自动送水系统的PLC控制设计

I自动送水系统的 PLC 控制设计摘 要本次主要设计的内容是用可编程序控制器（PLC）控制送水系统的运行，主要是其电气控制部分。主要目的是解决目前自动送水控制中存在的一些问题，合理地利用 PLC 的硬件资源和软件资源;提高自动送水方便可靠性和操作的灵活性;减少 PLC 的输入输出端口;充分利用各种指令的简化控制程序,做到控制程序应尽量简单，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同控制的要求。在众多生产领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等容器中的水位进行监控，以往常采用传统的继电器接触控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。本文在此介绍一种采用可编程控制器（PLC）对水位进行监控的方法，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造）.监控系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，适用于多段水位监控场合。控制系统可以根据生产的需要将水位分为多段来设定，并分段显示，当水位为最低限时自动启动水泵加水，水位到达设定值时发出报警，并停泵；操作人员可通过确认按钮解除报警信号，系统具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。关键词：PLC，位置，控制，送水系统IIThe Design of Water Delivery System by PLC ControlledABSTRACTThe main content of this design is the Programmable Logic Controller(PLC) control the running of water delivery. The key part is electrical control. The major intention is to figure out some matters which exist in the system of water delivery automotively at present; make ues of the hardware resource and software resourceof PLC in reason; and enhance the convenience and dependability of water delivery automotively and flexible operation;lessen input and output interfaces of PLC; take advantage of simplify control programs ofvarious commands sufficiently.It would be better to achieve control programs briefly,easy to comprehension,and have definite regularity,so as to fit different control requirements.Besides that,In the various areas of production,It is necessary to monitor water line of container,such as keeping gullet,keeping qutter,pond etc regularly. And it adopted traditional electric relay to control anciently, introduce too many hardware electrical equipments;undesirable reliability; and too low automatic degree. Many enterprises have already adopted advanced controllers to reform traditional ones at present.It has improved the reliability and autocontrol the degree of control system greatly,and provided more reliable safeguard of production for enterprises.This text introduce a method which uses PLC to monitor water line.Its configuration of electrocircuit is simple, a litter of investment(intrinsic equipments are available to reform).Monitor system not only has supernal automatic degree,but also have the function of modification online,;strong flexibility,and fit monitor site of different water line.control system devide water line into several degrees based on the necessary of production and display them separately.when comes to the lowest line,it will startup water pump to water automatically.If the line is close to setting record,it will give a alarm and stop the water pump at one time.The operators release alarm signal by pressing confirm button.System has two control ways:self-action and manual operation,and sets trial function.IIIKEY WORDS: PLC, Location, Controll, Water Delivery SystemIV目 录前 言 .1第 1 章 PLC 的概述 .21.1. PLC 的简介 .21.1.1 可编程控制器的产生 .21.1.2 可编程控制器的特点 .31.1.3 PLC 的基本结构 .4第 2 章 硬件设计 .82.1 PLC 类型的简介和选择 .82.2 确定型号 FX1N60MR .112.3 FX1N 所具有优越性能 .112.4. 电路设计 .132.4.1 输入电路设计 .142.4.2 输出电路设计 .152.5 接线图及选型 .162.5.1 I/O 接线图 .16第 3 章 软件设计 .183.1 PLC 自动送水储水池设计 .193.1.1 数字量输入部分 .193.1.2 阀门设计 .203.2 水泵的设计 .273.2.1 开启水泵部分设计 .273.2.2 判断水位 .283.3 送水过程设计 .303.3.1 地址分配表 .303.3.2 控制要求 .31第 4 章 调试及抗干扰设计 .404.1 程序的模拟调试 .404.2 程序的现场调试 .40V4.3 系统调试 .414.3.1 调试过程 .414.3.2 调试结果 .414.4 系统抗干扰设计 .424.5 远离震动和冲击源 .42结 论 .43谢 辞 .44参考文献 .45外文资料翻译 .461前 言随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大。为了改变落后的生产状态,缓解日趋紧张的供求关系,我们研究就得开发多工步搬运机械手。进入 21 世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距，还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件。中华民族拥有5000 年的文明史，中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化。只要我们增强民族自信心，贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经过 15 年乃至更长时间坚韧不拔的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。在对外开放条件下推进社会主义现代化建设，必须认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成果。但是，必须清醒地看到，只引进而不注重技术的消化吸收和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉大与世界先进水平的差距。总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建设的各个方面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。我国科学技术发展的总体目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特色国家创新体系。2第 1 章 PLC 的概述1.1. PLC 的简介可编程控制器是在传统顺序控制器的基础上引入微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的新型工业控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，即替代继电器、接触器为主的各种顺序控制，因此称它为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）.随着技术的发展，国外一些厂家采用微处理（Microprocessor）作为中央处理单元，使其功能大大增强。现在的 PLC 不仅具有逻辑运算功能，还具有算术计算、模拟量处理和通信联网等功能，PLC 这一名称已不能准确反映它的特性。1980 年美国电气制造商协会（NEMA）将它命名为可编程控制器（Programmable Controller，PC） 。由于个人计算机（Personal Computer）也简称 PC，为避免混淆可编程控制器仍简称PLC。国际电工委员会（IEC）曾于 1982 年 11 月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985 年 1 月又颁发了第二稿，1987 年 2 月颁发了第三稿。草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ”1.1.1 可编程控制器的产生可编程序控制器问世于 1969 年。20 世纪 60 年代末期，当时美国的汽车制造工业非常发达，竞争也十分激烈。各生产厂家为适应市场需求不断更新汽车型号，这必然要求相应的加工生产线随之改变，整个继电接触器控制系统也就必须重新设计和配置。这样不但造成设备的极大浪费，而且新系统的接线系统也非常费时。在这种情况下，采用继电器控制就显出有过多的不足。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战，1986 年美国 Gennral Motors(GM)公司，为了适应产3品品种的不断更新、减少更换控制系统的费用和周期，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出 10 项招标指标：(1) 编程简单，可在现场修改程序(2) 维护方便，最好是插件式。(3) 可靠性高于继电器控制柜。(4) 体积小于继电器控制柜。(5) 可将数据直接送入管理计算机。(6) 在成本上可与继电器控制柜竞争。(7) 输入可以是交流 115V。(8) 输出为交流 115V、2A 以上，能直接驱动电磁阀等。(9) 在扩展使，原系统只需很小变更。(10)用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。这就是著名的 GM10 条。如果说各种电控制器、电子计算机技术的发展是可编程序控制器出现的物质基础，那么 GM10 条就是可编程控制器出现的直接原因。1.1.2 可编程控制器的特点与传统的继电器逻辑相比，PLC 具有以下优点：（1） 由于采用了大规模集成电路和计算机技术，因此可靠性高、逻辑功能强，而且体积小。（2） 在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC 无需增加硬件设备，利用微处理器及存储器的功能，就可以很容易地完成这些逻辑组合和运算，大大降低了控制成本。（3） 由于 PLC 采用软件编制程序来完成控制任务，所以随着要求的变更对程序进行修改显得非常方便，具有很好的柔性。继电器线路则是通过许多真正的“硬”继电器和它们之间硬接线达到的，要想改变控制功能，必须变更硬接线，重新配置，灵活性差。（4） 新一代 PLC 除了具有远程通信功能以及易于与计算机接口实现群控外，还可以通过附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂的控制功能，这是布线逻辑的继电器控制系统无法办到的。41.1.3 PLC 的基本结构PLC 基本构成是一样的，都采用计算机结构，如下图（1-1）所示，都以微处理器为核心，通过硬件和软件的共同作用实现其功能，PLC 主要有六部分组成：CPU（中央处理器） 、存储器、输入输出（I/O）接口电路、电源、外设接口、输入输出（I/O）扩展接口。图 1-1 PLC 基本结构1CPUCPU 是中央处理器（Central Processing Unit）的英文缩写。它是 PLC 的核心和控制指挥中心，主要由控制器、运算器、和寄存器组成，并集成在一块芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器、输出/输入接口电路相连接，完成信息传递、转换等。CPU 的主要功能有;接受输入信号并存入存储器，读出指令，执行指令并将结果输出，处理中断请求，准备下一条指令等。2存储器存储器主要用来存放系统程序、用户程序和数据。根据存储器在系统中的作用可将其分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序是对整个 PLC 系统进行调度、管理、监视及服务的程序，它控制和完成 PLC 的各种功能。3输出/输入接口电路输出/输入接口电路（I/O）是 PLC 与现场 I/O 设备相连接的部件。PLC 将输5入信号转换为 CPU 能够接受和处理的信号。(1) 输入接口电路 输入接口一般接受按钮开关、行程开关、传感器等的信号，电路如图（1-2）所示。图中只画出一个输入点的输入电路，各输入点所对应的输入电路大都相同。输入电路的电源有 3 种形式:一种是直流输入（DC12V 或 24V） ；另一种是交流输入（AC100120V 或 200240V） ，第三种是交直流输入（交直流 12V 或24V） 。图（1-2）中所示的就是直流 24V 的输入电路，虚线内为 PLC 的内部输入电路。图中 R1 为限流电阻，R2 和 C 构成滤波电路，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳内，构成光电耦合器，LED 发光二极管指示该点输入状态。输入接口电路不仅使外部电路与 PLC 内部电路实现光电隔离从而提高了 PLC 的抗干扰能力，而且实现了电平转换。图 1-2 输入接口电路（2）输出接口电路输出接口电路按照 PLC 的类型不同一般分为继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型 3 类。其中继电器输出型为有触点的输出方式，可用于直流或低频交流负载；晶体管输出型和晶闸管输出型都是无触点输出方式，前者适用于高速、小功率的直流负载，后者适用与高速大功率、交流负载。a.继电器输出型在继电器输出型中，继电器即作为开关器件，又作为隔离器件，电路图如图（1-3）所示。图中只画出一个输出点的输出电路，各输出点所对应的输出电路相同。电阻 R 和发光二极管 LED 用来显示该点输出状态，KA 为一小型直流继电器。当 PLC 输出接通信号时，内部电路使继电器线圈通电，继电器常开触点闭合使负载回路接通，同时 LED 点亮。根据负载要求可选用交流电源。一般负载电流不大于 2A，响应时间为 810ms,机械寿命大于 106次。6图 1-3 继电器电路图b.晶体管输出型在晶体管输出型中，输出回路的三极管工作在开关状态，电如图（1-4）所示,图中 R1 和发光二极管 LED 用来指示该点输出状态。当 PLC 输出接通信号时，内部电路通过光电耦合器使三极管 VT 导通，负载得电，同时发光二极管 LED 点亮，指示该点有输出，稳压管 VZ 用于输出端的过压保护。晶体管输出型要求带直流负载。由于是无触点输出，因此寿命长，响应速度快，响应时间小于 1ms，且其负载电流约为 0.5A。图 1-4 晶体管输出型电路c.晶闸管输出型在晶闸光输出型中，光控双向晶闸管为输出开关器件，电路如图（1-5）所示。每一个输出点都对应一个相同的输出电路。当 PLC 输出接通信号时，内部电路通过光电耦合器使双向晶闸管导通，负载得电，同时发光二极管 LED 点亮，表明该点有输出。电阻 R2 和电容 C 组成高频滤波电路，以减少高频信号干扰。双向晶闸管是交流大功率半导体器件，负载能力强，响应速度快（us 级） 。图 1-5 晶闸管输出型电路4 电源7PLC 一般采用 AC220V 电源，经整流、滤波、稳压后可变换成供 PLC 的 CPU、存储器等电路工作所需的直流电压，有的 PLC 也采用 DC24V 电源供电。为保证PLC 工作可靠，大都采用开关型稳压电源。有的 PLC 还向外部提供 24V 直流电源。5 外部设备接口外部设备接口是在主机外壳上与外部设备配接的插座，通过电缆线可配接编程器、计算机、打印机、EPROM 写入器、触摸屏等。编程器有简易编程器和智能图形编程器两种，用于编程、对系统作一些设定及监控 PLC 和 PLC 所控制系统的工作状况等。6 I/O 扩展接口I/O 扩展接口是用来扩展输入、输出点数的。当用户输入、输出点数通过主机的范围时，可通过 I/O 扩展接口与 I/O 扩展单元相接，以扩充 I/O 点数。A/D和 D/A 单元以及链接单元一般也通过该接口与主机连接。8第 2 章 硬件设计2.1 PLC 类型的简介和选择对于 PLC 的选择，我们必须考虑多方面的因素。例如输入、输出的最多点数；扫描速度；内存容量；指令条数；功能模块等。同时还要考虑其经济实用性以及工作环境对其的影响。目前 PLC 生产厂家的产品众多，型号规格也不统一，其分类也没有统一的标准，通常可有 3 种形式分类。1. 按结构形式分类根据结构形式不同 PLC 可分为整体式和模块式两种。（1）整体式整体式是把 PLC 得各个组成部分（I/O 接口电路、CPU、存储器等）安装在一块或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单一的整体。输入、输出接线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧，并有相应的发光二极管显示输入/输出状态。面板上留有编程器的插座、扩展单元的借口插座等。其特点是简单、紧凑、体积小、重量轻、价格较低。通常小型或者超小型 PLC 常采用这种结构。如松下电工的 FP1 型产品。整体式 PLC 的主机可通过扁平电缆与I/O 扩展单元、智能单元如（A/D、D/A 单元）等相连接。这类机适合于单机控制的场合。（2）模块式模块式是把 PLC 的各基本部分做成独立的模块，如 CPU 模块（包含存储器）输入模块、输出模块、电源模块等。其他各种智能单元和特殊单元也制成各自独立的模块。然后以搭积木的方式吧他们组装在一个具有标准尺寸并带有若干个插槽的机架内构成完整的系统。框架上有电源及开关，对整个系统供电。每个都弹性锁扣将模板固定在框架中。框架上有地址开关，以便系统识别。通常中型或大型 PLC 常采用这种结构。如松下电工的 FP3 型产品就采用了模块式结构。此种结构的 PLC 具有组装灵活、对现场的应变能力强、便于扩展和维修方便等优点，用户可以根据需要灵活方便地将各种功能模块及扩展单元（如 A/D、D/A 单元和各种智能单元等）插入机架底板的插槽中，以组合成不同功能的控制系统。92 按功能分类按 PLC 所具有的功能不同，可分为高、中、低三档。(1)低档机具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能。有些还有少量模拟量输入输出（即 A/D、D/A 转换） 、算术运算、数据传送、远程 I/O 和通信等功能。常用于开关量控制、定时/计数控制、顺序控制及少量模拟量控制等场合。由于其价格低廉、实用,是 PLC 中量大而面广的产品。(2)中档机除具有低档机的功能外，还有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送与比较、数制转换、子程序调用、远程 I/O 以及通过信联网等功能，有些还具有中断控制、PID 回路控制等功能。适用于既有开关量又有模拟量的较为复杂的控制系统，如过程控制、位置控制等。(3)高档机除了进一步增加以上功能外，还具有较强的数据处理、模拟调节、特殊功能的函数运算、监视、记录、打印等功能，以及更强的通信联网、中断控制、智能控制、过程控制等功能。可用于更大规模的过程控制系统，构成分布式控制系统，形成整个工厂的自动化网络。高档 PLC 因其外部设备配置齐全，可与计算机系统结为一体，可采用梯形图、流程图及高级语言等多种方式编程。它是集管理和控制与一体，实现工厂高度自动化的重要设备。3. 按 I/O 点数和程序容量分类PLC 按 I/O 点数和内存容量可分为超小型机、小型机、中型机和大型机 4 类。表 2-1 PLC 分类分类 I/O 点数 程序容量超小型机 2048 13K 字节以上4. I/O 寻址方式表 2-2 I/O 地址分配表10FX 系列 PLC 基于“基本功能、高速处理、便于使用”的研发理念，使其具有数据传送与比较，四则运算与逻辑运算、数据循环与移动等应用指令系统。除此之外，还具有输入输出刷新、中断、高速计数器比较指令、高速脉冲输出等告诉处理指令，以及在 SFS 控制方面，将机械控制的标准动作封装化的状态初始化指令等，使功能大大增加。FX 系列 PLC 在特殊控制方面不但具备模拟量输入输出控制，而且具有定位控制几 PID 系统控制。在通信方面，能够方便地与 PC 计算机链接实现数据交换与管理。品 种 型号 输入端型号 输出端型号C14 X0X7 Y0Y4,Y7C16 X0X7 Y0Y7C24 X0XF Y0Y7C40 X0XF,X10X17 YOYFC56 X0XF,X10X1F YOYF,Y10Y17控制单元C72X0XF,X10X1FX20X27Y0YF,Y10Y1F初级扩展单元E8 输入类型 X30X37 /X70X7F(WX7) Y70Y7F(WY7)I/O 链接单元X80X8F(WX8) Y80Y8F(WY8)通道 0 X90X9F(WX9) /通道 1 X1X10F(WX100) /通道 2 X11OX11F(WX110) /A/D 转换单元通道 3 X120X12F(WX120) /单元号 0 通道 0 / Y90Y9F(WY9)单元号 1 通道 1 / Y100Y10F(WY100)单元号 2 通道 0 / Y110Y11F(WY110)D/A 转换单元单元号 3 通道 1 / Y110Y11F(WY110)112.2 确定型号 FX1N60MR采用 PLC 系统与采用其它形式的控制系统相比较，力求具有较好的性价比，使用和维修方便；选用的 PLC 主机和配置、控制功能等必须能满足被控对象的各种控制要求；选用的 PLC 主机及配置必须是功能较强的新一代 PLC 机型，一般最好不要选用旧机型（若采用三菱公司的 PLC，则选 FX 系列，不选 F1 系列） 。同时还应当考虑将来工艺的变化和扩展，在满足确定的要求外，留有一定的余量；确保整个控制系统可靠。还要考虑大家对产品的熟悉程度，以及编程指令的易懂性。在此，我选用三菱 FX1N来做控制核心。FX 系列 PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC 产品。其中FX2 是近年推出的产品，FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列 PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构，如图 2-1。2.3 FX1N 所具有优越性能1. CPU处理速度达到了0.065us/基本指令；2. 晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令；3. 增强了通信的功能，其内置的编程口可以达到115.2kbps的高速通信，而且最多可以同时使用3个通信口（包括编程口在内） 。表2-3 FX1n性能规格图 2-1 PLC 三菱 FX1N12FX1n 性能规格项目 规格 备注运转控制方法 通过储存的程序周期运转I/O 控制方法 批次处理方法（当执行 END指令时） I/O 指令可以刷新运转处理时间 基本指令：0.55 至 0.7s应用指令：3.7 至几百 s编程语言 逻辑梯形图和指令清单 使用步进梯形图能生成 SFC类型程序程式容量 内置 8K 步 EEPROM 存储盒（FX1nEEPROM8L）可选指令数目基本顺序指令：27步进梯形指令：2应用指令：85最大可用 177 条应用指令，包括所有的变化I/O 配置 最大硬体 I/O 配置 128，依赖于用户的选择（最大软件可设定地址输入 128、输出 128）一般 384 点 M0 到 M383锁定 1152 点（子系统） M384 至 M1535辅助继电器（M 线圈） 特殊 256 点 M8000 至 8255一般 1000 点 S0 至 S999状态继电器（S 线圈）初始 10 点（子系统） S0 至 S9100 毫秒 范围：0 至 3276.7 秒 200 T0 至 T19910 毫秒 范围：0 至 3276.7 秒 46 点 T200 至 T2451 毫秒 范围：0.001 至 32.767 秒 4点 T246 至 T249定时器 （T）100 毫秒积算 范围：0 至 3276.7 秒 6 点 T250 至 T255一般 范围：0 至 32767 数 16 点 C0 至 C15类型：16 位上计数器锁定 184 点（子系统）C16 至 C199类型：16 位上计数器一般 范围：1 至 32767 数 20 点 C200 至 C219类型：32 位双向计数器计数器（C）锁定 15 点（子系统） C220 至 C234类型：32 位双向计数器单相 C235 至 C238 4 点高速计数器（C）单相 c/w 起始，停止输范围：-2147483648+2147483648 数；选择多达 4 个单相计数器， C241、C242 和 C244 3 点13入双相 C246、C247 和 C249 3 点A/B 相组合计数频率不；大于5KHz.或选择一个比相或 A/B相计数器,组合；计数频率不大于 2KHz.注意所有的计数器都锁定。C251、C252 和 C254 3 点一般 128 点D0 至 D127类型：32 位元件的 16 位数据存储寄存器锁定 7872 点D128 至 D7999类型：32 位元件的 16 位数据存储寄存器文件 7000 点D100 至 D7999 通过 3 块 500程式步的参数设置类型：16 位数据寄存器外部调节 范围：0 至 255 2 点 数据从外部设置电位器移到寄存器；D8030 和 D8031特殊 256 点（包含 D8013、D8030T和 D8031） 从 D8000 至 D8255类型：16 位数据存储寄存器数据寄存器（D）变址 16 点 V 和 Z 类型：16 位数据寄存器用于 CALL 128 点 N0 至 P127指标（P） 用于中断 6 点 100*至 130*（上升触发*1，下降触发*0）嵌套层次 用于 MC 和 MRC 时 8 点 N0 至 N7十进位 K 16 位：-32768 至 3276832 位：-2147483648 至+2147483647常数十六进位 H 16 位：0000 至 FFFF32 位：00000000 至 FFFFFFFF2.4. 电路设计硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。PLC不仅要控制循环水泵的起、停，还要间接控制定压补水泵的起、停和报警输出。该系列PLC为模块化结构，系统配置灵活，功能强大，便于扩充，完全满足控制要求，数量型号配置如表2-1所示。表 2-4 系统 PLC 配置清单14序号 设备名称 规格型号 数量1 CPU 模块 TSX 57103 12 电源模块 PSY 2600 13 开关量输入模块 DEY 64D2K 44 开关量输出模块 DSY 32T2K 45 模拟量输入模块 AEY 1600 16 底板 TSX KEY8E 12.4.1 输入电路设计PLC 控制系统的输入电路设计:PLC 供电电源一般为 AC85240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1 隔离变压器等）;隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接 PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。PLC 输入电路电源一般应采用 DC 24V, 同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和 PLC 安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响 PLC 的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC 输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。具体接线方法如下图（2-2）开关量输入模块的选择:输入信号的类型及电压等级有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境。开关量输入模块的电压等级有：直流 5、12、24、48、60等；交流 110、220等。一般 5、12、24用于传输距离较近场合，如 5输入模块最远不得超过米。距离较远的应选用输入电压等级较高的。 15123123123412312310220110220133010134图 2-2 输入电路图2.4.2 输出电路设计PLC 控制系统的输出电路设计:依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短;如果 PLC 系统输出频率为每分钟 6 次以下，应首选继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。如果 PLC 输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对 PLC 的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护 PLC。当 PLC 扫描频率为 10 次/min 以下时，既可以采用继电器输出方式，也可以采用 PLC 输出驱动中间继电器或者固态继电器（SSR），再驱动负载。对于两个16重要输出量，不仅在 PLC 内部互锁，建议在 PLC 外部也进行硬件上的互锁，以加强 PLC 系统运行的安全性、可靠性。对于常见的 AC220V 交流开关类负载，例如交流接触器、电磁阀等，应该通过 DC24V 微小型中间继电器驱动，避免 PLC 的 DO 接点直接驱动，尽管 PLC 手册标称具有 AC220V 交流开关类负载驱动能力。电路图如图（2-3）图 2-3 输出电路接线图2.5 接线图及选型2.5.1 I/O 接线图4343121233024056203450611731320725312642011号呼叫按钮 0154启动送水车阀门 0065432号呼叫按钮 号呼叫按钮 号呼叫按钮 号呼叫按钮 启动送水车阀门 送水车停止按钮 送水车启动按钮 泵停止按钮 泵停止按钮 泵启动按钮 泵启动按钮 水池停止按钮 水池停止按钮 水 池停止按钮 水池停止按钮 水池启动按钮 水池启动按钮 水池启动按钮 水池启动按钮 停止启动 手动 原位 自动201090104321图 2-4 I/O 接线图18第 3 章 软件设计SWOPC-FXGP/WINC 为一个可以用于 FX 系列可编程控制器的编程软件，可在DOS/Windows 下运行。在 SWOPC-FXGP/WINC 中，可通过线路符号、列表语言及 SFC 符号来创建指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据。也可以创建顺控程序以及将其存储为文件，用打印机印出来。该程序在串行系统中可以与可编程控制器进行通信、文件传输、操作监控以及各种测试功能。安装好软件后，在桌面上自动生成 FXGP/WINC 图标，用鼠标双击图标即可打开该软件。在执行菜单命令【文件】下【退出】可退出编程软件。创建新文件，选择【文件】下【新文件】菜单项，或者按【Ctrl+N】键，在PLC 类型设置对话框中选择 PLC 类型，按确定即可，其操作界面如下图(3-1)。图 3.1 编程软件界面193.1 PLC 自动送水储水池设计用高低水位控制器控制注水阀，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱注水。水池的高/低水位信号也直接送给 PLC，作为高/低水位报警。共用三台水泵，供给各个需水电。对供水系统的基本要求是：(1) 两台泵根据恒压的要求，采取“先开先停”的原则接入和退出。(2) 两台泵启动时都要有软启动功能。(3) 要有完善的报警功能。(4) 对泵的操作要有手动的控制功能,手动在应急或检修时使用。控制系统结构如下图（3-2）所示:图 3-2 控制系统机构图3.1.1 数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮，停止按钮，水位选择开关，水位浮球按钮等输入点。具体的分配如表 3-1 和表 3-2 所示。表 3-1 输入地址分配输入地址 对应的外部设备S10 1#浮球S11 2#浮球S12 3#浮球S13 4#浮球X10 开 1#进水阀门X11 关 1#进水阀门X12 开 2#进水阀门X13 关 2#进水阀门X14 开 3#进水阀门20X15 关 3#进水阀门X16 开 4#进水阀门X17 关 4#进水阀门X20 1#阀门自动工作方式X21 1#阀门关状态信号X22 2#阀门自动工作方式X23 2#阀门关状态信号X24 3#阀门自动工作方式X25 3#阀门关状态信号X26 4#阀门自动工作方式X27 4#阀门关状态信号X30 1#水泵自动工作方式X31 2#水泵自动工作方式X32 手动开启水泵按钮X33 停止水泵按