PLC液位自动控制系统设计.doc

PLC液位自动控制系统设计摘要：在传统的水塔供水的基础上,加入了PLC器件,利用PLC来实现水塔水位的控制,提供了一种实用的水塔水位控制方案。本控制器能够控制水泵或电磁阀供水塔自动上水,并具有结构简单、使用可靠等优点。关键词： PLC；自动控制；液位；水塔Key word: PLC; automatically controls; water level; water tower1引言现今社会，自动化装置无所不在，水塔水位的监测和控制，再也不需要人工进行操作。为保证供水的可靠性和安全性，在楼层特别高或用水高峰时能够可靠供水，新的供水系统的供水方式和控制系统就是在原来的水塔供水系统上加上一个辅助系统，本文所介绍的就是此辅助系统，即利用可编程控制器（PLC）控制的电机给水装置系统，水塔水位自动控制器。它具有适应各种液体液位的检测和控制的功能，设计中分析了利弊，考虑了各种液体的阻值大小，是可以投入实际生产的产品。2. 可编程控制器（PLC）的概述可编程序控制器(programmable Logic controller)实质上是一台工业控制专业计算机，其结构原理与一般微型计算机相同，它由控制器、存储器、/、接口等组成，能够实现各种逻辑运算，顺序控制、定时、计数及在线监控等功能，采用面向用户的梯形图，编程简单、易于修改和使用。PLC机以其可靠性较高、控制灵活、使用方便以及能经受恶劣环境的考验，在工业控制领域获得广泛的应用。3、PLC的选择 由于该系统为中型PLC自动控制系统，要求PLC能够提供可编程逻辑分析功能，采用三菱公司的F系列产品的FX0-30MR可编程控制器，由于其紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格，以及强大的命令，使得F系列可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性。根据实际的控制点数和系统需要实现的控制要求，其中，输入端：按钮和转换开关用10个点；电接点压力表用2个点；过载继电器用2个点，加一个COM点，共计15个点。输出端：8个继电器用8个点；8个指示灯中的4个指示灯要与继电器共用一个点，另外4个指示灯用4个点；加一个COM点，共计13个点。因此选用FX0-30MR型的可编程控制器一台，它可提供16个输入点，14个输出点。4、系统工作原理1转换开关SA1打到2端,此时指示灯HL1亮,表示电路处于自动工作状态,当转换开关SA2打到4端,投入电机投入工作,正常运行,如果这时管网压力达到电接点压力表下限值,那么,KA3得电,其常开触点闭合,这时KM1线圈得电,指示灯HL0亮,表示投入电机工作,其常闭触点断开,常开触点闭合,KM3也得电,指示灯HL2亮,表示投入电机开始降压启动,同时KT1也得电,开始计时15秒,15秒后,KM3、KT1失电，KM2得电，指示灯HL3亮，表示电机全压运行，为管网压力补水加压；当管网压力达到电接点压力表的上限时，KA1得电，其常闭触点断开，KM1失电，投入电机停止工作。当压力再达到下限时，投入电机又开始工作，如此循环下去。当转换开关SA2打到2端，线圈KM5得电，备用电机投入工作，正常运行，其工作原理和顺序如同投入电机。当管网压力达到下限时，补水电机工作补水加压，一定时间后，当管网压力达到上限时，补水电机停止工作，当管网压力再次达到下限时，补水电机又开始工作，为管网压力补水加压，一定时间后，当管网压力再次达到上限时，补水电机又停止工作，如此循环下去，可以实现自动控制要求。2.转换开关SA1打到4端，此时指示灯HL7亮，表示电路处于手动工作状态。当SA3打到4端，投入电机进入手动工作，如果这时管网压力达到电接点压力表的下限值时，按下电机启动按钮SB2，则KM4得电，指示灯HL0亮，表示投入电机工作，同时KM3、KT3都得电，这时指示灯HL2亮，表示投入电机降压启动，并开始计时，计时15秒，15秒后，KM3、KT3失电，KM2得电，指示灯HL3亮，表示投入电机全压运行，为管网补水加压，当管网压力达到其设定的上限值时，KA1得电，其常闭触点断开，这时KM4失电，同时KM2也失电，投入电机停止工作。当转换开关SA3打到2端时，如果管网压力达到电接点压力表的下限值时，按下电机启动按钮SB4，则备用电机开始启动，其工作原理和顺序如同投入电机。手动工作状态在维修时使用。5、系统设计5.1水塔水位控制系统的总体设计本系统采用两台补水泵电机，其中M1为投入电机，M2为备用电机。需根据管网压力实现补水电机工作与否，管网压力由电节点压力表测出，压力上限为0.5kg，压力下限为0.1kg,当管网压力低于压力表下限时，补水电机工作，当管网压力高于压力表上限时，补水电机停止工作。通过手动/自动转换开关SA1来实现电机工作于自动状态还是手动状态。手动控制主要用于维修时使用，自动控制系统主要用于系统正常运行。通过转换开关SA2和SA3实现投入电机和备用电机之间的切换。本系统在主回路中设有短路保护和过载保护，短路保护采用熔断器，过载保护采用热继电器，且有各种指示灯。系统要有降压启动设备，本控制系统采用星三角降压启动。 5.2、控制回路电路图本系统的电气控制线路如图2所示，图中，SA1为自动/手动转换开关，打在4处，为手动状态；打在2处，为自动状态。SA2、SA3为投入电机/备用电机转换开关，在手动状态，可以按动SB1、SB2、SB3、SB4来控制两台补水电机的启动与停止，在自动状态时，系统根据PLC的程序运行，自动控制电机的起停。HL0HL7为各种状态指示灯，FR1、FR2为两台补水电机的热继电器的常闭触点，可对电机进行过载保护。电接点压力表控制两台电机工作与否，当达到压力表下限时，电机工作加压；当达到压力表上限时，电机停止工作。HL0：投入电机工作 HL1：自动工作 HL2：投入电机启动HL3：投入电机运行 HL4：备用电机工作 HL5：备用电机启动HL6：备用电机运行 HL7：手动工作5.3控制回路中各元件的作用和型号的说明如表1所示：符号电路中的作用型号SB1投入电机停止按钮LA25-20SB2投入电机启动按钮LA25-20SB3备用电机停止按钮LA25-20SB4备用电机启动按钮LA25-20SA12自动工作端子SA14手动工作端子SA22备用电机自动工作端子SA24投入电机自动工作端子SA32备用电机手动工作端子SA34投入电机手动工作端子KA1电接点压力表上限中间继电器JT4-XXAKA3电接点压力表下限中间继电器JT4-XXAFR1过载保护热继电器JR16-20/3DFR2过载保护热继电器JR16-20/3D表1 控制回路元件说明54控制系统梯形图的设计 控制系统的外接线图如图所示：55控制系统指令表的设计 如表2所示：0 LD X526 OUT Y21 OUT M227 OUT Y152 LD X628 LD M13 OUT M129 OR Y44 LD M130 OR Y65 OR Y431 AND X106 OR Y632 ANI M27 AND X1033 AND X118 ANI M234 ANI X149 AND X1235 ANI X310 ANI X1336 LD X411 ANI X137 OR Y612 LD X238 ANB 13 OR Y439 ANI Y514 ANB40 OUT Y615 ANI Y141 LD Y616 OUT Y442 ANI T417 LD Y443 OUT Y718 ANI T344 OUT Y1719 OUT Y345 OUT T4 K15020 OUT Y1646 LD Y621 OUT T3 K15047 LD T422 LD Y448 OR Y1023 LD T349 ANB24 OR Y250 OUT Y1025 ANB51 OUT Y2052 LD M178 ANI X1353 OR Y179 ANI Y454 OR Y580 OUT Y155 ANI M281 LD Y156 AND X782 AND T157 AND X1583 OUT Y358 ANI X1484 OUT Y1659 ANI Y685 OUT T1 K15060 OUT Y586 LD Y161 LD Y587 LD T262 ANI T288 OR Y263 OUT Y789 ANB 64 OUT Y1790 OUT Y265 OUT T2 K15091 OUT Y1566 LD Y592 LD Y167 LD T293 OR Y468 OR Y1094 OUT Y1169 ANB95 LD X770 OUT Y1096 OUT Y271 OUT Y2097 LD Y672 LD M198 OR Y573 OR Y199 OUT Y1374 OR Y5100 LD X1075 ANI M2101 OUT Y1476 AND X7102 END77 AND X16 表2 控制系统指令表56系统的控制效果本供水系统的控制效果有以下几点：（1）可有效地保持恒压供水，提高供水的安全性与可靠性。（2）投入电机与备用电机切换容易，操作简便安全，故障容易查出，各种运行状态有指示灯指示，运行安全可靠。（3）解决了在水气暖系统中，楼层特别的高，水供不上去，影响供水，且水压变化大的问题。而且本系统有多种保护功能，维修方便，极大地延长了电机的使用寿命，同时也提高了生产率。结束语 本文介绍了由可编程控制器（PLC）控制的恒压供水系统，通过本文我们可以看到可编程控制器自身的强大的功能和它各方面的优越性，该系统以可编程控制器为核心，和电接点压力表共同来实现恒压供水，并且操作简单，维护方便。本供水系统对原有的供水系统的辅助，使原有系统解决了不能远距离或高距离供水的问题。采用PLC自动控制不仅可使电控系统构成简单，电气故障率大大降低，判断和排除故障的时间明显缩短，而且使控制具有极强的柔性和功能的可扩充性，当有新的控制要求时，只需适当地修改用户程序而不用改变外围电路、硬接线。【参考文献】1周万珍，高鸿斌，编著，PLC分析与设计应用，电子工业出版社，2004年1月，P183