【正文】 ，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過(guò)程控制等。 可編程控制器的工作原理 PLC的等效工作電路PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等組成的裝置，從而把PLC等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路三部分，如下圖22所示：圖22 PLC的等效工作電路這部分的作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。在PLC內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。每個(gè)輸入繼電器可以有無(wú)窮多個(gè)內(nèi)部觸點(diǎn)(動(dòng)合、動(dòng)斷形式均可)，供設(shè)計(jì)PLC的內(nèi)部控制電路(即編制PLC控制程序)時(shí)使用。 PLC的工作過(guò)程PLC一般采用循環(huán)掃描方式工作。這部分時(shí)間是固定的，對(duì)P型機(jī)來(lái)說(shuō)。CPU對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過(guò)輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。從系統(tǒng)構(gòu)成圖，我們可以看供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過(guò)載、電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們選擇三菱FX1N40MR001型PLC。2. 三菱FX1N40MR001 PLC特點(diǎn)三菱FX1N40MR001 PLC擁有相當(dāng)快的速度， FX是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案； FX1N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中高檔次的超小形程序裝置?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。本論文以某大樓的實(shí)際生活用水的數(shù)據(jù)進(jìn)行選型，該大樓用水具體要求為：，流量范圍600m2／h，揚(yáng)程60米左右，；；供水壓力要求恒定，尤其在換泵時(shí)波動(dòng)要?。?，為方便檢修和應(yīng)急，應(yīng)具備手動(dòng)功能。PLC自動(dòng)控制水泵的工作情況的信息全部來(lái)自壓力傳感器，它必須要有很高的可靠性，如果壓力傳感器出錯(cuò)，將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的事故，很可能是管道爆裂或者是水壓不足，造成居民用水的不方便，因此壓力傳感器的選用很關(guān)鍵。根據(jù)供水系統(tǒng)的具體的要求，我們選擇佛山一眾傳感儀器有限公司的水壓傳感器PY206。%FS 電： 24V DC（15～30VDC）： ≥1000 MΩ/100VDC： 20～85℃、20～150℃、20～200℃、20～300℃（可選）：IP65/IP68： 150%FS：≤10mS 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖：圖 32水壓傳感器PY206結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)定供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列因素：；，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；，要考慮供電電源的冗余；，應(yīng)不影響控制器的供電；。硬件設(shè)設(shè)計(jì)主電路圖如圖33所示：圖33 硬件設(shè)計(jì)主電路圖圖中的三相電接入口處有熔斷器，當(dāng)水泵因故障或其他原因過(guò)載時(shí)，主電路上的電流超過(guò)正常值時(shí)熔斷器自動(dòng)熔斷，起到保護(hù)水泵和主電路的作用。FRFRFRFR4是熱繼電器，把它們穿在電機(jī)的繞組中，當(dāng)水泵過(guò)載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，切斷電源。按下SB8，SB8接通→KM4接通→4水泵電機(jī)啟動(dòng)；按下SB7，SB7斷開→KM4斷開→4水泵電機(jī)停止。表3－3控制器I/O口分配表輸入元件地址編碼輸出元件地址編碼低水壓輸入X000水泵1接觸器Y001正常水壓輸入X001水泵2接觸器Y002高水壓輸入X002水泵3接觸器Y003模式選擇開關(guān)X003水泵4接觸器Y004自動(dòng)模式開關(guān)X004水泵1工作指示燈Y005水泵1過(guò)載X005水泵2工作指示燈Y006水泵2過(guò)載X006水泵3工作指示燈Y007水泵3過(guò)載X007水泵4工作指示燈Y010水泵4過(guò)載X010自動(dòng)模式指示燈Y011水泵1手動(dòng)開X011手動(dòng)模式指示燈Y012水泵1手動(dòng)關(guān)X012自動(dòng)模式開關(guān)指示燈Y013水泵2手動(dòng)開X013高壓報(bào)警燈Y014水泵2手動(dòng)關(guān)X014低壓報(bào)警燈Y015水泵3手動(dòng)開X015高壓報(bào)警燈開關(guān)Y016水泵3手動(dòng)關(guān)X016低壓報(bào)警燈開關(guān)Y017水泵4手動(dòng)開X017蜂鳴器開關(guān)Y000水泵4手動(dòng)關(guān)X020 PLC I/O接線圖如圖35所示，按鍵X000X020分別為不同信號(hào)輸入，COM口為公共端，Y000Y017分別為不同控制信號(hào)輸出端，輸出控制信號(hào)控制執(zhí)行電路的工作狀態(tài)。過(guò)載保護(hù)，除了有硬件上的保護(hù)還有PLC程序中的保護(hù)，以確保系統(tǒng)的可靠性。Y014是高壓報(bào)警指示燈，當(dāng)只有一臺(tái)水泵在工作，但是，水壓還是超過(guò)正常值，這時(shí)就要報(bào)警來(lái)提醒工作人員，由工作人員決定是否手動(dòng)關(guān)掉所有水泵。PY206能將水壓轉(zhuǎn)換成0～5VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。因此，就必須把壓力傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖36所示的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)確定供水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的基本依據(jù)是設(shè)計(jì)供水能力能滿足系統(tǒng)最不利點(diǎn)的用水需求，同時(shí)還需要結(jié)合用戶用水量變化類型，考慮方案適用性、節(jié)能性及其它技術(shù)要求。各種類型的水流量變化關(guān)系曲線如圖37所示。圖38 報(bào)警電路電路圖如圖38所示，當(dāng)報(bào)警控制信號(hào)為1時(shí)，報(bào)警器發(fā)聲報(bào)警。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。圖43 GX 供水系統(tǒng)程序流程圖圖44 程序流程圖 供水系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及解析 程序的模式選擇、水泵工作程序設(shè)計(jì)及解析 一．主程序的模式選擇部分程序設(shè)計(jì)及解析圖45 主程序的模式選擇部分程序解析：這是主程序的模式選擇部分，當(dāng)X3接通時(shí)選擇手動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下要打開手動(dòng)模式指示燈即SET Y012，同時(shí)把自動(dòng)模式的指示燈關(guān)掉即RST Y011。能夠?qū)崟r(shí)的看到PLC的控制結(jié)果，而不必到現(xiàn)場(chǎng)看水泵的工作狀態(tài)，相當(dāng)于起到了人機(jī)交互的作用，體現(xiàn)了系統(tǒng)的人性化設(shè)計(jì)理念。這樣的設(shè)計(jì)雖然會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，但是，卻提高了系統(tǒng)的可靠性。如果不延時(shí)，立馬開啟水泵，那么，4臺(tái)水泵會(huì)頻繁的開啟和停止，將嚴(yán)重影響水泵的壽命。三. 水壓高處理初始化部分程序設(shè)計(jì)及解析圖411水壓高處理初始化部分程序解析：和上面的水壓低處理相同，水壓高處理采用相同的初始化處理方式，這里不再詳細(xì)解析。因?yàn)椋绻畨哼^(guò)高將會(huì)對(duì)管道造成破壞，很有可能是管道破裂，造成水資源的浪費(fèi)。圖 414 調(diào)試界面1出現(xiàn)上述界面以后，單擊過(guò)“梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)”將會(huì)出現(xiàn)以下界面：圖 415 調(diào)試界面2在這之后，在菜單欄中點(diǎn)擊“在線”按鈕，在下來(lái)菜單中選擇“調(diào)試”，然后在左菜單中點(diǎn)擊“軟元件測(cè)試”圖 416 調(diào)試界面 3圖 417 軟元件測(cè)試界面在軟元件測(cè)試對(duì)話框中，把相應(yīng)的軟元件，按照可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行仿真。每打開1臺(tái)水泵，程序會(huì)把這個(gè)信息寄到中間繼電器M中，以便以后實(shí)現(xiàn)“先工作先停止，沒工作過(guò)的優(yōu)先工作”做好準(zhǔn)備。在這個(gè)模式下，按動(dòng)相應(yīng)按鈕，將實(shí)現(xiàn)任何一臺(tái)水泵的啟動(dòng)和停止控制。在寫這個(gè)程序之前，考慮過(guò)使用先入先出指令“SFWR”先入先出寫指令和“SFRD”先入先出讀指令。定時(shí)器在程序中是用來(lái)延時(shí)啟動(dòng)和停止水泵的，如果不在模式轉(zhuǎn)換和水壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)清零定時(shí)器，水泵將會(huì)不經(jīng)過(guò)延時(shí)直接啟動(dòng)，或者水泵永遠(yuǎn)關(guān)不掉。體會(huì)：OUT指令適合實(shí)時(shí)的控制，比如說(shuō)指示燈，在本程序中用到的OUT指令就是實(shí)現(xiàn)指示燈的。如果，把對(duì)Y1的控制放在第1位，而后邊的程序以Y1的狀態(tài)為參考的。結(jié)論本論文針對(duì)大樓供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于PLC的大樓物業(yè)供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且具有工作可靠、施工簡(jiǎn)單、節(jié)能效果顯著、全自動(dòng)控制、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我鞏固了對(duì)原有知識(shí)的掌握，還拓寬了我的知識(shí)面。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我會(huì)不斷的提高、充實(shí)自己，爭(zhēng)取獲得優(yōu)秀的成績(jī)。同時(shí)，我還要感謝xxx的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。學(xué)過(guò)的知識(shí)并不代表就會(huì)應(yīng)用到實(shí)際，實(shí)踐是檢驗(yàn)一切的關(guān)鍵，只有把學(xué)過(guò)的知識(shí)整理出來(lái)，應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。最后，對(duì)再次對(duì)關(guān)心、幫助我們此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的的老師和同學(xué)表示衷心地感謝，謝謝你們！參考文獻(xiàn)劉美俊等編.《PLC控制系統(tǒng)可靠性的軟件設(shè)計(jì)方法[M] 》.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2001；錢銳主編.《PLC應(yīng)用技術(shù)》.北京：科學(xué)出版社，2006；李埠，趙英寶，劉朝英編. PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[A] .中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)全國(guó)第九屆自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C]， 2004；馬志溪主編.《電氣工程設(shè)計(jì) [M] 》．北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002；梁小布主編.《可編程控制器》.北京：中國(guó)水利水電出版社，2006；汪曉平主編.《PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航》.北京：人民郵電出版社,2004；陳立定，吳玉香，蘇開才編.《電氣控制與可編程控制器 》.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001；周萬(wàn)珍主編.《PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社，2006；徐德等編.《可編程控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)》.第二版 濟(jì)南：山東科技出版社，2001；賀哲榮,石帥軍編.《流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱FX2系列）》. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，；1夏路易,石宗義編.《電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程》.北京：北京希望電子出版社，2002；1黃凈主編.《電氣控制與可編程序控制器》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004；1弭洪濤主編.《PLC應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)與題解》.北京：中國(guó)電力出版社,2006；1宋序彤編．我國(guó)城市供水發(fā)展有關(guān)問題分析，(2)；1《、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊(cè)》.2005；1中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局. GB3100～3102．中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——量與單位. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 19941101．附錄一 系統(tǒng)元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱數(shù)量貨品型號(hào)規(guī)格元件參數(shù)1可編程控制器（PLC）1臺(tái)FX1N 40MR001型I／O點(diǎn)數(shù)：24／16基本指令：27條功能指令：298條基本指令執(zhí)行時(shí)間：用戶程序步驟：8K通信功能：強(qiáng)輸出形式：繼電型輸出能力：2A／點(diǎn)2水泵機(jī)組4臺(tái)150sfl16020x4流量m2/h：160揚(yáng)程m：80效率%：73轉(zhuǎn)速r/min：1450電機(jī)功率kw：55余量m：進(jìn)出口徑mm：1503壓力傳感器3個(gè)水壓傳感器PY206量程： ～60 Mpa～120 Mpa間任意可選（,量大量程為120MPa）輸出：4～20mA（二線制）、0～5VDC、0～10VDC、～（三線制）綜合精度： 177。5按鈕10個(gè)施耐德XB2B直徑為22MM在一個(gè)基座上最多只可以裝6個(gè)觸點(diǎn)。C螺釘緊固接線方式完整的產(chǎn)品系列模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方便客戶定制安裝使用7熔斷器4個(gè)CHINT/正泰RTO400A額定工作電壓交流（50HZ）：380V額定電流：1000A額定分?jǐn)嗄芰Γ褐?0KA8閘刀開關(guān)4個(gè)利民hk1極數(shù)：1P+N額定頻率：50（Hz）額定絕緣電壓：22038/0（V）操作方式：手動(dòng)操作9接觸器