【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的讀 取， 7 段顯示器輸出等。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。特殊用途、脈沖輸出（ 20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V24V），脈寬調(diào)制， PID 控制指令等。 壓力傳感器 的選型 壓力傳感器是供水系統(tǒng)中的主要傳感器 。 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。它有以下特點(diǎn)： 水壓傳感器，廠家采用進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體， 先 進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路，將被測(cè)量介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成 0～ 5VDC 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào) 。 采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車輛制動(dòng)、樓宇供水等壓力測(cè)量與控制。 產(chǎn)品概述及特點(diǎn)： A、采用進(jìn)口感壓芯片； B、 先 進(jìn)的貼片工藝，具有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償； C、高精 度和高穩(wěn)定性放大集成電路； D、全封焊結(jié)構(gòu)、抗沖擊、耐疲勞、可靠性高； E、輸出信號(hào)多樣化（有電流型、電壓型）； F、結(jié)構(gòu)小巧，安裝方便； G、采用高溫補(bǔ)償最高介質(zhì)溫度可達(dá) 350 度； 產(chǎn)品主要參數(shù)： 被測(cè)介質(zhì)： 氣體、液體及蒸氣（弱腐蝕性） 壓力類型： 表壓 河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 9 量 程： ～ 60 Mpa～ 120 Mpa 間任意可選（量小量程為 ,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。 %FS（量程 60MPa 以下）、177。 %FS、177。 %FS 供 電： 24V DC（ 15～ 30VDC） 絕緣電阻： ≥ 1000 MΩ /100VDC 負(fù)載電阻 : 電流輸出型：最大 800Ω 電壓輸出型：大于 50KΩ 介質(zhì)溫度： 20～ 85℃、 20～ 150℃、 20～ 200℃、 20～ 300℃（可選） 環(huán)境溫度： 20～ 85℃ 儲(chǔ)存溫度： 40～ 90℃ 相對(duì)濕度 ： 0～ 95% RH 密封等級(jí)： IP65/IP68 過(guò)載能力： 150%FS 響應(yīng)時(shí)間：≤ 10mS 穩(wěn) 定 性：≤177。 %FS/年 振動(dòng)影響：≤177。 %FS/年（機(jī)械振動(dòng)頻率 20Hz～ 1000Hz） 電氣連接：緊線螺母直接出線；標(biāo)準(zhǔn)配線 3 米 壓力連接： M20 ，其它螺紋可依據(jù)客戶要求設(shè)計(jì) 連接螺紋材料： 304/316L 不銹鋼 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖： 圖 31 水壓傳感器 PY206 結(jié)構(gòu)圖 河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 10 可編程控制器 I/O 分配 表 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(kāi)關(guān) X003 水泵 4 接觸器 Y004 自動(dòng)模式開(kāi)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(kāi) 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(kāi)關(guān)指示燈 Y013 水泵 2 手動(dòng)開(kāi) 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(kāi) X015 水泵 3 手動(dòng)關(guān) X016 水泵 4 手動(dòng)開(kāi) X017 水泵 4 手動(dòng)關(guān) X020 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： 1)輸入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化； 2)當(dāng)輸入交 流電斷電時(shí)，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)； 3)當(dāng)控制系統(tǒng)不允許斷電的場(chǎng)合，要考慮供電電源的冗余； 4)當(dāng)外部設(shè)備電源 通 斷電時(shí)，應(yīng)不影響控制器的供電； 5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。 為實(shí)現(xiàn)以上要求，在主電路和控制電路加上了保護(hù)，包括過(guò)載保護(hù)，當(dāng)主電路因某些原因出現(xiàn)故障時(shí)，比如水泵過(guò)載，這時(shí)過(guò)載保護(hù)工作，水泵停止運(yùn)行既河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 11 使水泵安全，也使電源供電安全確保 PLC 的電源正常。 供水系統(tǒng)主電路分析與設(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：150sfl16020x4， 55kw， 1450 轉(zhuǎn) /分， 380V， 144A。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， FR 為熱繼電器，主電路并設(shè)有短路過(guò)載保護(hù)。 硬件設(shè)設(shè)計(jì)主電路圖如圖 32 所示： 圖 32 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。在每臺(tái)水泵上單獨(dú)再安裝熔斷器 FU 4，因?yàn)椋?4 臺(tái)水泵的工作狀態(tài)不同主電路的電流不同，主電路上的熔斷器只能起到保護(hù)主電路的作用，所以，在每臺(tái)水泵上單獨(dú)再裝上熔斷器以保證當(dāng) 水泵超載時(shí)可單獨(dú)切斷電源。刀開(kāi)關(guān) QS 4 由人工手動(dòng)控制， PLC 控制電路失靈時(shí)刀開(kāi)關(guān)是切斷電源的唯一方法。接觸器KM 4 是由 PLC 自動(dòng)控制水泵的開(kāi)關(guān)。 FR 4 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。 M 4代表四臺(tái)水泵。 河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 12 PLC I/O 接線圖 X 0 0 0 Y 0 0 1 X 0 0 1 Y 0 0 2 X 0 0 2 Y 0 0 3 X 0 0 3 Y 0 0 4 X 0 0 4 C O M X 0 0 5 X 0 0 6 Y 0 0 5 X 0 0 7 Y 0 0 6 X 0 1 0 Y 0 0 7 X 0 1 1 Y 0 1 0 X 0 1 2 Y 0 1 1 X 0 1 3 Y 0 1 2 X 0 1 4 Y 0 1 3 X 0 1 5 Y 0 1 4 X 0 1 6 Y 0 1 5 X 0 1 7 C O M X 0 2 0 P L C F X 1 N 4 0 M R 0 0 1 C O M 2 4 V低 壓 信 號(hào)正 常 壓 信 號(hào)高 壓 信 號(hào)K M 1K M 2K M 3K M 4水 壓 低 信 號(hào) 輸 入水 壓 正 常 信 號(hào) 輸 入水 壓 高 信 號(hào) 輸 入自 動(dòng) 手 動(dòng) 模 式 開(kāi) 關(guān)自 動(dòng) 模 式 開(kāi) 關(guān)水 泵 1 過(guò) 載 保 護(hù) 輸 入水 泵 2 過(guò) 載 保 護(hù) 輸 入水 泵 3 過(guò) 載 保 護(hù) 輸 入水 泵 4 過(guò) 載 保 護(hù) 輸 入水 泵 1 手 動(dòng) 啟 動(dòng)水 泵 2 手 動(dòng) 啟 動(dòng)水 泵 3 手 動(dòng) 啟 動(dòng)水 泵 4 手 動(dòng) 啟 動(dòng)水 泵 1 手 動(dòng) 關(guān) 閉水 泵 2 手 動(dòng) 關(guān) 閉水 泵 3 手 動(dòng) 關(guān) 閉水 泵 4 手 動(dòng) 關(guān) 閉過(guò) 載 保 護(hù) 繼 電 器水 泵 1 指 示 燈水 泵 2 指 示 燈水 泵 3 指 示 燈水 泵 4 指 示 燈自 動(dòng) 模 式 指 示 燈手 動(dòng) 模 式 指 示 燈自 動(dòng) 模 式 開(kāi) 關(guān) 指 示 燈高 壓 報(bào) 警 燈低 壓 報(bào) 警 燈2 2 0 V2 4 V 圖 33 供水系統(tǒng) PLC I/O 接線圖 如圖 33 所示，按鍵 S1S16 分別為不同信號(hào)輸入， COM 口為公共端，Y001Y015 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)。 其中， S3 是自鎖開(kāi)關(guān)，當(dāng) S3 接通時(shí)系統(tǒng)工作在手動(dòng)模式，當(dāng) S3 斷開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式，而 S3 的默認(rèn)狀態(tài)是斷開(kāi)的。 S4 是當(dāng)系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式時(shí)的開(kāi)關(guān)，當(dāng) S4 接通時(shí)，自動(dòng)工作有效，當(dāng) S4 斷開(kāi)時(shí)，自動(dòng)工作停止。 S4S8是過(guò)載保護(hù)的輸入，以開(kāi)關(guān)形式代替。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。 S9S16 是手動(dòng)模式下的功能選擇，使 4臺(tái)水泵可以任意設(shè)置其工作狀態(tài)， 4 臺(tái)水泵在手動(dòng)控制模式下是相互獨(dú)立的，相互之間沒(méi)有影響 。 Y1Y4 是水泵的接觸器控制端，由于選用的 PLC 是繼電器輸出型，因此可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，為了增加系統(tǒng)的安全系數(shù)，在接觸器和 PLC 組成的回路中河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 13 加入了熱繼電器。 Y5Y10 是各個(gè)水泵工作狀態(tài)指示燈口， Y11 是自動(dòng)模式指示燈控制口， Y12 是手動(dòng)模式指示燈控制口， Y13 是自動(dòng)模式開(kāi)關(guān)狀態(tài)之燈控制接口。 Y14 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。Y15 是低壓報(bào)警指示燈，當(dāng) 4 水泵都投入工作，但是，水壓還是低于正常值， 如果 這種 狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生，那么，這個(gè)系統(tǒng)就要考慮增設(shè)一臺(tái)水泵以保證供水的正常。 壓力傳感器信號(hào)處理 壓力傳感器選用的是 佛山一眾傳感儀器有限公司 的 水壓傳感器 PY206。PY206 能將水壓 轉(zhuǎn)換成 0～ 5VDC 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào) 。 采用進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體， 先 進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路 。 采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。 壓力傳感器 PY206 能將水壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成 0～ 5VDC 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào) ，但是， PLC需要的是三個(gè)分立的信號(hào)：低水壓信號(hào)，正常水壓，高水壓信號(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 34 所示的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。 OUT11IN12+IN13GND4+IN25IN26OUT27VCC8U?LM39310KR120KR310KR420KR25VGNDGND5V 123U?A74LS2661 2U?A74F043 4U?B74F045 6U?C74F04Q?s8050Q?s8050Q?s80501KR?1KR?1KR?plc plc plc s0s1s2低水壓信號(hào)輸出高水壓信號(hào)輸出正常水壓信號(hào)輸出壓力傳感器信號(hào) 圖 34 壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 此電路，主要由電壓比較器 Lm393，數(shù)字芯片 非門芯片 74f0 同或門 74ls266組成。通過(guò)電阻橋式電路分壓，設(shè)定了高水壓和低水壓的參考電壓，由于水壓傳河南理工大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書 14 感器 PY206 的輸出信號(hào)是 0～ 5VDC 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，因此，可以采用這種形式。傳感器信號(hào)接到電壓比較器 Lm393 的 2 腳和 5 腳，通過(guò)由 Lm393 組成的窗口比較器電路將水壓轉(zhuǎn)換成低中高三檔信號(hào)送給 PLC。 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。根據(jù)用戶的用水時(shí)段特點(diǎn)，可將用戶用水量變化類型分為連續(xù)型、間歇型兩大類，根據(jù)流量的變化特點(diǎn)，還可進(jìn)一步細(xì)分為高流量變化型，低流量變化型，全流量變化型等。不同季節(jié)、不同月份，流量變化類型也會(huì)改變。