【正文】 1 引言 8 PLC 的輸入∕輸出電路設(shè)計(jì) PLC 的輸入∕輸出電路如圖 21所示 圖 21 PLC電路主機(jī)單元 I/O接線圖 Fig21 The I/O diagram of the host unit of PLC 注釋：圖 21中， B1 為氣壓罐壓力傳感器， B2 為上液位傳感器， B3 為中液位傳感器， B4 為下液位傳感器， SB1為啟動(dòng)按鈕， SB2 為停止按鈕， KV1 進(jìn)水閥， KM1焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 9 為水泵接觸器。 PLC 的具體硬件配置如表 21所示。該系列的 PLC 為整體式結(jié)構(gòu)，易于構(gòu)成模塊化 PLC 控制系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)分 布控制，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 根 據(jù)控制要求，系統(tǒng)的輸入信號(hào)：按鈕 2個(gè)，液位傳感器 3 個(gè)，壓力傳感器 1個(gè)，共有 6 個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)；系統(tǒng)的輸出信號(hào)有：電磁閥 1 個(gè)，水泵電機(jī)接觸器 1 個(gè)，共有 2 個(gè)開關(guān)量輸出信號(hào)。 PLC 的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護(hù)措施。 PLC 技術(shù)對(duì)雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，其主要內(nèi)容是： ① 熟悉 PLC 技術(shù)的應(yīng)用方法； ② 熟悉雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、操作方式和控制特點(diǎn)； ③ 用 PLC編程方法代替雨 水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)中通過連線而實(shí)現(xiàn)的所有邏輯焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 6 控制，并且根據(jù) PLC 的功能特點(diǎn)增加工作狀態(tài)顯示功能； ④ 硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)； ⑤ 實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試。因此，我們必須加大環(huán)境治理力度并切實(shí)保護(hù)好水資源，做到合理利用水資源。它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯順序控制，還能完成少量模擬量的過程控制，且編程簡(jiǎn)單，使用方便。中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)環(huán)境保護(hù)也得到重視，各地的綠化面積不斷增加，對(duì)綠化用水的需求也越來越多，這就要求合理利用雨水來緩解城市引用水的壓力。 PLC 曾存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是 PLC 的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的，絕大多數(shù)的 PLC 是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，編程雖多為梯形圖，但各公司的組態(tài)、尋址、語言結(jié)構(gòu)不一致，使各種 PLC 互不兼容。近年來，為了保證電氣控制設(shè)備的高技術(shù)性能和系統(tǒng)的高可靠性，幾乎所有的電氣控制設(shè)備公司均采用了PLC 作為其電氣控制設(shè)備的控制器。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 4 數(shù)字電路和微處理器在 PLC 中的應(yīng)用使 PLC 的功能不斷增強(qiáng)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制 、定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，而且增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力，使 PLC 更多地具備了通用計(jì)算機(jī)的功能。雖然計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成，追求更完善 .，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策”，即“五個(gè)正確”。目前，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。 綜合國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家城市雨水利用的主要經(jīng)驗(yàn)是：制定了一系列有關(guān)雨水利用的法律法規(guī)；建立了完善的屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)；收集的雨水主要用于沖廁所、洗車、澆庭院、洗衣服和回灌地下水。有效促進(jìn)了城市雨水資源化進(jìn)程。德國(guó)的城市雨水利用方式主要有三種：一是屋面 雨水集蓄系統(tǒng)，二是雨水截污與滲透系統(tǒng)，三是生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。 2. 城市雨水利用在國(guó)外 由于全球范圍內(nèi)水資源緊缺 和暴雨水水災(zāi)害頻繁，近 20 年來美國(guó)、加拿大、意大利、法國(guó)、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰國(guó)、蘇丹、也門、澳大利亞、德國(guó)等 40 多個(gè)國(guó)家開展了雨水利用的研究與實(shí)踐 , 并召開過十屆國(guó)際雨水利用大會(huì)。 圖 1— 1 雨水利用控制器結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 11 rain waters make use of controller structure sketch map 雨水利用自動(dòng)控制國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 1. 我國(guó)城市雨水利用概述 我國(guó)城市雨水利用的思想具有悠久的歷史，北京北海團(tuán)城古代雨水利用工程是古代雨水利用的典范。在 程序 設(shè)計(jì) 上，以及在 控制系統(tǒng)中，運(yùn)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法， 如編寫可編程控制器 PLC 中的梯形圖與流程圖， 對(duì) 控制系統(tǒng)中的水泵和進(jìn)水閥進(jìn)行 控制 ，采用了液位、壓力 傳感器 信號(hào)輸入控制元件 ，實(shí)現(xiàn)雨水罐中液位的動(dòng)態(tài)平衡，確保供水管道中水壓的穩(wěn)定。 本文主要介紹小型雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可用于學(xué)校，企業(yè)公園等小面積區(qū)域的綠化灌溉。而真正意義上的城市雨水利用的研究與應(yīng)用卻開始于 20焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 2 世紀(jì) 80 年代，發(fā)展于 90 年代，目前呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。其中，德、日、美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市化進(jìn)程發(fā)展較早的國(guó)家，將城市雨水利用作為解決城市水源問題的戰(zhàn)略措施，試驗(yàn)、推廣、立法、實(shí)施。在雨水利用方面，德國(guó)還制定了一系列法律法規(guī)，規(guī)定在新建小區(qū)之前，無論是工業(yè)、商業(yè)還是居民小區(qū)，均要設(shè)計(jì)雨水利用設(shè)施，若無雨水利用措施，政府將征收雨水排放設(shè)施費(fèi)和雨水排放費(fèi)。 美國(guó)的雨水利用是以提高天然入滲能力為其宗旨 , 針對(duì)城市化引起河道下游洪水泛濫問題，美國(guó)的克羅拉多州（ 1974 年）、佛羅里達(dá)州（ 1974 年）和賓西法尼亞州（ 1978 年）分別制定了《雨水利用條例》。 工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1. 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展 工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要 包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。 從 20 世紀(jì) 60 年代開始，西方國(guó)家就依靠技術(shù)進(jìn)步（即新設(shè)備、新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用）開始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)得到飛速發(fā)展。然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效益同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。目前世界上著名的電氣控制設(shè)備公司幾乎都生產(chǎn) PLC 系列產(chǎn)品，使PLC 成為了一種主導(dǎo)的通用工業(yè)控制器。 由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化，使 PLC 向集成化方向發(fā)展， PLC 與 PC集成、 PLC 與 DCS 集成、 PLC 與 PID 集成等，并強(qiáng)化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化，尤其是以 PC 為基礎(chǔ)的控制產(chǎn)品增長(zhǎng)率最快。國(guó)際電工協(xié)會(huì) (IEC)在 1992 年頒布了 IEC11313《可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)》，為各 PLC 廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品價(jià)格低，使用方便可靠，并且智能化高，得到廣泛的利用。 因此本文提出了基于 PLC 技術(shù)的一種雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)改造的研究課題。 本文設(shè)計(jì)的雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)工作可靠，簡(jiǎn)單易懂，操作維護(hù)方便、性能優(yōu)良、功能強(qiáng)大，適合在我國(guó)城市的推廣和使用，對(duì)合理利用水資源、節(jié)約用水都有重大的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。 小結(jié) 開發(fā)研制的此項(xiàng)新型雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)方案采用先進(jìn)技術(shù)、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠性高、簡(jiǎn)單易懂、容易掌握、操作維護(hù)方便、性能優(yōu)良、功能強(qiáng)大、自動(dòng)化程度高，此項(xiàng)可以達(dá)到節(jié)約水源的需求，適合我國(guó)現(xiàn)在的國(guó)情，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的進(jìn)步有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，且有故障檢測(cè)及診斷程序，可靠性極高 [1][2]。這樣的控制規(guī)模不大，考慮到留以備用，可以選用一臺(tái)小型規(guī)模的 PLC 就能滿足控制要求。這種系列的 PLC 欲組成一個(gè) PLC 控制系統(tǒng)，只需要在一個(gè)基板上插上主機(jī)單元模塊、輸入擴(kuò)展單元模塊、輸出擴(kuò)展單元模塊及其它需要的功能單元模塊，就可以構(gòu)成一個(gè)大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。 CPU222 型主機(jī)單元具有 8 輸入 /6 輸出共計(jì) 14 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，可以連接 2個(gè) I/O 擴(kuò)張單元，最大擴(kuò)展至 78個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 10 路模擬量 I/O，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為 6KB。 根據(jù)控制要求和圖 21所示，下面對(duì)外部元件的選擇做簡(jiǎn)單的分析。測(cè)量范圍在 060MPa，輸出信號(hào)為 420mA（兩線制），電源電壓 DC 24V，精度 級(jí)，本安 IAⅡ CT5，防爆 DⅡ CT5。 安裝方式：側(cè)面安裝 ；工作電壓： DC 24V； 開關(guān)電流： 。線圈朝上 水平安裝，工作電壓 AC220V 50/60HZ 。它是一個(gè)任務(wù)普通型接觸器，主要供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嘟涣?50HZ、電壓至 380V、電流至 150A 的線路之用，并適宜于控制交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)及停止。 PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。因此可以采用 PLC 控制來代替雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用繼電接觸控制而實(shí)現(xiàn)的所有邏輯控制，可以保持原有的操作方式、按鈕、開關(guān)、主令控制器的作用不變，以方便用戶使用，縮短適應(yīng)期。這是一種基于 Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，是西門子公司專為 SIMATIC 系列 S7— 200 PLC 研制開發(fā)的編程軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對(duì) PLC 進(jìn)行各種操作，并且可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。編程人員幾乎不必具有計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，不需考慮 PLC 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸控制的基礎(chǔ)，就能在很短時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖 LAD 的使用和編程方法，因此這種編程語言應(yīng)用最廣。這種編程語言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員 [9][10]。 ，編輯和修改用戶程序，直接對(duì) PLC 進(jìn)行各種操作。 PLC 執(zhí)行強(qiáng)制操作。 ①新建項(xiàng)目 在為 PLC 控制系統(tǒng)編程時(shí)，首先應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件，單擊菜單“文件”中的“新建”按鈕，在主窗口將顯示新建的項(xiàng)目文件主程序區(qū)。 ③上載和下載項(xiàng)目文件 在已有與 PLC 建立通訊的前提下，可用“文件”菜單中的“上載”項(xiàng)，也可點(diǎn)擊工具條中的“上載”按鈕來完成。 圖 34 編輯按鈕 Fig 34 Edit a button 圖 35 順序輸入元件 Fig 35 In proper order importation ponent 主程序控制流程圖如 36 所示。 S7— 200 PLC 的編程軟件為 STEP7 Micro／ WIN32，是一種基于 windows 平臺(tái)的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對(duì) PLC 進(jìn)行各種操作，并且可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。語句表 STL 類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，是 PLC 最基礎(chǔ)的編程語言。 本文各種控制程序均采用梯形圖 LAD 語言編制，邏輯關(guān)系反映得形象、直觀。 組建新工程的一般過程。 MCGS 稱為建立新工程。 。 。 。包括對(duì)菜單命令、監(jiān)控器件、操