【正文】 止的水泵做為繼續(xù)工作水泵的暗備用，在另一水泵出現(xiàn)故障之后，通過 PLC程序?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)切換，這樣既保證供水系統(tǒng)有備用水泵 , 又有效地防止因?yàn)閭溆盟L(zhǎng)期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象 , 提高了設(shè)備的綜合利用率 , 降低了維護(hù)費(fèi)用，整個(gè)供水系統(tǒng)性能得到極大提高。 2）因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)選用的水泵額定功率較大，初 始運(yùn)行時(shí)的起動(dòng)電流較大，故在主電路中設(shè)置星 —三角減壓變換起動(dòng)電路，以防止起動(dòng)時(shí)的過電流，通過軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路切換，并且設(shè)置互鎖延時(shí)程序，防止電路切換時(shí)發(fā)生三相短路事故。此外在水泵電機(jī)供電回路中通過熱繼電器及熔斷器設(shè)置必要的電機(jī)熱保護(hù)及過電流保護(hù)，保護(hù)電機(jī)的同時(shí)減小電機(jī)故障的影響范圍。 5 系統(tǒng)硬件元器件選擇 1) PLC 的選擇 可編程控制器產(chǎn)品眾多，不同廠家、不同系列、不同型號(hào)的 PLC，功能和結(jié)構(gòu)均有所不同，但工作原理和組成基本相同。 本系統(tǒng)為單體控制系統(tǒng)，對(duì)控制功能無(wú)特殊要求，同時(shí)本次設(shè)計(jì)所需輸入輸出總點(diǎn)數(shù)介于 32 點(diǎn)與 48 點(diǎn)之間，因此選用三菱 公司 生產(chǎn)的 的 FX2N48MR001型 PLC，其具結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，有極高的性價(jià)比，適用于小型控制系統(tǒng) 的特點(diǎn)，該型號(hào)PLC 為繼電器輸出 型，輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為 24個(gè)點(diǎn)，多余的端子作為備用。 2)水泵的選擇 選擇水泵的一般原則為 滿足流量和揚(yáng)程的要求； 水泵機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行中，水泵工作點(diǎn)的效率最高； 按所選的水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)的水泵站，要求設(shè)備和土建的投資最??； 便于操作維修，管理費(fèi)用少 。 而一般的水塔供水系統(tǒng)中水塔高度都在 30米以上，所用水泵電機(jī)在向水池抽水時(shí)消耗的能量較大，同時(shí)因兩水泵互為備用，故綜合考慮后將兩水泵電機(jī)額定功率都選為 11KW，型號(hào)為 Y2160L6，其重要參數(shù)有額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 970r/min。 水泵揚(yáng)程為 40米，流量為 35立方米 /小時(shí)。 3）熔斷器的選擇 因?yàn)槿蹟嗥魅垠w電流應(yīng)大于等于兩倍的電機(jī)額定電流，因此電動(dòng)機(jī)供電回路選用熔體電流為 50A的熔斷器。 4）電子液位位開關(guān)的選擇 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中水池及水塔中各有 3處需要檢測(cè)水位信號(hào)，因此選用歐姆龍公司生產(chǎn)的 61FGN – G型電極式液位開關(guān)，該種類型的液位開關(guān)作為電氣性液位檢測(cè)方式，被廣泛用于以大廈、集中住宅的上下水道為主及鋼鐵、食品、化學(xué)、藥品、半導(dǎo)體等各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)水、凈水場(chǎng)、污水處理等的液面控制。一旦電極接觸到液體，通過液體可以閉合電路，根據(jù)流過的電流檢知液位控制的動(dòng)作原理，是以所謂的導(dǎo)電性液體為控制對(duì)象的液位開關(guān)。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，直接檢測(cè)液體的電極間電阻，根據(jù)大于或小于已設(shè)定的電阻值，來(lái)判斷有無(wú)液面 ,61FGN – G型 電極式液位開關(guān)含有三個(gè)電極正好用于本系統(tǒng)水 位的檢測(cè)，同時(shí)其 ON電流在 OFF電流 PLC的輸入性能指標(biāo)，故較為合適。 5）熱繼電器的選擇 因?yàn)殡姍C(jī)額定電流為 ，因此選用 JR2025/5T型熱繼電器，整合電流為 21— 25A。 6）接觸器的選擇 同理，根據(jù)電機(jī)額定電流，并查手冊(cè)后選擇 G2025 型接觸器。 6 I/O 口的分配及 PLC 外圍接線 1） PLC 的輸入接口分配表 序號(hào) 輸入信號(hào) 符號(hào) 輸入端子口 1 起動(dòng)按鈕 SB1 X000 2 停止按鈕 SB2 X001 3 手動(dòng)操作旋鈕 SC11 X002 4 自動(dòng)操作旋鈕 SC12 X003 5 水池高水位開關(guān)信號(hào) S1 X004 6 水池中水位開關(guān)信號(hào) S2 X005 7 水池低水位開關(guān)信號(hào) S3 X006 8 水塔高水位開關(guān)信號(hào) S4 X007 9 水塔中水位開關(guān)信號(hào) S5 X010 10 水塔低水位開關(guān)信號(hào) S6 X011 11 1泵手動(dòng)旋鈕 SC2 X012 12 2泵手動(dòng)旋鈕 SC3 X013 14 電磁閥手動(dòng)旋紐 SC4 X014 15 電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)報(bào)警 KA1 X015 16 報(bào)警確認(rèn)旋鈕 SC5 X016 7 2） PLC 的輸出接口分配表 序號(hào) 輸出信號(hào) 符號(hào) 輸入端子口 1 1泵接觸器 1 KM1 Y000 2 2泵接觸器 1 KM2 Y001 3 水池高水位指示燈 HL1 Y002 4 水池中水位指示燈 HL2 Y003 5 水池低水位指示燈 HL3 Y004 6 水塔高水位指示燈 HL4 Y005 7 水塔中水位指示燈 HL5 Y006 8 水塔低水位指示燈 HL6 Y007 9 電磁閥繼電器 KA2 Y010 10 電機(jī)熱保護(hù)報(bào)警指示燈 HL7 Y011 11 水池高水位報(bào)警 HL8 Y012 12 水池低水位報(bào)警 HL9 Y013 14 水塔高水位報(bào)警 HL10 Y014 15 水塔低水位報(bào)警 HL11 Y015 16 1泵接觸器 2 KM3 Y016 17 1泵接觸器 3 KM4 Y017 18 2泵接觸器 2 KM5 Y020 19 2泵接觸器 3 KM6 Y021 8 3）水塔水位控制器外觀圖如下 水 位 指 示報(bào) 警 指 示H L 1 H L 2 H L 3H L 4H L 5 H 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 圖 24 水塔水位控制器外觀圖 9 4） 系統(tǒng) I/O硬件接線圖 根據(jù) PLC輸入、輸出點(diǎn)地址分配表，水塔水位控制系統(tǒng)的 I/O接線圖如下： F X 2 N 4 8 M RD C 2 4 V2 4 + C O MX 0 X 2X 3X 1X 4X 5X 6X 7 X 1 1X 1 0 X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2X 2 3輸 入 端輸 出 端N LA C Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 1 0Y 1 1Y 1 2Y 1 3Y 1 4Y 1 5Y 1 6Y 1 7Y 2 0Y 2 1C O MLN 圖 25 PLC 外部接線圖 10 第三章 水塔水位系統(tǒng)的 PLC 軟件設(shè)計(jì) 11 水位控制系統(tǒng)的流程圖 開 始水 池 水 位 低 于 下 限 嗎 ？是電 磁 閥 打 開報(bào) 警 否水 池 繼 續(xù) 注 水電 磁 閥 關(guān) 閉是是結(jié) 束是 否 自 動(dòng)是水 池 水 位 高 于 上 限 嗎否1 0 秒 后 水 池 水 位 低 于下 限 嗎 ？水 塔 水 低 于 下 限 嗎兩 水 泵 同 時(shí) 降 壓 起 動(dòng)是1 0 秒 后 水 塔 水 低 于 限嗎半 小 時(shí) 后 關(guān) 閉 一 個(gè) 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 嗎報(bào) 警 是報(bào) 警 是否水 池 超 上 限 有 水 嗎 ？ 報(bào) 警是否手 動(dòng) 操 作 運(yùn) 行否否否 12 PLC 控制梯形圖 本次設(shè)計(jì) PLC 梯形圖如下所示 13 14 各段程序功能如下： 1）系統(tǒng)啟動(dòng)停止程序 2）手動(dòng)模式自動(dòng)模式選擇程序 15 3）液位顯示程序 4）水池、水塔超上限報(bào)警及電機(jī)過熱報(bào)警程序 16 5）電磁閥控制及水池?zé)o水報(bào)警程序 6）電機(jī) M1 控制程序 17 7）電機(jī) M2 控制程序 8）水塔無(wú)水報(bào)警程序 18 19 水位控制系統(tǒng)的具體工作過程 假 設(shè) 系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí) 水塔、水池 中都完全無(wú)水 ， 6個(gè)液位指示燈全滅 。 系統(tǒng)啟動(dòng)后 程序 的執(zhí)行 是， 先由 PLC判斷操作人員選擇的是手動(dòng)操作還是自動(dòng)操作，若為手動(dòng)操作，則由工作人員由控制按鈕自行選擇兩個(gè)水泵電機(jī)以及電磁閥的開啟與關(guān)閉，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)工作人員可方便地自行切換電機(jī)。 若選擇自動(dòng)操作，則 水池為液位低于水池下限位時(shí)，電磁閥打開，開始往水池里進(jìn)水，如果進(jìn)水超過10S，而水池液位沒有超過水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。若 10S內(nèi) 水池液位按預(yù)定的超過水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)在正常的工作，水池下限位的指示燈 HL3亮 。此時(shí)，水池的液位已經(jīng)超過了下限位了，系統(tǒng)檢測(cè)到此信號(hào)時(shí)，由于水塔液位低于水塔水位下限，電機(jī) M1及 M2開始 同時(shí)工作并在兩電機(jī)開啟后 10秒并延時(shí) 2秒后實(shí)現(xiàn)星形電路與三角形電路的切換，電機(jī)全壓運(yùn)行向水塔供水，當(dāng)水池 的液位超過水池上限液位時(shí)，水池上限指示燈 HL2亮 ，電磁閥就關(guān)閉， 同時(shí) 時(shí)時(shí)檢測(cè)水池液位是否超過超上限，若超過，則發(fā)出超上限報(bào)警，水泵電機(jī)開啟后定時(shí) 10S，若水塔下限液位開關(guān)無(wú)信號(hào)輸入，則發(fā)出水塔無(wú)水報(bào)警，水塔下限有水后，水塔下限液位指示燈亮，水泵繼續(xù)供水給水塔，同時(shí)時(shí)時(shí)檢測(cè)水塔超上限液位開關(guān)是否有信號(hào)輸入，若有，則啟動(dòng)水塔水位超上限報(bào)警，當(dāng)兩水泵一起運(yùn)行半小時(shí)后，水泵電機(jī) M2停止，另一水泵繼續(xù)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，則在自動(dòng)工作的模式下重復(fù)以上工作過程直到水泵因水塔水位高于上限而停止，至此系統(tǒng)的整個(gè)工作過程結(jié)束。 20 第四章 總結(jié) 通過本次的課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，也感觸良多?？梢哉f(shuō)是對(duì)以前學(xué)習(xí)的知識(shí)的挑戰(zhàn)與突破。在對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的材料的搜索進(jìn)行獨(dú)立搜索時(shí)，對(duì)于辦公軟件的應(yīng)用有了進(jìn)一步的提高。同時(shí)在對(duì)搜集的材料進(jìn)行整核，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，以及實(shí)際應(yīng)用操作的情況下，提高了實(shí)際操作和獨(dú)立解決問題的能力。 通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。讓我更熟練的掌握了三菱的 PLC軟件的簡(jiǎn)單編程方法，對(duì)于三菱的 PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運(yùn)用中，也提高了我的工程素質(zhì)。剛開始學(xué)習(xí)三菱 PLC軟件時(shí)，由于我對(duì)一些細(xì)節(jié)的不加重視，當(dāng)我把自己想出來(lái)的一些認(rèn)為是對(duì)的程序運(yùn)用到梯形圖編輯時(shí)，問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因?yàn)槲覜]有把理論和實(shí)踐相結(jié)合，缺乏動(dòng)手能力而造成的結(jié)果，最后通過老師的糾正和自己的實(shí)際操作，終于把正確的結(jié)果做了出來(lái)，同樣也看清了自己的不足之處。 設(shè)計(jì)過程中得到老師的意見和同學(xué)的提醒，再加上上網(wǎng)搜集到的資料，我也明白了不是每個(gè)問題都能自己解決的，只有通過自己努力以及別人的幫助才能把工作做得更好，古人說(shuō)：三人行必有我?guī)?、思而不學(xué)則殆。所以說(shuō)學(xué)習(xí)要善于向別人請(qǐng)教，學(xué)思結(jié)合。 然而由于時(shí)間倉(cāng)促 ， 水平有限， 本次課題僅僅實(shí)現(xiàn)了初步的功能，要運(yùn)用于實(shí)際，還需要很大的完善。主要在調(diào)速問題上的研究，包括水位的有效可靠的自動(dòng)控制。而且系統(tǒng)只用到了簡(jiǎn)單的邏輯開關(guān)的控制，對(duì)于 PLC的許多高級(jí)指令沒有應(yīng)用到，同時(shí) 水泵電機(jī)的備用不夠合理，沒有使兩臺(tái)水泵完全平均地分擔(dān)工作量，此 外在器件選型方面較為牽強(qiáng)，繪圖粗糙，部分程序及功能未能解釋清楚，這是本次設(shè)計(jì)較為明顯的不足 ，但通過這樣的查缺補(bǔ)漏，為下次的實(shí)踐提高了能力與效率。 21 參考文獻(xiàn) [1] 漆漢宏 編 《 PLC電氣控制技術(shù) 》 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021 [2] 三菱 FX2N系列《微型可編程控制器使用手冊(cè)》 [3] 張萬(wàn)忠 . 《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [4] 李俊季、趙黎明 . 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