 人 工 无 法每 时 每 刻 对 水 位 进 行 准 确 的 定 位 监 测 ， 很 难 准 确 控 制 水 泵 的 起 停 。 要 么 水 泵 关停 过 早 ， 造 成 水 塔 缺 水 ； 要 么 关 停 过 晚 ， 造 成 水 塔 溢 出 ， 浪 费 水 资 源 ， 给 用 户造 成 不 便 。 利 用 人 工 控 制 水 位 会 造 成 供 水 时 有 时 无 的 不 稳 定 供 水 情

3、 况 。 后 来 ，使 用 水 位 控 制 装 置 使 供 水 状 况 有 了 改 变 ， 但 常 使 用 浮 标 或 机 械 水 位 控 制 装 置 ，由 于 机 械 装 置 的 故 障 多 ， 可 靠 性 差 ， 给 维 修 带 来 很 大 的 麻 烦 。 因 此 为 更 好 的 保证 供 水 的 稳 定 性 和 可 靠 性 ， 传 统 的 供 水 控 制 方 法 已 难 以 满 足 现 在 的 要 求 。本 文 采 用 的 是 三 菱 FXZN 型 PLC 可 编 程 控 制 器 作 为 水 塔 水 位 自 动 控 制 系 统 核 心 ，对 水 塔 水 位 自 动 控 制 系 统 的 功

4、 能 性 进 行 了 需 求 分 析 。 主 要 实 现 方 法 是 通 过 传 感 器 检 测水 塔 的 实 际 水 位 ， 将 水 位 具 体 信 息 传 至 PLC 构 成 的 控 制 模 块 ， 来 控 制 水 泵 电 机 的动 作 ， 同 时 显 示 水 位 具 体 信 息 ， 若 水 位 低 于 或 高 于 某 个 设 定 值 时 ， 就 会 发 出 危 险 报 警的 信 号 ， 最 终 实 现 对 水 塔 水 位 的 自 动 。关键词：水位自动控制、三菱 FX2N 、传感器1第 1 章 绪论1.1 选题的背景与意义在 社 会 经 济 飞 速 发 展 的 今 天 ， 水 在 人 们

5、 正 常 生 活 和 生 产 中 起 着 越 来 越 重 要 的 作 用 。一 旦 断 了 水 ， 轻 则 给 人 民 生 活 带 来 极 大 的 不 便 ， 重 则 可 能 造 成 严 重 的 生 产 事 故 及 损 失 。因 此 给 水 工 程 往 往 成 为 高 层 建 筑 或 工 矿 企 业 中 最 重 要 的 基 础 设 施 之 一 。 任 何 时 候 都 能提 供 足 够 的 水 量 、 平 稳 的 水 压 、 合 格 的 水 质 是 对 给 水 系 统 提 出 的 基 本 要 求 。 就 目 前 而言 ， 多 数 工 业 、 生 活 供 水 系 统 都 采 用 水 塔 、 层 顶

6、 水 箱 等 作 为 基 本 储 水 设 备 ， 由 一 级 或二 级 水 泵 从 地 下 市 政 水 管 补 给 。 传 统 的 控 制 方 式 存 在 控 制 精 度 低 、 能 耗 大 、 可 靠 性 差等 缺 点 。 可 编 程 控 制 器 （ PLC） 是 根 据 顺 序 逻 辑 控 制 的 需 要 而 发 展 起 来 的 ， 是 专 门为 工 业 环 境 应 用 而 设 计 的 数 字 运 算 操 作 的 电 子 装 置 。 鉴 于 其 种 种 优 点 ， 目 前 水 位 控 制的 方 式 被 PLC控 制 取 代 。 同 时 ， 又 有 PID控 制 技 术 的 发 展 ， 因

7、此 ， 如 何 建 立 一 个 可靠 安 全 、 又 易 于 维 护 的 给 水 系 统 是 值 得 我 们 研 究 的 课 题 。在 工 农 业 生 产 以 及 日 常 生 活 应 用 中 ， 常 常 会 需 要 对 容 器 中 的 液 位 （ 水 位 ） 进 行 自动 控 制 。 虽 然 各 种 水 位 控 制 的 技 术 要 求 不 同 ， 精 度 不 同 。 但 其 原 理 都 大 同 小 异 。 特 别是 在 实 际 操 作 系 统 中 ， 稳 定 、 可 靠 是 控 制 系 统 的 基 本 要 求 。 因 此 如 何 设 计 一 个 精 度 高 、稳 定 性 好 的 水 位 控 制

8、 系 统 就 显 得 日 益 重 要 。 采 用 PLC控 制 技 术 能 很 好 的 解 决 以 上问 题 ， 使 水 位 控 制 在 要 求 的 位 置 。1.2 可编程逻辑控制器简述可 编 程 控 制 器 （ 为 了 与 个 人 计 算 机 (personal computer)区 别 ， 一 般 将 可 编程 控 制 器 称 为 逻 辑 控 制 器 (Programmable Logic Controller)） 是 集 微 处 理 器 、储 存 器 、 输 入 /输 出 接 口 与 中 断 于 一 体 的 器 件 ， 已 经 被 广 泛 应 用 于 机 械 制 造 、 冶 金 、化

9、工 、 能 源 、 交 通 等 各 个 行 业 。 计 算 机 在 操 作 系 统 、 应 用 软 件 、 通 行 能 力 上 的 飞 速 发展 ， 大 大 加 强 了 可 编 程 控 制 器 通 信 能 力 ， 丰 富 了 可 编 程 控 制 器 编 程 软 件 和 编 程 技 巧 ，增 强 了 PLC过 程 控 制 能 力 。2PLC之 所 以 有 较 强 的 生 命 力 ， 在 于 它 更 加 适 应 工 业 现 场 和 市 场 要 求 。 具 有 可 靠 性高 、 抗 干 扰 能 力 强 、 编 程 方 便 、 价 格 低 、 寿 命 长 等 特 点 。第 2 章 系统总体设计2.1

10、水塔水位控制系统设计整 个 系 统 由 水 位 检 测 系 统 ， 一 台 PLC和 水 泵 以 及 若 干 部 件 组 成 ， 如 图 2-1所示 。 安 装 于 水 塔 上 的 传 感 器 将 水 塔 的 水 位 转 化 成 1-5伏 的 电 信 号 ； 电 信 号 到 达PLC将 控 制 控 制 水 泵 的 开 关 。 水 箱 水 位 自 动 控 制 系 统 由 PLC核 心 控 制 部 件 高 低 位 水箱 的 水 位 检 测 电 路 高 低 水 位 信 号 传 送 给 PLC水 泵 电 动 机 控 制 电 路 PLC 控 制 启 停及 主 备 切 换 。P L C水塔水位检测系统水泵

11、与电磁阀及指示灯水塔 、 水箱图2-1 基于PLC的供水系统原理框图在 水 塔 水 位 检 测 系 统 中 通 过 液 位 传 感 器 将 水 位 信 号 转 换 为 电 信 号 输 入 PLC中 ，在 通 过 PLC控 制 水 泵 的 启 动 或 关 闭 。 在 系 统 运 行 中 当 水 为 低 于 最 低 值 时 PLC将 启动 水 泵 向 水 塔 中 加 水 ， 当 水 塔 中 的 水 达 到 最 高 值 时 PLC使 水 泵 停 止 运 转 即 水 泵 停止 向 水 塔 供 水 。 等 到 水 塔 水 位 再 次 达 到 控 制 最 低 水 位 时 系 统 再 次 重 复 这 个 过

12、 程 。32.2 水塔水位控制系统基本工作原理E - 1E - 4V - 1电磁阀水泵水池S 1S 2S 4S 5S 6水塔用户S 3图2-2 水塔水位控制装置图1） 水 塔 供 水 系 统 的 一 般 装 置 如 图 2-2所 示 ， 应 当 保 持 水 池 的 水 位 在 S2S3之间 ， 当 水 池 水 位 低 于 下 限 液 位 开 关 S3， 此 时 S3为 OFF， 控 制 电 磁 阀 打 开 ， 开 始 往水 池 里 注 水 ， 当 10S以 后 ， 若 水 池 水 位 没 有 超 过 水 池 下 限 液 位 开 关 S3时 ， 则 系 统发 出 警 报 ； 若 系 统 正 常

13、运 行 ， 此 时 水 池 下 限 液 位 开 关 S3为 ON， 表 示 水 位 高 于 下 限水 位 。 当 液 面 高 于 上 限 水 位 S2时 ， 则 S2为 ON， 电 磁 阀 关 闭 ,同 时 检 测 水 池 液 面 是4否 会 超 过 超 上 S1处 ， 若 超 过 ， 则 水 池 水 将 溢 出 ， S1液 位 开 关 为 ON,向 PLC发 出 信号 启 动 上 限 报 警 ， 提 醒 工 作 人 员 立 即 排 除 故 障 。2） 保 持 水 塔 的 水 位 在 S5S6之 间 ， 当 水 塔 水 位 低 于 水 塔 下 限 水 位 开 关 S6时 ，则 水 塔 下 限

14、液 位 开 关 S6为 OFF， 则 驱 动 电 机 M开 始 工 作 ， 向 水 塔 供 水 ， 电 机 启 动10秒 后 ， 若 S6仍 旧 为 OFF， 则 发 出 水 塔 下 限 无 水 报 警 。 当 S3为 ON时 ， 表 示 水 塔 水位 高 于 水 塔 下 限 水 位 水 泵 继 续 抽 水 给 水 塔 。 当 水 塔 液 面 高 于 水 塔 上 限 水 位 开 关S5时 ， 则 S5为 ON， 水 泵 停 止 抽 水 ， 同 时 检 测 水 塔 液 面 是 否 会 超 过 超 上 S4处 ， 若超 过 ， 则 水 塔 水 将 溢 出 ， S4液 位 开 关 为 ON,向 PL

15、C发 出 信 号 启 动 上 限 报 警 ， 提 醒 工作 人 员 立 即 排 除 故 障 。3） 当 水 池 水 位 也 低 于 下 限 水 位 时 ， 水 塔 水 位 是 否 低 于 下 限 ， 电 机 M都 不 能启 动 。52.3 水塔水位控制系统主电路设计MMQ FF U 1 F U 2K M 1 K M 2K M 4K M 6F R 1 F R 2K M 3K M 5UVWN图2-3 水塔水位控制系统主电路1） 本 次 设 计 使 用 了 两 个 水 泵 ， 通 过 程 序 控 制 当 水 塔 下 限 无 水 且 水 池 下 限 有 水 时同 时 启 动 将 水 池 中 的 水 抽

16、 向 水 塔 ， 并 通 过 定 时 在 两 水 泵 同 时 运 行 一 段 时 间 后 停 止 其 中一 个 水 泵 ， 通 过 这 种 工 作 方 式 可 以 在 较 大 地 减 少 用 户 缺 水 的 情 况 ， 提 高 了 供 水 的 可 靠性 及 效 率 ， 同 时 停 止 的 水 泵 作 为 继 续 工 作 水 泵 的 暗 备 用 ， 在 另 一 水 泵 出 现 故 障 之 后 ，通 过 PLC程 序 实 现 手 动 切 换 ， 这 样 既 保 证 供 水 系 统 有 备 用 水 泵 , 又 有 效 地 防 止 因为 备 用 电 机 长 期 不 用 发 生 锈 堵 转 现 象 ,

17、提 高 了 设 备 的 综 合 利 用 率 , 降 低 了 维 护费 用 ， 整 个 供 水 系 统 性 能 得 到 极 大 提 高 。2） 本 次 设 计 选 用 的 水 泵 额 定 功 率 大 ， 初 始 运 行 时 的 起 动 电 流 较 大 ， 故 在 主 电 路中 设 置 Y 减 压 起 动 ， 以 防 止 起 动 时 过 电 流 ， 通 过 软 件 自 动 实 现 电 路 切 换 。 此 外 在水 泵 电 机 供 电 回 路 中 通 过 热 继 电 器 及 熔 断 器 设 置 必 要 的 热 继 电 保 护 及 过 电 流 保 护 ， 保6护 电 机 的 同 时 减 小 电 机 故

18、 障 的 影 响 范 围 。7第 3 章 系统硬件设计3.1 硬件选型本 系 统 用 到 的 部 件 ： 核 心 器 件 plc， 水 泵 ， 液 位 检 测 开 关 及 电 气 保 护 器 件 。3.1.1 PLC 的选择可 编 程 控 制 器 产 品 众 多 ， 不 同 厂 家 、 不 同 系 列 、 不 同 型 号 的 PLC， 功 能 和 结构 均 有 所 不 同 ， 但 工 作 原 理 和 组 成 基 本 相 同 ， 基 本 组 成 如 图 3-1所 示 。图3-1 Plc结构示意图8本 系 统 为 单 体 控 制 系 统 ， 对 控 制 功 能 无 特 殊 要 求 ， 同 时 本

19、次 设 计 所 需 输 入 输 出 总点 数 介 于 32点 与 48点 之 间 ， 因 此 选 用 三 菱 公 司 生 产 的 FX2N-48MR-001型 PLC， 其具 有 结 构 紧 凑 ， 价 格 低 廉 ， 有 极 高 的 性 价 比 ， 适 用 于 小 型 控 制 系 统 的 特 点 ， 该 型 号PLC为 继 电 器 输 出 型 ， 输 入 输 出 点 数 各 24个 点 ， 多 余 端 子 作 为 备 用 。3.1.2 水泵的选择选 择 水 泵 的 一 般 原 则 为 ：1、 满 足 流 量 和 扬 程 的 要 求 ；2、 水 泵 机 组 在 长 期 运 行 中 ， 水 泵

20、工 作 点 的 效 率 最 高 ；3、 按 所 选 的 水 泵 型 号 和 台 数 设 计 的 水 泵 站 ， 要 求 设 备 和 土 建 的 投 资 最 小 ；4、 便 于 操 作 维 修 ， 管 理 费 用 少 。而 一 般 的 水 塔 供 水 系 统 中 水 塔 高 度 都 在 30米 以 上 ， 所 用 水 泵 电 机 在 向 水 池 抽水 时 消 耗 的 能 量 较 大 ， 同 时 因 两 水 泵 互 为 备 用 ， 故 综 合 考 虑 后 将 两 水 泵 电 机 额 定 功 率都 选 为 11KW， 型 号 为 Y2-160L-6， 其 重 要 参 数 有 额 定 电 流 为 24

21、.23A， 额 定 转 速 为970r/min。 水 泵 扬 程 为 40米 ， 流 量 为 35立 方 米 /小 时 。 技 术 参 数 如 表 3-1：表3-1 Y2-160L-6型号水泵技术参数品牌/型号：WTL/Y2-160L-6 额定电压：220-400（V） 额定功率：11KW型号：Y2-160L-6 级数：6级 产品类型：三相异步电动机品牌：微特利WTL 额定转速：1000（rpm）r/min 应用范围：农业机械，水塔机械等3.1.3 液位开关的选择因 为 本 次 设 计 中 水 池 及 水 塔 中 各 有 3处 需 要 检 测 水 位 信 号 ， 因 此 选 用 欧 姆 龙 公

22、9司 生 产 的 61F-GN-G型 电 极 式 液 位 开 关 。 一 旦 电 极 接 触 到 液 体 ， 通 过 液 体 可 以 闭 合 电路 ， 根 据 流 过 的 电 流 检 测 可 知 液 位 控 制 的 动 作 原 理 ， 是 以 所 谓 的 导 电 性 液 体 为 控 制 对象 的 液 位 开 关 。 进 行 检 测 时 ， 直 接 检 测 液 体 的 电 极 间 电 阻 ， 根 据 大 于 或 小 于 已 设 定 的电 阻 值 ， 来 判 断 有 无 液 面 ,61F-GN-G型 电 极 式 液 位 开 关 含 有 三 个 电 极 正 好 用 于 本 系统 水 位 的 检 测

23、， 同 时 其 ON电 流 在 4.5mA以 下 且 OFF电 流 1.5mA以 下 满 足 所 选 PLC的输 入 性 能 指 标 ， 故 较 为 合 适 。 61F-GN-G型 电 极 式 液 位 开 关 （ 紧 凑 式 嵌 入 型 ） 节 省空 间 ， 设 计 维 护 简 单 ， 高 49.4mm宽 38mm厚 84mm， 带 有 LED动 作 显 示 ， 工 作 状态 一 目 了 然 。61F-GN-G型 电 极 式 液 位 开 关 的 技 术 参 数 如 下 ：表3-2 欧姆龙61F-GN型开关技术参数表控制对象 一般的净水，污水 使用环境温度/湿度-10-+5545-85%RH额定

24、电压 AC100/200V、50/60HZ 级间电压 AC8V允许电压范围 额定电压的85%-110% 级间电流 AC约1mA以下使用电缆长度/输出1KM以下AC200V 30A(阻性负载)功率消耗 GN型为3VA以下耐压 AC2000V 50/60HZ 1min 电气寿命/机械寿命25万次以上1000万次以上103.1.4 电气保护器件选择1、 熔 断 器 的 选 择采 用 熔 断 器 熔 体 作 为 三 相 异 步 电 动 机 的 短 路 保 护 装 置 ， 只 有 在 熔 体 容 选 择 适 当 的情 况 下 ， 才 能 起 到 保 护 作 用 。 如 果 所 选 熔 体 的 额 定 电

25、 流 太 小 (如 等 于 电 动 机 的 额定 电 流 )， 则 电 动 机 启 动 时 ， 熔 体 会 因 电 流 较 大 而 很 快 熔 断 ， 使 电 动 机 无 法 启 动 。如 果 所 选 熔 体 的 额 定 电 流 过 大 (如 等 于 电 动 机 的 启 动 电 流 )， 虽 电 动 机 启 动 时 熔 体不 会 烧 断 ， 但 在 电 动 机 运 行 中 发 生 短 路 故 障 时 ， 熔 体 起 不 到 保 护 作 用 (不 熔 断 )。因 此 ,必 须 合 理 地 选 用 熔 断 器 的 熔 体 。选 用 熔 体 和 熔 断 器 应 遵 循 电 动 机 的 启 动 电 流

26、 ， 因 为 熔 断 器 熔 体 电 流 应 大 于 等 于 两倍 的 电 机 额 定 电 流 ， 因 此 电 动 机 供 电 回 路 选 用 熔 体 电 流 为 50A的 熔 断 器 。2、 热 继 电 器 的 选 择电 机 额 定 电 流 为 24.23A， 故 选 JR20-25/5T型 热 继 电 器 ， 整 合 电 流 2125A。3、 接 触 器 的 选 择同 理 ， 根 据 电 机 额 定 电 流 ， 并 查 手 册 后 选 择 CJ20-25接 触 器 。表 3-3接 触 器 型 号 参 数型 号 CJ20-25 品 牌 CHINT接 触 器额 定 电 压 AC(DC):24v

27、/36v48v110v/220v/380v 额 定 电 流 25A执 行 标 准 GB14048.4和 EN60947-4-1 证 书 认 证 CCC3.2 I/O 口的分配及 PLC 外围接线111、 PLC的 输 入 接 口 分 配 表表3-4 PLC的输入接口分配表序号 输入信号 符号 输入端子口1 起动按钮 SB1 X0002 停止按钮 SB2 X0013 手动操作旋钮 SC1-1 X0024 自动操作旋钮 SC1-2 X0035 水池高水位开关信号 S1 X0046 水池中水位开关信号 S2 X0057 水池低水位开关信号 S3 X0068 水塔高水位开关信号 S4 X0079 水塔

28、中水位开关信号 S5 X01010 水塔低水位开关信号 S6 X01111 1#泵手动旋钮 SC2 X01212 2#泵手动旋钮 SC3 X01314 电磁阀手动旋纽 SC4 X01415 电动机热保护报警 KA1 X01516 报警确认旋钮 SC5 X016122、 PLC 的 输 出 接 口 分 配序号 输出信号 符号 输出端子口1 1#泵接触器 1 KM1 Y0002 2#泵接触器 1 KM2 Y0013 水池低水位指示灯 HL1 Y0024 水池中水位指示灯 HL2 Y0035 水池高水位指示灯 HL3 Y00413表3-5 PLC的输出接口分配表6 水塔高水位指示灯 HL4 Y005

29、7 水塔中水位指示灯 HL5 Y0068 水塔低水位指示灯 HL6 Y0079 电磁阀继电器 KA2 Y01010 电机热保护报警指示灯 HL7 Y01111 水池高水位报警 HL8 Y01212 水池低水位报警 HL9 Y01314 水塔高水位报警 HL10 Y01415 水塔低水位报警 HL11 Y01516 1#泵接触器 2 KM3 Y01617 1#泵接触器 3 KM4 Y01718 2#泵接触器 2 KM5 Y02019 2#泵接触器 3 KM6 Y021143、 水 塔 水 位 控 制 器 外 观 图 如 下水位指示报警指示H L 1 H L 2 H L 3H L 4H L 5 H

30、 L 6H L 7 H L 8 H L 9H L 1 0 H L 1 1S C 1 S C 2 S C 3S C 4S C 5S B 1S B 2图3-3水塔水位控制器外观图154、 系 统 I/O硬 件 接 线 图根 据 PLC输 入 、 输 出 点 地 址 分 配 表 ， 水 塔 水 位 控 制 系 统 的 I/O接 线 图 如 下 :K M 1K M 2K A 2K M 3K M 4K M 5K M 6S C 1 - 1S C 1 - 2S 1S 2S 3S 4S 5S 6S C 2S C 3S C 4S C 5K A 1X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1

31、1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6Y 0Y 1Y 1 0Y 1 6C O M 1Y 1 7Y 2 0Y 2 1NLS B 1启动按钮停止按钮S B 2手动操作旋钮自动操作旋钮报警确认旋钮电机热保护旋钮水池开关信号水塔开关信号电磁阀手动旋钮泵手动旋钮泵 1 接触器 1泵 2 接触器 1电磁阀继电器泵 1 接触器 2泵 1 接触器 3泵 2 接触器 2泵 2 接触器 32 2 0 VC O M 16图 3-4 系统 I/O 接线图17第 4 章软件设计通 过 系 统 设 计 要 求 ， 得 出 水 塔 水 位 控 制 系 统 流 程 图 如 下 所 示 ：开 始水 池 水 位 低

32、 于 下 限 吗 ？是电 磁 阀 打 开报 警 否水 池 继 续 注 水电 磁 阀 关 闭是是结 束是 否 自 动是水 池 水 位 高 于 上 限 吗否1 0 秒 后 水 池 水 位 低 于下 限 吗 ？水 塔 水 低 于 下 限 吗两 水 泵 同 时 降 压 起 动是1 0 秒 后 水 塔 水 低 于 限吗半 小 时 后 关 闭 一 个 水 泵否水 塔 水 位 高 于 上 限 水 池 水 位 低 于 下 限另 一 水 泵 停 止水 塔 超 上 限 有 水 吗报 警 是报 警 是否水 池 超 上 限 有 水 吗 ？ 报 警是否手 动 操 作 运 行否否否18图 4-1 水位控制系统流程图假 设

33、 系 统 初 始 运 行 时 水 塔 、 水 池 中 都 完 全 无 水 ， 6个 液 位 指 示 灯 全 灭 。 系 统 启动 后 程 序 的 执 行 是 ， 先 由 PLC判 断 操 作 人 员 选 择 的 是 手 动 操 作 还 是 自 动 操 作 ， 若 为手 动 操 作 ， 则 由 工 作 人 员 由 控 制 按 钮 自 行 选 择 两 个 水 泵 电 机 以 及 电 磁 阀 的 开 启 与 关 闭 ，当 其 中 一 个 电 机 出 现 故 障 时 工 作 人 员 可 方 便 地 自 行 切 换 电 机 。若 选 择 自 动 操 作 ， 则 水 池 为 液 位 低 于 水 池 下 限

34、 位 时 ， 电 磁 阀 打 开 ， 开 始 往 水 池 里进 水 ， 如 果 进 水 超 过 10S， 而 水 池 液 位 没 有 超 过 水 池 下 限 位 ， 说 明 系 统 出 现 故 障 ，系 统 就 会 自 动 报 警 。 若 10S内 水 池 液 位 按 预 定 的 超 过 水 池 下 限 位 ， 说 明 系 统 在 正 常的 工 作 ， 水 池 下 限 位 的 指 示 灯 HL3亮 。 此 时 ， 水 池 的 液 位 已 经 超 过 了 下 限 位 了 ， 系统 检 测 到 此 信 号 时 ， 由 于 水 塔 液 位 低 于 水 塔 水 位 下 限 ， 电 机 M1及 M2开

35、始 同 时 工作 并 在 两 电 机 开 启 后 10秒 并 延 时 2秒 后 实 现 星 形 电 路 与 三 角 形 电 路 的 切 换 ， 电 机 全压 运 行 向 水 塔 供 水 ， 当 水 池 的 液 位 超 过 水 池 上 限 液 位 时 ， 水 池 上 限 指 示 灯 HL2亮 ， 电 磁 阀 就 关 闭 ， 同 时 检 测 水 池 液 位 是 否 超 过 上 限 ， 若 超 过 ， 则 报 警 ， 水 泵 电 机 开启 后 定 时 10S， 若 水 塔 下 限 液 位 开 关 无 信 号 输 入 ， 则 发 出 水 塔 无 水 报 警 ， 水 塔 下 限 有水 后 ， 水 塔 下

36、 限 液 位 指 示 灯 亮 ， 水 泵 继 续 供 水 给 水 塔 ， 同 时 时 时 检 测 水 塔 超 上 限 液 位开 关 是 否 有 信 号 输 入 ， 若 有 ， 则 启 动 水 塔 水 位 超 上 限 报 警 ， 当 两 水 泵 一 起 运 行 半 小 时后 ， 水 泵 电 机 M2停 止 ， 另 一 水 泵 继 续 工 作 ， 直 至 水 池 水 位 低 于 下 限 或 者 水 塔 水 位 高于 上 限 ， 若 水 泵 因 水 池 水 位 低 于 下 限 而 停 止 ， 则 在 自 动 工 作 的 模 式 下 重 复 以 上 工 作 过程 直 到 水 泵 因 水 塔 水 位 高

37、 于 上 限 而 停 止 ， 至 此 系 统 的 整 个 工 作 过 程 结 束 。19第 5 章 仿真通 过 梯 形 图 设 计 ， 下 面 三 菱 PLC编 程 软 件 GX Developer 7.08版 与 仿 真 软 件GX Simulator 6 对 程 序 的 各 个 部 分 进 行 了 仿 真 及 调 试 结 果 如 下 :（ 1） 系 统 的 启 动 停 止 程 序图 5-1系 统 的 启 动 停 止 程 序此 设 计 为 了 方 便 ， 在 系 统 启 停 控 制 中 用 了 一 个 辅 助 继 电 器 M0， 如 图 5-1 所20示 。 当 按 下 启 动 按 钮 X0

38、 时 ， M0 带 电 ， M0 的 辅 助 触 点 动 作 ， 既 长 开 触 点 闭 合 ， 常闭 触 点 断 开 。（ 2） 手 动 模 式 自 动 模 式 选 择 模 式图 5-2手 动 模 式 自 动 模 式 选 择 模 式本 水 塔 水 位 自 动 控 制 系 统 考 虑 到 会 发 生 故 障 ， 故 设 置 了 手 动 控 制 ， 此 程 序 采 用 手动 自 动 互 锁 ， 如 图 5-2所 示 。 当 启 动 按 钮 X0闭 合 ， M0带 电 ， 其 触 点 动 作 ， 常 开 触点 闭 合 。 按 下 X3按 钮 ， 则 系 统 执 行 自 动 控 制 ， 相 应 辅

39、助 继 电 器 M2带 电 动 作 ； 按下 X2按 钮 ， 执 行 手 动 控 制 ， 相 应 辅 助 继 电 器 M3带 电 ， 其 触 点 动 作 。（ 3） 水 池 、 水 塔 超 上 限 及 电 机 过 热 报 警 程 序21图 5-3 水 池 、 水 塔 超 上 限 及 电 机 过 热 报 警 程 序当 液 位 到 达 水 池 上 限 时 ， 液 位 开 关 （ X4） 闭 合 ， Y12动 作 ， ， 此 时 系 统 发 出报 警 提 示 ； 当 液 位 到 达 水 塔 上 限 时 ， Y14动 作 ， ， 此 时 系 统 发 出 报 警 提 示 ； 当 电 机运 行 时 出 现

40、 过 热 现 象 ， 会 使 继 电 器 动 作 即 X15闭 合 ， Y11动 作 ， 发 出 报 警 ， 提 示 工作 人 员 处 理 故 障 。（ 4） 液 位 显 示 模 式图 5-4 液 位 显 示 模 式当 液 位 到 达 水 池 下 限 液 位 开 关 时 ， 液 位 开 关 相 应 触 点 闭 合 ， 即 X6 闭 合 ， 相应 指 示 灯 Y2 亮 ， 我 们 能 够 清 晰 的 看 到 水 池 水 位 的 位 置 。 同 理 ， 当 液 位 到 达 水 池 中 水位 （ X5） 、 水 池 高 水 位 （ X4） ， 及 水 塔 高 水 位 （ X7） 、 中 水 位 （

41、X10） 、 低 水 位（ X11） 相 应 的 指 示 灯 都 会 亮 ， 这 样 我 们 就 很 清 晰 地 看 到 水 池 及 水 塔 液 位 ， 以 便 于 控制 。22（ 5） 电 磁 阀 控 制 及 水 池 无 水 报 警 程 序图 5-5 电 磁 阀 控 制 及 水 池 无 水 报 警 程 序当 自 动 控 制 系 统 启 动 后 ， 电 磁 阀 继 电 器 Y10 动 作 闭 合 ， 水 池 开 始 注 水 ， 按 预设 10S 后 水 池 水 位 未 达 到 下 限 ， 则 Y13 动 作 ， 即 水 池 低 水 位 报 警 ， 提 示 工 作 人 员处 理 。（ 6） 水

42、塔 无 水 报 警 程 序图 5-6水 塔 无 水 报 警 程 序当 水 池 水 位 高 于 下 限 ， 水 泵 开 始 往 水 塔 里 面 抽 水 即 Y0 动 作 ， 如 图 5-6 所 示 。按 预 设 10S 后 水 塔 水 位 未 达 到 下 限 ， 则 Y15 动 作 ， 即 水 塔 低 水 位 报 警 ， 提 示 工 作23人 员 处 理 。（ 7） 电 机 M1控 制 程 序图 5-7 电 机 M1 控 制 程 序本 次 设 计 选 用 的 水 泵 额 定 功 率 大 ， 初 始 运 行 时 的 起 动 电 流 较 大 ， 故 在 主 电 路 中 设置 Y 减 压 起 动 ，

43、当 水 池 达 到 低 水 位 后 ， 水 泵 先 以 星 型 运 行 即 Y16 动 作 ， 20s后 以 三 角 型 方 式 运 行 ， 即 Y17 动 作 。（ 8） 电 机 M2控 制 程 序24图 5-8电 机 M2控 制 程 序M2 与 M1 的 启 动 方 式 一 致 ， 当 两 水 泵 一 起 运 行 半 小 时 后 （ 此 由 于 时 间 关 系 ， 仿 真时 用 30s） ， 水 泵 电 机 M2 停 止 。通 过 以 上 各 部 分 的 仿 真 及 调 试 ， 此 梯 形 图 能 符 合 本 系 统 设 计 的 要 求 ， 并 能 实 现 水塔 水 位 自 动 控 制 、

44、 电 磁 阀 手 动 控 制 、 电 机 热 保 护 、 液 位 显 示 及 报 警 功 能 。结论通 过 这 次 设 计 实 践 ， 我 更 熟 练 的 掌 握 了 三 菱 的 PLC软 件 的 简 单 编 程 方 法 ， 对 于三 菱 的 PLC的 工 作 原 理 和 使 用 方 法 也 有 了 更 深 刻 的 理 解 。 在 理 论 的 运 用 中 ， 也 提 高 了我 的 工 程 素 质 。 刚 开 始 设 计 编 写 程 序 时 ， 我 把 自 己 想 出 来 的 一 些 认 为 是 对 的 程 序 进 行梯 形 图 编 辑 ， 问 题 出 现 了 。 转 换 成 指 令 表 后 则

45、 显 示 出 很 多 不 正 确 的 指 令 程 序 ， 这 主 要是 因 为 我 没 有 把 理 论 和 实 践 相 结 合 ， 最 后 通 过 反 复 的 调 试 修 改 ， 终 于 把 正 确 的 结 果 做了 出 来 。本 次 课 题 仅 仅 实 现 了 初 步 的 功 能 ， 要 运 用 于 实 际 ， 还 需 要 很 大 的 完 善 。 而 且 系 统只 用 到 了 简 单 的 逻 辑 开 关 的 控 制 ， 对 于 PLC的 许 多 高 级 指 令 没 有 应 用 到 ， 同 时 水 泵电 机 的 备 用 不 够 合 理 ， 没 有 使 两 台 水 泵 完 全 平 均 地 分 担

46、 工 作 量 ， 此 外 绘 图 粗 糙 ， 这 是本 次 设 计 较 为 明 显 的 不 足 。 不 过 设 计 过 程 中 得 到 老 师 的 意 见 和 同 学 的 提 醒 ， 再 加 上 上网 搜 集 到 的 资 料 ， 我 也 明 白 了 每 个 问 题 能 够 得 到 很 好 的 解 决 ， 只 有 通 过 自 己 不 断 地 学习 及 向 别 人 的 学 习 ， 古 人 说 ： 三 人 行 必 有 我 师 、 思 而 不 学 则 殆 。 所 以 说 学 习 要 善 于 向别 人 请 教 ， 学 思 结 合 。 这 也 是 我 在 这 次 课 设 中 重 大 收 获 ， 同 时 也

47、 感 谢 老 师 的 指 导 及 同学 的 帮 助 。25参考文献1 周 亚 军 、 张 卫 . 电 气 控 制 与 PLC原 理 及 应 用 . 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 ,20082 张 万 忠 . 可 编 程 控 制 器 应 用 技 术 . 北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 20013 李 俊 季 、 赵 黎 明 . 可 编 程 控 制 应 用 技 术 实 训 指 导 . 北 京 ： 化 学 工 业 出版 社 ， 20014 张 桂 香 . 电 气 控 制 与 PLC应 用 . 北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 20035 吕 景 泉 . 可 编 程

48、 控 制 器 技 术 教 程 . 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 20006 王 庭 有 等 编 著 . 可 编 程 控 制 器 原 理 及 应 用 .第 二 版 . 北 京 ： 国 防 工 业 出 版 社 ， 20087 李 建 兴 主 编 . 可 编 程 控 制 器 应 用 技 术 . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ,2005268 范 永 生 、 王 岷 编 . 电 气 控 制 与 PLC应 用 .第 二 版 . 北 京 ： 中 国 电 力 出 版社 ,20079 李 惠 昇 主 编 . 电 梯 控 制 技 术 . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 200310 张 兴 国 编 著 . 可 编 程 器 技 术 及 应 用 . 北 京 : 中 国 电 力 出 版 社 ,200611 高 钦 和 编 著 . 可 编 程 控 制 器 应 用 技 术 与 设 计 实 例 . 人 民 邮 电 出 版社 ,200412 郝 维 来 主 编 . 可 编 程 控 制 器 原 理 与 应 用 . 哈 尔 滨 工 业 大 学 出 版 社 ,200813 李 克 俭 、 饶 满 和 . 水 塔 水 位 控 制 系 统 的 研 究 与 设 计 . 广 西 工 业 学 院 学 报 ,2006年 . 第 四 期 76 79附录27