【正文】 主要硬件設(shè)備的選型 PLC的選型PLC是整個供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制以及對外的數(shù)據(jù)交換等功能。五．報警裝置作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手/自動切換等。供水控制器直接對系統(tǒng)中的工況、壓力、報警信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進行分析、實施控制算法，得出對執(zhí)行機構(gòu)的控制方案，通過接觸器對執(zhí)行機構(gòu)(即水泵)進行控制。三．控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、電控設(shè)備兩個部分。:它反映系統(tǒng)是否正常運行，水泵電機是否過載等。一．執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)。四臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，四臺泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；供水系統(tǒng)中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋0～5V電壓信號)或壓力變送器(反饋4～20mA電流)。這種對輸入、輸出狀態(tài)的集中處理過程，稱為批處理，這是PLC工作的特點。、輸出更新階段PLC的CPU在每個掃描周期進行一次輸入來進行輸出更新。當有簡易編程器、圖形編程器、打印機等外部設(shè)備與PLC相連時，則PLC在每次循環(huán)時，都將執(zhí)行來自外部設(shè)備的命令。如出現(xiàn)異常情況，則通過自診斷給出故障信號，或自行進行相應(yīng)的處理，這將有助于及時發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。當PLC加電后，首先進行初始化處理，包括清除I／O及內(nèi)部輔助繼電器、復(fù)位所有定時器、檢查I/O單元的連接等?？傊谑褂肞LC時，可以把輸入端等效為一個繼電器線圈，其相應(yīng)的繼電器接點(動合或動斷)可在內(nèi)部控制電路中使用，而輸出端又以等效為內(nèi)部輸出繼電器的一個動合觸點，驅(qū)動外部設(shè)備。這部分的作用是驅(qū)動外部負載。每個端子可等效為一個內(nèi)部繼電器線圈，線圈號即輸入接點號，這個線圈由接收到的輸入端的外部信號來驅(qū)動，其驅(qū)動電源可由PLC的電源部件提供(如直流24V)，也可由獨立的交流電源(如交流110V)供給。這部分的作用是接受被控設(shè)備的信息或操作0命令等外部輸入信息。而梯形圖是從繼電器控制的電氣原理圖演變而來的，PIC程序中的動合、動斷觸點、線圈等概念均與繼電器控制電路相同。內(nèi)部控制電路實際上也就是用戶根據(jù)控制要求編制的程序。PLC可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對老設(shè)備的技術(shù)改造。，易于使用。指令助記符名 稱功 能LD取運算開始a接點LDI取反運算開始b接點LDP取脈沖上升沿檢出運算開始LDF取脈沖下降沿檢出運算開始AND與串聯(lián)連接a接點ANI與非串聯(lián)連接b接點ANDP與脈沖上升沿檢出串聯(lián)連接ANDF與脈沖下降沿檢出串聯(lián)連接OR或并聯(lián)連接a接點ORI或非并聯(lián)連接b接點ORP或脈沖上升沿檢出并聯(lián)連接ORF或脈沖下降沿檢出并聯(lián)連接ANB回路塊與回路之間串聯(lián)連接ORB回路塊或回路塊之間并聯(lián)連接OUT輸出線圈驅(qū)動指令SET置位線圈動作保持指令RST復(fù)位解除線圈動作保持指令PLS脈沖線圈上升沿輸出指令PLF下降沿脈沖線圈下降沿輸出指令MC主控公共串聯(lián)接點用線圈指令MCR主控復(fù)位公共串聯(lián)接點解除指令MPS進棧運算存儲MRD讀棧存儲讀出MPP出棧存儲讀出和復(fù)位INV反轉(zhuǎn)運算結(jié)果取反NOP空操作無動作END結(jié)束程序結(jié)束STL步進梯形圖步進梯形圖開始RET返回步進梯形圖結(jié)束表21三菱FX系列指令表 可編程控制器的特點。 FX1N，F(xiàn)X2N，F(xiàn)X2NC 共有 27 條基本順控指令，2條步進梯形圖指令。 三菱FX系列PLC基本指令FX 系列 PLC 有基本順控指令 20 或 27 條、步進梯形圖指令 2 條、應(yīng)用（功能）指令 100 多條（不同系列有所不同）。它主要存在于各類繼電器、定時器、計數(shù)器的觸點及線圈。但使用外圍設(shè)備進行系統(tǒng)運行監(jiān)控顯示時，會還原成原來的數(shù)制。它主要存在于定時器和計數(shù)器的設(shè)定值K；輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)繼電器等的編號；定時器和計數(shù)器當前值等方面。這些數(shù)據(jù)從結(jié)構(gòu)或數(shù)制上具有以下主要幾種形式。 三菱FX系列PLC主要特點目前主要分FX3G、FX3U、FX2N、FX1N、FX1S等系列。在許多場合，可編程序控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，例如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進入過程控制和位置控制等場合的控制領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破饕押蛿?shù)控技術(shù)及工業(yè)機器人并列為工業(yè)自動化的三大支柱。第二章 可編程控制器的概述 可編程控制器介紹1969年，在美國出現(xiàn)第一臺可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。，當用水量少時，壓力增高，高壓報警燈亮起并起蜂鳴，通過PLC控制水泵工作，切斷相應(yīng)水泵；當用水量多時，壓力降低，低壓報警燈亮起并起蜂鳴，通過PLC控制水泵工作，切斷相應(yīng)水泵；高低壓報警均未亮時表示水壓正常，可維持水泵持續(xù)運行。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的供水場合，并且與供水機組的容量大小無關(guān)。在硬件設(shè)計上，只需確定PLC的硬件配置和壓力傳感器的外部接線，當控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過PLC來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。這種控制方式靈活方便。圖11系統(tǒng)運行原理圖本系統(tǒng)通過市政供水管道往蓄水池供水，供水時，通過LDM8W電池供電無線水位計來傳遞實時的液位信息給PLC，通過PLC檢測出壓力信號給壓力傳感器，從而控制不同水壓時的供水。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用控制單元控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的啟動，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。這種控制方案既有擴展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點，又能達到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求，所以本次設(shè)計采用基于PLC的控制方式。同時由于PLC的抗干擾能力強、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，通用性強，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用PLC控制單元控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的供水。電動機的控制通常使用接觸器，PLC通過控制接觸器來實現(xiàn)自動控制電機機組的電機從而實現(xiàn)了大樓供水。通常由異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過調(diào)節(jié)電機機組工作電機的數(shù)量，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。PLC為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能夠最大程度滿足需要，其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達到高效率優(yōu)質(zhì)運行，降低自來水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。這個操作方便的自動控制系統(tǒng)，以PLC為核心，以智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動平穩(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于水泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng)。 供水系統(tǒng)設(shè)計思想本系統(tǒng)將PLC、水泵、相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)有機地結(jié)合起來，并發(fā)揮各自優(yōu)勢。，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設(shè)起動和停止開關(guān)），并分別具有過載保護，可隨時對單臺水泵進行斷電控制（注：若輸入點不夠，可減少一個過載保護輸入）。工作時，要求水泵數(shù)量最少為1臺，最多不得超出4臺。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。本文主要采用了由三菱FX系列PLC構(gòu)成的供水控制器，通過傳感器檢測得到的水壓信號，與設(shè)定的水壓數(shù)值比較，再通過PLC來控制水泵的數(shù)量和轉(zhuǎn)速，達到大樓供水的效果。是一種現(xiàn)代化的供水方案。簡單來說就是根據(jù)用戶用水量的大小，通過供水控制器對水泵的數(shù)量和轉(zhuǎn)速的控制，從而使用戶無論用水量的多少，管網(wǎng)中的水壓始終能保持在設(shè)定范圍內(nèi)。液位檢測檢測水管中的水壓得到的數(shù)據(jù)，通過對壓力傳感器對壓力的監(jiān)測，可以使管網(wǎng)中的水壓自動的保持在事先設(shè)定好的壓力值范圍內(nèi)。面對這些問題，供水的重要性已經(jīng)不言而喻。對于工業(yè)生產(chǎn)和特殊用途的供水而言，供水就更顯得異常重要，例如在工業(yè)生產(chǎn)中如突然供水不足或斷水，就可能會對產(chǎn)品的安全衛(wèi)生產(chǎn)生某些不良影響。而水壓過高會導(dǎo)致水管爆裂，造成水資源的大量流失。氣壓供水所需要的設(shè)備的主要部件是壓容器，其成本高，耗鋼量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且水泵功率較大，反復(fù)啟動，不僅影響電網(wǎng)，耗費電力資源，而且嚴重縮短了水泵和電磁設(shè)備壽命。上個世紀80年代后，氣壓供水逐漸替代了高位水箱供水。以前為了解決用水難的問題，通常會在樓頂固定一個高位水箱，通過水箱的高度給水提供一定壓力，再供給用戶使用。14 第一章 緒論 研究背景水是人民生活必需品，但由于近些年來，隨著人們生活水平的提高，大樓的層數(shù)也在不斷的劇增。程序涉及到了大樓物業(yè)供水系統(tǒng)工作的絕大部分過程。本系統(tǒng)通過調(diào)試表明本系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計要求并有很好的使用價值。本設(shè)計編程軟件則采用三菱公司開發(fā)的PLC編程軟件GX 。系統(tǒng)工作時分手動操作和自動操作，自動操作時首先由傳感器把信號傳給PLC，再由PLC根據(jù)水壓的高低信號分析控制四臺水泵的工作狀態(tài)；手動操作時，可以通過各個水泵的啟動停止按鈕獨立的工作。本篇設(shè)計分兩部分介紹了大樓物業(yè)供水系統(tǒng)，分別是硬件及軟件設(shè)計?？删幊炭刂破髟谖覈鱾€工業(yè)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)三者結(jié)合的通用工業(yè)自動化裝置，已成為工業(yè)自動化的三大棱柱之一。基于PLC供水系統(tǒng)設(shè)計基于PLC控制的供水系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 研究背景 1 供水系統(tǒng)設(shè)計要求 2 供水系統(tǒng)設(shè)計思想 2 供水系統(tǒng)方案確定 3 供水系統(tǒng)運行和原理 3 系統(tǒng)原理說明 3 系統(tǒng)運行說明 4第二章 可編程控制器的概述 5 可編程控制器介紹 5 三菱FX系列介紹 5 三菱FX系列PLC主要特點 5 三菱FX系列PLC主要數(shù)據(jù)簡介 6 三菱FX系列PLC基本指令 6 可編程控制器的特點 7 可編程控制器的工作原理 8 PLC的等效工作電路 8 PLC的工作過程 9第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 10 系統(tǒng)的構(gòu)成 10 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備的選型 11 PLC的選型 11 水泵機組的選型 12 壓力傳感器的選型 13 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計 14 系統(tǒng)電源 14 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計 14 可編程控制器I/O分配 18 PLC I/O接線圖 19 壓力傳感器信號處理 20 報警電路設(shè)計 20第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 22 軟件開發(fā)環(huán)境簡介 22 供水系統(tǒng)程序流程圖 23 供水系統(tǒng)程序設(shè)計及解析 24 程序的模式選擇、水泵工作程序設(shè)計及解析 24 程序的保護、報警選擇程序設(shè)計及解析 25 程序調(diào)試及仿真 27 程序調(diào)試及仿真體會 28結(jié) 論 30致 謝 31參考文獻 32附錄一 系統(tǒng)元件明細表 33附錄二PLC I/O口分配表 35附錄三 PLC I/O口接線圖 36附錄四 供水系統(tǒng)電路圖 37附錄五 控制系統(tǒng)梯形圖 38附錄六 程序指令清單 43引言可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(CPU) 、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。為了適應(yīng)這種形勢，我們選擇了三菱FX1N40MR001系列可編程控制器編寫這次設(shè)計。供水系統(tǒng)主要由PLC、四臺水泵、壓力傳感器等組成。該系統(tǒng)還設(shè)有過載等保護。該軟件適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。具體說明了可編程序控制器在大樓物業(yè)供水