PLC控制物業(yè)供水設(shè)計(jì)

摘 要隨著我國(guó)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(guò)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(guó)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(yǔ)言（8） 2.9 梯形圖編程語(yǔ)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(yǔ)（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(shí)代特征的前提下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)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(guó)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(shuō)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(kāi)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(jiǎn)便，解決實(shí)際中問(wèn)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(guò)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(guò)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(cè)開(kāi)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(guò)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(kāi)關(guān)），并分別具有過(guò)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(kāi)關(guān)（ON手動(dòng)，OFF自動(dòng)），另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開(kāi)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展與現(xiàn)狀可編程序控制器(program logical controller)，簡(jiǎn)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(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)單易學(xué)安裝簡(jiǎn)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(wú)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(kāi)發(fā)周期比較長(zhǎng)，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(guó)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(jiǎn)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(lái)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(jiǎn)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(guò)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(wèn)題。由于當(dāng)時(shí)主要集中在開(kāi)關(guān)量控制，也就是開(kāi)關(guān)量（觸點(diǎn)的開(kāi)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(wèn)題：有源接入，無(wú)源接入，絕緣問(wèn)題，隔離問(wèn)題和互相干擾問(wèn)題。PLC就是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在其發(fā)展過(guò)程，人們?cè)鴮⒂?jì)算機(jī)直接用于工業(yè)控制，但是由于以下兩大問(wèn)題沒(méi)有解決好而難以發(fā)展：一是I/O（輸入/輸出）問(wèn)題，計(jì)算機(jī)不能直接和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)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(gè)方面的問(wèn)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(wèn)題主要是接點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力問(wèn)題，或者說(shuō)是帶負(fù)載能力和輸出方式的問(wèn)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(wèn)題至少要能直接驅(qū)動(dòng)中間繼電器?，F(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(wàn)次無(wú)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(kāi)關(guān)量，其值反映了開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由相互如開(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(yǔ)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(jiǎn)稱PLC。只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。1987年2月，國(guó)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(guò)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(guò)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(wú)故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)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(yǔ)言（梯形圖）是一種圖形編程語(yǔ)言，與多年來(lái)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(lái)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(shuō)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(cè)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(guò)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(guò)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(zhǎng)，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(lái)存儲(chǔ)根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。（3）用來(lái)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(yǔ)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(guò)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(guò)是存儲(chǔ)單元置1，線圈失電，不過(guò)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(wú)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(guò)是讀一次它的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而已。2.9 梯形圖編程語(yǔ)言PLC是通過(guò)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(yǔ)言。PLC的編程語(yǔ)言有多種，如梯形圖、語(yǔ)句表、功能圖、邏輯方程等。梯形圖編程語(yǔ)言是一種圖形語(yǔ)言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語(yǔ)句表編程語(yǔ)言類似計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，用助記符來(lái)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(lái)自電源的電流通過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)輸入，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要有自動(dòng)運(yùn)行/停止開(kāi)關(guān)輸入，水壓判斷開(kāi)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(kāi)關(guān)K1X12SB12水壓正常反饋K2X13SB13高壓開(kāi)關(guān)K3X14SB14泵1的過(guò)載保護(hù)X15SB15泵2的過(guò)載保護(hù)X16SB16泵3的過(guò)載保護(hù)X17SB17泵4的過(guò)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(méi)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 20 頁(yè) 共 24 頁(yè)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(guò)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(guò)判斷自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)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(kāi)關(guān)，X2是泵1的手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)；X3是泵2的手動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，X4是泵2的手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)；X5是泵3的手動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，X6是泵3的手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)；X7是泵4的手動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，X10是泵4的手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)；可以通過(guò)上述開(kāi)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(kāi)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(méi)工作則將自動(dòng)把第一臺(tái)水泵打開(kāi)，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(guò)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(méi)工作過(guò)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(méi)工作過(guò)的優(yōu)先則加和工作過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)載保護(hù)。結(jié)束語(yǔ)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(guò)程中我遇到很多問(wèn)題，并最終在老師和同學(xué)的幫助下把問(wèn)題解決。我遇到的主要問(wèn)題有：在編寫程序過(guò)程中由于程序太長(zhǎng)，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(guò)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(wèn)題，當(dāng)減泵時(shí)只要運(yùn)行水泵數(shù)超過(guò)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(lái)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(wèn)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(wèn)題的解決方法，這時(shí)這位同學(xué)的一句話點(diǎn)醒夢(mèng)中人，原來(lái)是自己在水壓低加泵加到四臺(tái)時(shí)的判斷有問(wèn)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(wèn)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(guó)城市供水發(fā)展有關(guān)問(wèn)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(guó)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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