【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性價(jià)比。 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 7 3 系統(tǒng)硬件選型 輸入輸出接口的確定 本次地鐵排水控制系統(tǒng)我采用 PLC 編程來進(jìn)行控制的，通過 PLC 的輸入輸出控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)排水池的自動(dòng)排水操作。通過對(duì)地鐵水來源的分析，我們采用了 4 個(gè)處理池和 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行處理污水，每個(gè)處理池設(shè)置傳感器進(jìn)行滿水位、排水位和低水位檢測(cè)，當(dāng)水位處于低水位時(shí)，低水位指示燈亮，排水閥門關(guān)閉，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)水位處于排水位時(shí)，排水閥門打開，低水位指示燈熄滅，排水位指示燈亮， 1 臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)排水；若此時(shí)還有 2 號(hào)水池到達(dá)排水位，則打開該水 池的排水閥門，同時(shí)啟用 2臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)還有 3 號(hào)水池也到達(dá)排水位，則啟用第 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)有水池到達(dá)滿水位，則將其多余的水排入 4 號(hào)備用水池 。 其具體分配件表 31。 表 I/O分配表 輸入點(diǎn) 功能 輸出點(diǎn) 功能 池 1低水位檢測(cè) 池 1進(jìn)水閥門 池 1排水位檢測(cè) 池 1排水閥門 池 1滿水位檢測(cè) 池 2進(jìn)水閥門 池 2低水位檢測(cè) 池 2排水閥門 池 2排水位檢測(cè) 池 3進(jìn)水閥門 池 2滿 水位檢測(cè) 池 3排水閥門 池 3低水位檢測(cè) 池 4進(jìn)水閥門 池 3排水位檢測(cè) 池 4排水閥門 池 3滿水位檢測(cè) 池 1低水位指示 池 4低水位檢測(cè) 池 1排水位指示 池 4排水位檢測(cè) 池 1滿水位指示 池 4滿水位檢測(cè) 池 2低水位指示 一臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 2排水位指示 二臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 2滿水位指示 三臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 3低 水位指示 啟動(dòng) 池 3排水位指示 停止 池 3滿水位指示 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 8 池 4低水位指示 池 4排水位指示 池 4滿水位指示 第一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第二臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第三臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第一臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第二臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第三臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第一臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 第二臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 第三臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 由表 31可以看出，本次共需要 17 個(gè)輸入接口， 29 個(gè)輸出接口，而實(shí)驗(yàn)室的西門子西門子 S7200 CPU224 型 PLC 有 22 輸入 18 輸出，輸入滿足條件，輸出不夠，這應(yīng)該添加擴(kuò)展模塊。 系統(tǒng)控制方案圖 對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，我們應(yīng)該有其工作的方案圖，通過工作的方案圖，可以明顯的看出系統(tǒng)的工作過程，對(duì)于本系統(tǒng)，我有以下設(shè)計(jì)： ①設(shè)計(jì)了四個(gè)水池，每個(gè)水池都有進(jìn)出水閥門，每個(gè)閥門引一條線給予控制器，通過控制器的控制來確定閥門的開關(guān)； ②設(shè)計(jì)了三個(gè)電動(dòng)機(jī)，每個(gè)電動(dòng)機(jī)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器 來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)水泵的運(yùn)行，水泵的排水管道進(jìn)入市政不同的排水溝； ③每臺(tái)電動(dòng)機(jī)有過電流反饋信號(hào)，通過這個(gè)信號(hào)，可以確保電機(jī)不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而導(dǎo)致?lián)p壞； ④本系統(tǒng)有聲光報(bào)警信號(hào)，可以提供故障報(bào)警； ⑤本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 PC數(shù)據(jù)口接線，可以進(jìn)行與 PC通訊。 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 9 圖 系統(tǒng)控制方案圖 傳感器的選擇 LCSW1 型水位傳感器容器內(nèi)的水位 傳感器 ，將感受到的水位信號(hào)傳送到 控制器，控制器內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出 開 關(guān) 的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。進(jìn)水程序完成后，溫控部份的計(jì)算機(jī)向供給熱媒的電動(dòng)閥發(fā)出 開 的指令，于是系統(tǒng)開始對(duì)容器內(nèi)的水進(jìn)行加熱。到設(shè)定溫度時(shí)?？刂破鞑虐l(fā)出關(guān)閥的命令、切斷熱源，系統(tǒng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。程序編制過程中，確保系統(tǒng)在沒有達(dá)到安全水位的情況下，控制熱源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不開閥，從而避免了熱量的損失與事故的發(fā)生。 主 泵 1 備 用 泵主 泵 2池 1 池 2 池 3 池 4控 制 器排 水 溝電 機(jī) 2 電 機(jī) 3電 機(jī) 1驅(qū) 動(dòng) 器 3驅(qū) 動(dòng) 器 2驅(qū) 動(dòng) 器 1閥 1 閥 2 閥 3 閥 4對(duì)電磁閥的控制輸出信號(hào)各 池 水 位 傳 感 器 對(duì) P L C 的 反 饋 信號(hào)各 電 機(jī) 過 流 過壓 過 熱 反 饋 信號(hào)聲 光 報(bào) 警 信 號(hào)P C 接 口 數(shù) 據(jù) 線電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 輸 出 信 號(hào)水 泵 由 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng)箭 頭 指 向 為水 流 流 向重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 10 閥門的選擇 閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防 止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能， ZBSF 不銹鋼電磁閥為分步動(dòng)作直接先導(dǎo)式電磁閥，根據(jù)斷電時(shí)所處開關(guān)狀態(tài)的不同，可分為常閉電磁閥和常開電磁閥。常閉電磁閥，線圈通電后銜鐵在電磁力作用下先帶動(dòng)副閥工啟，主閥形成的介質(zhì)壓差和電磁力的作用下而開啟。線圈斷電，銜鐵部件復(fù)位，主副閥利用介質(zhì)壓力而緊密關(guān)關(guān)閉。 常開電磁閥，線圈通電后，銜鐵在磁力作用下下移，推動(dòng)副閥閥塞下移，直到和副閥座壓緊，副閥關(guān)閉，由于主閥閥杯上下壓差趨于相等，主閥閥杯由磁力和自重壓緊緊密封面，閥門關(guān)閉。線圈斷電，磁力為零，銜鐵和副閥閥塞由彈簧作用上 升，副閥打開，主閥閥杯內(nèi)介質(zhì)經(jīng)副閥流走，壓力下降，主閥閥杯由下下壓差作用向上升起，主閥打開，閥門開啟。 圖 閥門結(jié)構(gòu)圖 泵的選擇 GDD 型泵是管道式安裝的立式單級(jí)單吸清水離心泵，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)給排水、自來水加壓、高層建筑消防生活供水以及空調(diào)冷暖循環(huán)系統(tǒng)，主要供輸送稀釋的、不腐蝕的清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似水，不含固體顆?；蚶w維的液體。 GDF25020 性能參數(shù)： 表 GD25020 水泵詳細(xì)參數(shù) 品牌：冠星水泵 型號(hào)： GD25020 材質(zhì)：鑄鐵 性能：防爆 用途：管道泵 泵軸 位置：邊立式 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 11 葉輪結(jié)構(gòu)：封閉式葉輪 葉輪吸入方式：?jiǎn)挝? 流量： 327（ m3/h） 葉輪數(shù)目： 6 揚(yáng)程： 20（ m） 汽蝕余量： （ m） 軸功率： （ kW） 吸入口徑： 250（ mm） 排出口徑： 250（ mm） 結(jié)構(gòu)原理：噴射泵 規(guī)格： GD4015 電機(jī)的選擇 與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。 表 Y90L2 電機(jī)詳細(xì)參數(shù) 型號(hào) Y90L2 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 2840r/min 額定電流 效率 82% 功率因數(shù) cosφ = 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 由于本系統(tǒng)僅控制電機(jī)的啟停與工作狀態(tài)的保持，只需讓電機(jī)保持在額定功率的運(yùn)行即可，故選用成本較低的鼠籠式三相異步電機(jī)。 接觸器的選擇 對(duì)于本系統(tǒng)，應(yīng)該采用交流接觸器，交流接觸器主要由四部分組成 :(1) 電磁系統(tǒng)，包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯； (2)觸頭系統(tǒng) ，包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭，它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的； (3)滅弧裝置，一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置，以便迅速切斷電弧，免于燒壞主觸頭。 查新簡(jiǎn)明電工手冊(cè)選擇 CJXIF9型交流接觸器 主要技術(shù)參數(shù) : ①額定電流 :9A ②線圈控制電壓： 220V 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 12 ③可控電動(dòng)機(jī)的最大功率 4KW ④操作頻率 1000 次 /時(shí) ⑤機(jī)械壽命 150000 次 繼電器的選擇 選擇 JZ762 中間繼電器 適用于交流 50Hz 或 60Hz，交流電壓至 380V，直流電壓至 220V 的控制電路中，用來控制各種電磁 線圈，以使信號(hào)放大或?qū)⑿盘?hào)同時(shí)傳遞給有關(guān)控制元件。繼電器符合 、 IEC6094751 修正件 （ 1999）。 正常工作條件及安裝條件 ① 海拔不超過 2020M ② 周圍空氣溫度上限值不超過 40℃，下限值不低于 5℃。 ③ 空氣的相對(duì)濕度不大于 85% ④ 與垂直面的傾斜度不超過 5176。 ⑤ 無顯著搖動(dòng)和沖擊振動(dòng)地方 ⑥ 在無爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)中，且介質(zhì)中無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和塵埃（包括導(dǎo)電塵埃） 結(jié)構(gòu)特征 ① 繼電器的結(jié)構(gòu)為開啟型、空氣電磁式，動(dòng)作結(jié)構(gòu)為直動(dòng)式，產(chǎn)品軀殼用熱固體性塑料制成，整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊 ，使用方便。 ② 繼電器的觸頭系統(tǒng)為雙斷點(diǎn)橋式結(jié)構(gòu)，分上、下兩層排列，每層各裝四對(duì)觸點(diǎn)。 ③ 為減輕繼電器在閉合過程中的鐵芯撞擊和觸頭振動(dòng)，鐵芯采用彈性固定，有利于使用壽命的延長(zhǎng)。繼電器的接線端采用瓦型墊圈，接線方便可靠。 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JZ762。額定電壓交流 380V。直流 220V。消耗功率啟動(dòng) 75V*A。吸持 13V*A。操作頻率 1200 次 /H。外形尺寸 /mm 60X52X9054X30/25。重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制硬件設(shè)計(jì) 13 4 系統(tǒng)控制硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主電路 系統(tǒng)主電路的線路采用了三相四線制，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)由 KM KM KM3 電動(dòng)機(jī)有分別控制啟動(dòng)與停止，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)配有過電流保護(hù)，防止因?yàn)殡娏鬟^大而燒壞電動(dòng)機(jī)。對(duì)于 PLC 部分則是由空氣開關(guān) QF2 來決定其是否啟動(dòng)， PLC 采用的是 24V直流電源，所以需要一個(gè)變壓器進(jìn)行變壓，對(duì)于整個(gè)主回路，我設(shè)置了一個(gè)空氣開關(guān) QF1，只有閉合了 QF1 方可以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，斷開 QF1，則整個(gè)主回路將關(guān)閉。具體電路圖將附錄一。 輸入回路 對(duì)于輸入回路，我采用了 18 個(gè)輸入回路，通過 18個(gè)按鈕 SB 進(jìn)行控制，通過這些輸入回路按鈕 SB的打開與關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)，通過輸入回路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，使其對(duì) 輸出回路進(jìn)行控制，達(dá)到控制不同情況下水池的排水需求。在 CAD 的設(shè)計(jì)圖紙上，我設(shè)計(jì)了 3個(gè)輸出回路圖紙，具體圖紙見附錄一。 輸出回路 對(duì)于輸出回路，我設(shè)計(jì)了 28 輸出，用來監(jiān)測(cè)各種不同狀態(tài)，通過輸入回路給出的信號(hào)，我們可以對(duì)水位的高低進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)四個(gè)水池的閥門進(jìn)行打開和關(guān)閉，以此來保證水池的水位正常。在 CAD 的設(shè)計(jì)圖紙上，我用了 4 個(gè)輸出回路的圖紙來進(jìn)行繪制，圖紙?jiān)斠姼戒浺?。重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 14 5 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)好的設(shè)計(jì)，必須要有流程圖的設(shè)計(jì)，流程圖的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)清晰，邏輯性強(qiáng) ， 便于描 述，容易理解 。對(duì)于流程圖的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該遵循以下原則： ① 對(duì)于有判斷的語句，應(yīng)該用菱形進(jìn)行表示，且還應(yīng)該有 Y/N進(jìn)行標(biāo)明； ②所有的線段都要做到對(duì)整齊，應(yīng)該用連接符連接，不使用線條連接，這樣可以做到?jīng)]有歪斜， 線段之間連接需要到位， 沒 有死循環(huán)。 對(duì)于本系統(tǒng)，我設(shè)計(jì)繪畫了以下幾個(gè)流程圖： ①系統(tǒng)總流程圖，通過總流程圖可以初步了解本系統(tǒng)的工作過程和原理； ②啟動(dòng)程序流程圖，通過自檢來確保線路沒有損壞，