【正文】 C 系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時能盡快的修復(fù)，為此PLC 每次掃描用戶程序以前都對 CPU、存儲器、輸入輸出模塊等進(jìn)行故障診斷，若自診斷正常便繼續(xù)進(jìn)行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異?，F(xiàn)象則轉(zhuǎn)入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，然后停機(jī)并顯示出錯的信息。 可編程控制器的工作方式及過程、圖 一個掃描周期PLC 的工作方式: PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時,從內(nèi)部處理,通信操作,程序輸入,程序執(zhí)行,程序輸出,一直循環(huán)掃描工作.PLC 的工作過程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯，.然后順序向各個輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內(nèi)容包括地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。因此編程器的監(jiān)控方式對控制器中新輸入程序的調(diào)試與試運(yùn)行是非常有用和方便的。編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩種，編程工作方式是在 PLC 機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時可以進(jìn)行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對已有的程序予以編輯和修改。但它的價格高，適用于中、大型可編程控制器的編程要求。使用圖形編程器可以月多種編程語言編程，梯形圖顯示在屏幕上十分直觀。便于攜帶的特點(diǎn)，一般只能用指令形式編程，通過按鍵輸入指令，通過數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。圖形編程器。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入 PLC。智能 1/0 接口模塊種類很多，例如高速技術(shù)模塊、PLCA 控制模塊、數(shù)字位基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)置譯碼模塊、閥門控制模塊、中斷控制模塊、智能存貯模塊以及智能 1/0 模塊等。4)擴(kuò)展模塊:當(dāng)一個 PLC 中心單元的 1/0 點(diǎn)數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展接口就是用于連接中心基本單元與擴(kuò)展單元的。模擬量輸入模塊接收到標(biāo)準(zhǔn)量程的模擬電壓或電流后，把它轉(zhuǎn)換成 8 位、10 位或 12 位的二制數(shù)字信號，送給中央處理器進(jìn)行處理。另外還有。模擬量輸出模塊 D/A 轉(zhuǎn)換前的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電禍合器和輸出鎖存器與 PLC 的 1/0 總線掛接。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一些信號是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過模擬量輸入/輸出模塊與 PLC 的中央處理器連接。數(shù)字量輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。這些模塊又分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數(shù)等級，主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊，部件上都設(shè)有輸入接線端子排，為了濾除信號的噪聲和便于 PLC 內(nèi)部對信號的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存電路。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接受的控制信號，以驅(qū)動如電磁閥、燈光顯示、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。現(xiàn)場的輸入信號，如按鈕開關(guān)，行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量(壓力、流量、溫度、電壓、電流)等，都要通過輸入模塊送到PLC。由于數(shù)據(jù)在控制器應(yīng)用中是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，因此數(shù)據(jù)存貯器一般選用 CMOSRAM，以滿足隨機(jī)存取的要求。數(shù)據(jù)存貯器用來存放 PLC 的數(shù)據(jù)。也可將用戶程序存放在 EEPROM中。所謂用戶程序是指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的控制程序。機(jī)器出廠時，廠家把這些程序存入 EPROM 存貯器或EEPROM 存貯器。系統(tǒng)存貯器用以存貯制造廠家編寫的系統(tǒng)程序。2)存貯器:可編程控制器中存貯器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。指令寄存器的指令操作碼進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，啟閉有關(guān)控制門電路，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新有關(guān)標(biāo)志和輸出映像寄存器的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印或數(shù)據(jù)通訊。中央處理器的功能是:CPU 按系統(tǒng)程序所賦予的功能，接收并存貯從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。對于雙 CPU 來說，一般具有一個位處理器和一個字處理器。常用的 CPU 有通用微處理器，如 MOTOROLA6800，單片機(jī)有 8031，8051 和雙極型位式微處理器，如 AMD2903。PLC 機(jī)硬件主要由中央處理單元(CPU)、存貯器、輸入/輸出單元以及編程器、電源和智能輸入/輸出單元等構(gòu)成。 可編程控制器（PLC）的組成圖 PLC 結(jié)構(gòu)圖可編程控制器 PC 或 PLC 是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。PLC 在水工業(yè)自動化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調(diào)速、SCADA 系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。PLC 的各個部件，包括 CPU、電源、1/0 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。3)采用模塊化結(jié)構(gòu)。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊。2)具有豐富的 1/0 接口模塊。 可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)〔10]:l)可靠性高。在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，PLC 己經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程1/0 模塊和各種特殊功能模塊。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，PLC 在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍。由于 PLC 采用了“三機(jī)一體化”的綜合技術(shù)即集計(jì)算機(jī)、儀器儀表、電氣控制于一身，具有高可靠性、強(qiáng)抗千擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本等諸多特點(diǎn)，因而與其它控制器相比它更加適合工業(yè)控制環(huán)境和市場的要求。可以說，數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)制造過程自動化的基礎(chǔ)，是自動化柔性系統(tǒng)的核心，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的重要組成部分。與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，SOTF 型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命力。它的 CNC軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動和外部 1/0 之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。SOF’r 型開放式數(shù)控系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制各個領(lǐng)域。這種運(yùn)動控制卡通常選用高速 DSP 作為 CUP，具有很強(qiáng)的運(yùn)動控制和 PLC 控制能力?！癗C 嵌入 CP”結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。然而，盡管它也具有一定的開放性，但由于它的 NC 部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)還是不開放的。如 FANUC181 系統(tǒng)、51emens840D 系統(tǒng)、Numl060 系統(tǒng)等。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在接受挑戰(zhàn)。盡管也可以由用戶做人機(jī)界面，但必須使用專門的開發(fā)工具(如 Sinelnes 的 WSSOOA)，耗費(fèi)較多的人力，而對它的功能擴(kuò)展、改變和維修，都必須求助于系統(tǒng)供應(yīng)商。如 FANUCO 系統(tǒng)、MITSUBISHIM50 系統(tǒng)、SiemenS810 系統(tǒng)等。這種系統(tǒng)較第一階段的數(shù)控系統(tǒng)容易擴(kuò)展，柔性好，可靠性高。第二階段的數(shù)控系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成。第五代采用微處理器或微型計(jì)算機(jī)。第一個階段的數(shù)控系統(tǒng)主要靠硬件來實(shí)現(xiàn)各種控制功能。第二代采用晶體管和印制電路板組成的數(shù)控系統(tǒng)，可靠性有所提高，體積大為縮小，但是還沒有得到廣大用戶的認(rèn)可。縱觀數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展史，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段共六代的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)今制造技術(shù)的一個重要組成部分。同時，隨著航空工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)生產(chǎn)的高速增長，形狀復(fù)雜的零件越來越多，精度要求也越來越高。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，采用 PLC 水塔水位控制系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?？煽啃圆?。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源。優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制等特點(diǎn)，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機(jī)為硬起動且起動頻繁，對電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大，而且為減少水泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費(fèi)加大，從而限制了其發(fā)展。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。最終完成基于PLC的水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文首先闡述了課題背景，在分析了當(dāng)前研究中存在的問題的基礎(chǔ)上，論述了本課題研究的重要意義。傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)一套實(shí)用水位控制方案，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制，以提高控制精度、可靠性和供水質(zhì)量。 ④系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便、易于改造；⑤體積小、質(zhì)量輕、功耗低。這個變革是由繼電器控制到計(jì)算機(jī)控制的飛躍。在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項(xiàng)目中，PLC的可靠性、抗干擾性等諸因素是繼電器無法比擬的。所以除了浪費(fèi)電能外，還造成了人力資源的浪費(fèi)。在水資源日益匱乏的今天，節(jié)約用水、提高水資源的利用率就顯得十分必要。傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)生活的需要。摘要隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住房制度改革的不斷深入，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性直接影響到小區(qū)住戶的正常生活和工作，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的水塔水位控制為粗放式的，基本沒有對水泵的合理控制，且多為人為控制，工作強(qiáng)度大、危險。采用新型的 PLC 控制供水方式與過去舊的控制方式相比在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性、等方面有顯著優(yōu)勢，特別是在提倡低碳的情況下有很好的節(jié)能效果，且由于 PLC 強(qiáng)大的擴(kuò)展性可以適應(yīng)今后城市供水建設(shè)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，它給工業(yè)自動化帶來了革命性的變革。利用PLC控制的特點(diǎn)是：①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；②配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；③操作簡單，易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎[4]。 因此綜上所述，為了達(dá)到節(jié)能的目的提高供水系統(tǒng)的質(zhì)量，考慮采用可編程控制器（PLC）、繼電器。并通過模擬仿真來驗(yàn)證程序編寫的正確性。并根據(jù)水塔水位控制系統(tǒng)的控制要求以及控制原理確定水塔水位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，畫出系統(tǒng)流程圖，確定PLC系統(tǒng)的輸入輸出分配，編寫程序，系統(tǒng)的模擬仿真等。關(guān)鍵字：PLC 自動控制 供水系統(tǒng)目錄第 1 章 緒論.......................................................1 課題背景及意義 ....................................................1 水塔水位控制系統(tǒng)的組成 ............................................2 數(shù)控系統(tǒng)概述 ......................................................2第 2 章 可編程控制器（PLC）概述....................................5 可編程控制器簡介 ..................................................5 可編程控制器（PLC）的特點(diǎn) .........................................6 可編程控制器（PLC）的應(yīng)用 .........................................6 可編程控制器（PLC）的組成 .........................................7 可編程控制器的工作方式及過程 .....................................10 可編程控制器的編程語言—— 梯形圖 .................................12第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)..............................................14 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ..........................................17 系統(tǒng)控制要求 ....................................................19