工业水循环电控系统的PLC设计

摘要

工业水冷系统，不仅安全实用，并且水日勺吸热量大，被广泛应用于工业生产现

场；在国家越来越重视可持续性发展的今天，循环水的应用不仅仅令工厂节省了大

量的成本，并且在发展与环境方面做到了协调平衡啊作用，减少了资源的挥霍，减

少了污染。

老式日勺水循环控制系统不仅设计安装复杂，更重要日勺是由于设备的老化速度

快，可靠性较差，抗干扰能力不强，靠继电器线圈控制H勺回路检修不便，挥霍了宝

贵口勺生产时间。近年来流行的PLC控制回路处理了上述问题，不管从设计安装及可

靠性，还是抗干扰性都优于老式的控制系统。

本文提出了一种基于PLC日勺工业水循环的电控系统H勺处理方案，详细简介了

PLC发展及其特点，工艺流程的设计及其软件H勺设计。

关键词：水循环；电气控制；PLC；

目录

摘要..........................................

第一章绪论...................................

1.1PLC的概述............................

1.2PLC的产生和发展......................

1.3PLC的特点和应用技术..................

1.4老式控制电路与PLC控制电路的比较....

第二章电气图设计............................

2.1工业水循环的一般流程概述..............

2.2工艺流程规定..........................

2.3主电路的设计..........................

2.4控制检测电路的设计....................

2.5电气柜及控制台日勺安装接线..............

第三章程序设计...............................

3.1PLC程序设计及其梯形图................

3.2PLC程序代码..........................

3.3程序运行过程描述......................

第四章总结与展望............................

道谢..........................................

参照文献......................................

附件1主电路接线图...........................

附件2控制检测电路图........................

附件3电气布置图及电气装配图................

附件4PLC端口分派接线图...................

附件5PLC程序梯形图.......................

附件6电气元件明细表........................

第一章绪论

伴随工业的发展，人们越来越重视科学、稳定以及环境保护的生产生活方式；

上述生产方式有赖于生产机落日勺稳定高效的运行，高效日勺运行可以运用一定的技术

手段对设备进行改造到达目的，对应的，由于高效的生产方式，能量消耗的噌长必

然导致设备热能的I散失加剧，这些热能使得设备的内部部件老化程度加紧甚至故

障，那么对应日勺冷却系统也就应运而生了。

水冷以其卓越日勺散热效果以及其经济性而倍受青睐，不过在水资源日益缺乏的

今天，一次性日勺水冷无论从它的环境保护性以及其花费来说都不是好的选择，那

么，一种经济高效的水循环系统就满足上述规定。

目前的水循环系统已经得到了广泛的运用，从大的如核电站，钢铁机加工企业

到小的如电子，IT行业均有波及，这其中前者占有绝大部分的份额。近些年,国家

提HH、J节能减排的规定愈加速了高效环境保护的J水循环冷却系统FF、J发展，这方面1对

技术也越来越受重视。

在PLC尚未出现时候，老式H勺工业控制用的是继电器控制，这种控制电路有着

不可抗拒的不利原因：安装不便，检修不易，不经济，抗干扰能力差；PLC以其安

装以便，经济耐用，可靠性高，抗干扰能力强等长处在近些年发挥了重大的叫用，

不少厂家纷纷把此前啰嗦的线路改导致PLC控制。

因此，PLC及有关系统电路设计及运用对电气方向H勺大学生来讲是必冬日勺技

能，基于PLC的工'业水循环电控系统的设计不管从技术的角度还是从发展的潜力均

有着相称大的意义。

本篇论文从主电路的设计，控制检测电路的设计，电气设备的选择，PLC日勺控

制线路以及端口的分派和编程集中反应了工业水循环的电控系统的设计，调忒，运

用，从理论上描述了PLC控制水循环的运行机制，起到抛砖引玉的作用。

前面我们提到老式的电路的控制重要是以继电器构成的控制电路来到达目的，然

而,老式的控制电路有着不可抗拒日勺不利原因：安装不便，检修不易，不经济，抗干

扰能力差，与之相反，PLC长处在于安装以便，经济耐用，可靠性高，抗干扰能力

强等长处，理解两者日勺优劣就是本章的所要到达日勺目的。

1.1PLC的概述

PLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来，并逐渐发展成以微处

理器为关键，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装

置。目前，PLC已被广泛应用于多种生产机械和生产过程的自动控制中，成为最重

要、最普及、应用场所日勺工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱

（PLC、机器人、CAD'CAM）之一。

可编程序控制其定义如下:可编程序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。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储运算、

次序控制、定期、计数和算术运算、等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入

和输出，控制多种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都

应按易于与工'业系统联成一种整体，易于扩充其功能的原则设计。

定义强调了PLC应用于工业环境，必须具有很强的抗干扰能力、广泛日勺适应能

力和广阔的应用范围，这是区别于一般微机控制系统的重要特性。同步，也强调了

PLC用软件方式实现的“可编程”与老式控制装置中通过硬件或硬接线的变更来变

化程序有本质区别。

1.2PLC的产生和发展

在可编程序控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，

应用广泛。不过老式的电气控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难

等缺陷，尤其是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。

从1969年美国数字设备企业(DEC)根据美国通用汽车企业的规定，研制成功

了世界上第一台可编程序控制器，并在通用汽车企业日勺自动装配线上试用，获得很

好的效果，从此这项技术迅速发展起来。

初期时可编程序控制器仅有逻辑运算、定期、计数等功能，只是用来取代老式

日勺继电器，一般称为可编程序控制器(ProngrammableLogicController).伴随微电子

技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使

PLC不仅具有逻辑控制功能，还增长了算术运算、数据传送和数据处理等功能。

20世纪8()年代后来，伴随大规模、超大规模集成电路等微电子技术的发展，16

位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速的发展。PLC不仅控制功能增

强，同步可靠性提高，功耗、体积减小，成本减少，编程和故障检测愈加灵活以

便，并且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑

控制、过程控制、运动控制、数据处理和联网通信等功能H勺名符其实的多功能控制

器。

自从第一台PLC研制出现后来，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC,并

得到了迅速的发展。目前，世界上有20()多家PLC厂家，400多品种的JPLC产品，

按地区可提成美国、欧洲和日本等三个流派产品。各流派PLC都各具特色，如口本

重要发展中小型PLC,其小型PLC性能先进，构造紧凑，价格廉价，在国际市场上

占有重要地位。世界上著名的PLC生产厂家重要有美国A-B企业，GE企业，日本

的三菱电动机企业，欧姆龙企业，德国的AEG企业、西门子企业，法国的TE企业

等。

从近年的记录数据看，在世界范围内PLC产品的I产量、销量、用量高居工业控

制装置榜首，并且市场需求量一直以每年15%日勺比率上升。PLC已成为工业自动化

控制领域中占主导的控制装置。

1.3PLC的特点和应用技术

（一）PLC的特点

PLC技术之因此高速发展，除了工业自动化日勺客观需要外，重要是由于它具有

许多独特的长处。它很好日勺处理了工业领域中普遍关怀的可靠、安全、灵活、以

便、经济等问题。重要有如下特点：

1.可靠性高、抗干扰能力强

可靠性高、抗干扰能力强是PLC最重要日勺特点之一。PLC日勺平均无端障时间

可达儿十万个小时，之因此有这样高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬晔和软

件H勺抗干扰措施：

A.硬件方面I/O通道采用光电隔离，有效地克制了外部干扰源对PLC的影

响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从而消除或克制高频干扰；对PLC等

重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块

设置了连锁保护、自诊断电路等。

B.软件方面PLC采用的是扫描工作方式，减少了由于外界环境干扰引起故

障；在PLC系统程序中设有故障检测和自诊断程序，能对系统硬件电路等故障实现

检测和判断；当由外界干扰引起故障时，能立即将目前重要信息加以封存，严禁任

何不稳定的读写操作，一旦外界环境正常后，便可恢复到故障前的状态，继续本来

的工作。

2.编程简朴、使用以便

目前，大多数日勺PLC采用的编程语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面

向顾客的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，形象、直观，不需要掌握计算

机知识，很轻易让广大工程技术人员掌握。

3.功能完善、通用性强

现代PLC不仅具有逻辑运算、定期、计数、次序控制等功能，并且还具有

A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网等许多功能。同步，

由于PLC产品口勺系列化、模块化，有品种齐全的多种硬件装置供顾客选用，可以构

成满足多种规定的控制系统。

4.设计安装简朴、维护以便

由于PLC是用软件替代了老式电气控制系统日勺硬件，控制柜的设计、安装接

线工作量大为减少。PLC的顾客程序大部分可在试验室进行模拟调试，缩短了应用

设计和调试周期。在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小：并且

PLC具有很强的自诊断功能，假如出现故障，可根据PLC上H勺指示或编程器上提供

的故障信息，迅速查明原因，维修极为以便。

5.体积小、重量轻、能耗低

由于PLC采用了集成电路，其构造紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电

一体化H勺理想控制设备。

（二）PLC的应用领域

目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电

力、汽车、轻工、环境保护及文化娱乐等各行各业，伴随PLC性能价格比的不停提

高，其应用领域不停扩展。从应用类型看，PLC的应用大体可归纳为如下几种方

面：

1.开关量逻辑控制

运用PLC最基本的逻辑运算、定期、计数等功能实现逻辑控制，可以取代老

式的继电器控制，用于单机控制、多机控制、生产自动线控制等，例如：机床、注

塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应

用，也是PLC最广泛的应用领域。

2.运动控制

大多数PLC均有拖动步进机或伺服电动机H勺单轴或多轴位置控制模块。这一

功能广泛用于多种机械设备，如多种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。

3.过程控制

大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也

具有模拟量输入输出。因此PLC可实现模拟量控制，并且具有PID控制功能的PLC

可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理以及

闭环位置控制和速度控制等方面。

4.数据处理和通信联网

现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，如计算

机数值控制设备。

PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与其他智能设备之间的通

信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连的成网

络，以实现信息的互换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系

统，满足工厂自动化系统发展日勺需要。

1.4老式控制电路与PLC控制电路的比较

在老式的工业水循环系统中，系统欧J控制重要是以继电器为主日勺控制电路来到

达目的，然而，老式H勺控制电路有着不可抗拒的不利原因，从继电器的材料来看，继

电器的触点表面是由一层氧化层镀在上面，一般为银制，长期的碰撞和电弧温度的

灼烧熔化导致时常要去检修并伴伴随短路停机时发生，安全性和抗干扰性较差；同

步，继电器一旦用得太多，必然伴伴随导线线路的I连接增长，检查起来十分不便，

并且导线H勺发热导致电流的不稳定，对需要精确控制的系统带来了很大的不便。

由于PLC的引入使得上述口勺状况得以处理，通过端口的设置及编程使得继电器

为主所构成的控制回路可以以编程的形式得以处理，操作较为轻易，除主电路外，

只需要部分的检测和控制电路就可以到达控制目欧I，且软件自身拥有的辅助继电器

数量不受限制，体积较小安装以便，价格相对长期投入H勺继电器来说廉价且程序可

以改写，以便易行，检修轻易，抗干扰能力优于老式控制电路，是工厂自动控制的

发展趋势和方向。

第二章电气图设计

2.1工业水循环的一般流程概述

工业水循环系统中一股有一组水泵作为水循环的动力来源，通过叶片等把储水池

里的水打入水管，对要冷却日勺机器进行降温，降温过后日勺高温水在厂房上的冷却塔

上通过电机带动叶片进行降温，最终把降温后的I水排入储水池，循环使用，储水池

有一种进水管和一种出水管，进水是温度低的自然水，出水管排放储水池的水。

示意图如下:

图2.1工业水循环示意图

2.2工艺流程规定

根据论文规定一铝合金压铸厂拥有250kW晶闸管中频熔炼电炉两台及400〜

1600t铝合金压铸机数台，这些设备都要用水冷却，规定冷却水压力不应低于

0.25Mpa,温度不适宜高于35℃,为此配置一套循环水系统，3台离心式水泵流量

Q=5()m3/h,扬程H二32%电动机功率PN=7.5kW,用水量最大时开两台水泵就可满足生

产规定，这样可以在有1台水泵损坏需要修理时仍然能满负荷生产；lOOnWh玻璃钢

冷却水塔1座，其冷却风机的功率为3kW,夏季在风机运转时可使从设备返回的循

环水温度下降3c“5℃；冷却水塔下面的储水池约50m3。

水泵出口至生产车间日勺供水总管上除装设就地显示日勺数字式压力表外，丕装了

0〜().6Mpa压力传感器及pt100伯热电阻等，它们的数字控制仪安装在电气控制柜

上，当循环水的供水压力地于0.25Mpa或温度到达35℃以上时，发出报警信号，提

醒值班人员及时进行处理。

循环水系统设备欧J电气控制柜装在水泵房内，顾客还规定在生产车间也能对这些

设备进行操作，为此在车间里也安装了一只操作箱。由于储水池和水泵房均在室外

地下，平时无人职守，为防止水泵房内积水过多，在泵房一角设置了长X宽X深为

0.6mX0.6mX0.8m的集水坑，在控制柜上有指示灯及开关等，可以手动或自动

启、停潜水泵，将坑内积水排出。

系统采用温度、压力数字显示控制仪表各一套，温度仪表设置上限报警，压力仪

表设置下限报警，系统用一种报警铃和各一种显示灯作为报警系统。报警器应装在

维修人员口勺值班地点。

储水池由池子和注水管道及出水管道构成，注水管道上设一浮球阀，当水位低于

水位时注入水，当水位过高时关闭阀门，防止水位过高导致资源挥霍。出水管道有

一种阀门，当水温过高时防止停机做紧急使用，使水池口勺热水排放到下水道，水位

下降，入水管道内阀门打开补充温度较低的自来水；由于两个阀门不为电控故没在

设计图中画出。

2.3主电路的设计

主电路日勺构成重要是被控制日勺电机组件，任务是通过控制电路日勺作用完毕预定

的目的，主电路设计的好坏直接关系到整个系统H勺功能与否完整，所需要的动力与

否充足，反应与否敏捷等。

2.3.1主电路概述

主电路由工业三相交流380V电源构成主线路，MuM2,M3为型号同样［1勺离心

式水泵,流量Q=50m3/h,扬程H=32m,电动机功率PN=7.5kW,M4为一台功率为

3kW日勺电机作为冷却塔风机电机，M5为潜水泵电机，在主线路和各个支线路上设置

组合开关，熔断器和热继电器作为过热过载保护，保护电机和线路安全，同步安装接

触器，其线圈连在PLC上控制开机，由于所有电机为交流异步电机且功率不不小于

等于7.5kW且无特殊停车规定，因此选择直接启动，自由停车。

图2.2工业水循环主电路图

主电路器件参数设定

主电路的I器件参数确定如下:

I.电机的选择

3个水泵电功率为PN=7.5kW

查表可知使用Y-132S2-2系列的三项异步电机，PN=7.5kW,额定转速NN

=2900r/min,额定电压UN=380V,三角形接法，额定电流IN=15A,额定效率

限86.2%,功率因数cos3=0.88。

电机M4的电功率为PN=3kW,电机M5同样选挎电功率PN=3kWo

查表可知所选用的电机为Y-1328-6系列日勺三项异步电机，PN=3kW额定转速NN

=960r/min,额定电压UN=380V,三角形接法，额定电流IN=7.2A,额定效率

口二83%,功率因数cos6=0.76。

由于所有电机都是小容量电机。在一般电网容量下，7.5kW口勺电机都可以认为是

小容量电机，我们对与一切

PN<7.5kW(2-1)

的笼型异步电机一般都可以采用全压启动。

2.熔断器的选择

对于一台电动机的负载的短路保护:

熔体额之(L5~2.5)/电机额(2-2)

上式口勺系数视负载性质和启动方式不一样而选用；对轻载启动、启动次数少，时

间短或降压启动，取小值；对重载启动、启动频繁、启动时间长或全压启动时，取

大值。

对于多台电动机的短路保护：

/熠体额＞(1.5-2.5)/最大电机额+其余电动机的计算负荷电流(2-3)

熔断器选用时其电流应不小于熔体的额定电流。

故Mi,M2,M3日勺支路熔断器电流

/熔体额=2・5/电机额=2.5x15=37.5A

因此选择的熔断器型号为RL1,额定电压为交流380V,熔断器额定电流为

60A,熔体额定电流为40AH勺有填充料封闭螺栓式熔断器。

同理M4,M5的支路熔断器电流

/熔体颤=2.5/电机额=2.5x72=18A

因此选择的熔断器型号为RL2,额定电压为交流380V,熔断器额定电流为

25A,熔体额定电流为20A日勺有填充料封闭螺栓式熔断器。

主电路总的熔断器的选定电流

/熔偷尸2.5/坡大电机额十其他电动机日勺计算负荷电流

/熔体额=2.5X15+15+15+7.2+7.2=81.9A

因此选择日勺熔断器型号为RL1,额定电压为交流380V,熔断器额定电流为

100A,熔体额定电流为100A的有填充料封闭螺栓式熔断器。

3.刀开关的选择

由于电流比较小，因此选一般的刀开关HD17系列刀形隔离器，额定通断电流

200A,额定电压380V,3极。

4.热继电器依J选择

热继电器的额定电流应略不小于电动机日勺额定可流。

因此所选择H勺热继电器FRi,FR2,FR3的额定电流应当不小于电动机Mi,

M2,M3『、J电流值即15A«

因此FRi,FR2,FR3的型号选为JR16系列，额定电压为380V额定电流为20A

的热继电器。

同理FR4,FR5日勺额定电流应当不小于电动机M4,M5的额定电流即7.2A。

因此FR4,FR5日勺型号选为JR15系列，额定电压为380V额定电流为10A的热

继电器。

6.接触器的选择

一般状况下，接触器的主触点的额定电流应不小于等于负载或电动机的额定电

流，计算公式：

3

>nxio

(2-4)

式中：

1八主触点口勺额定电流

K：经验常数，一般取1〜1.4；

Pv：被控电动机额定功率；

加：被控电机额定电压；

因此Mi,M2,M3接触器的额定电流计算:

7.5x103

>=19.7A

1x380

M4,M5接触器额定电流计算:

>3xl()3

=7.9A

-1x380

接触器额定电压的重要根据主触点所控制的负载电路的额定电压来确定，因此

本次接触器时额定电压应当选用额定电压380V以上。

为了保证安全，一般接触器的线圈电压均选用较低日勺电压，如110V,127V,由

控制变压器供电。但假如控制电路简朴，所用的接触器较少，为了省去变压器，可

选用380V,220V电压。

我们查表得到，三菱的PLC承受的输出有2A左右的电流，而接触器的线圈的

动作电流只有几百毫安，因此一般可以稳定吸合。

综上，我们选用H勺接触器应当为：

3TB43型号，规定发热电流35A,380V额定工作电流22A,可控电动机功率为

11kW的交流接触器3个。

3TB40型号，规定发热电流22A,38OV额定工作电流9A,可控电动机功率为

4kW的交流接触器2个。

上述资料汇总见附件。

2.4控制检测电路的I设计

在一种控制系统中，检测控制电路是对系统所规定的环境参数进行检测并对其

发生的状况发出对应信号，提醒工作人员及时进行处理。

本论文日勺检测电路重要作用是用来检测水温、水压和潜水泵房日勺水位，由于潜

水泵水位检测和处理方式在PLC程序内实现，由开关SQi,SQ2完毕检测，构造简

朴，因此这里重要讲的是水温水压的检测，而控制电路的作用重要由PLC来实现，

一种控制系统的检测系统的好坏，直接关系到系统的精度和准度。

检测电路概述

控制电路电源来自主电路其中2相由变压器转换而成，内接一种电源灯泡安装

于控制台上以便观测控制检测电路与否通电，当主电路电机运行之时，对应的接触

器带动显示仪表开始工作，面板分别都装在控制台上便于观测，仪表WPi上装一-热

电阻和一电流继电涔KAi,当水管内日勺温度到达指定温度时，线圈得电，使得对应日勺

触点动作，仪表WP2上装有一压力传感器和电流继电器KA2,当水管内压力不不小

于预定点时线圈得电，对应触点动作。

74

图2.3工业水循环控制检测电路

检测电路元件参数设定

参数设定如下:

1.变压器的选择

显然，我们选H勺变压器为380：220的变压器

因此KH勺取值为:

aon

K=二—=1.7(2-5)

220

简朴的变压器可以自行绕制也可购置，绕制措施不再详细阐明。

2.仪表

由于各个厂家生产的仪表使用措施在阐明书上，因此必须根据仪表的阐明书进

行选购和调试，同样时状况还出现于热电阻和压力传感器的J选择，仪表日勺选择要根

据1.输入电压日勺大小，这里我们为220V日勺交流电。2.输出的方式，这里我们选择

电流输出，以便配合电流继电器日勺线圈。详细型号根据厂家选择。

必须注意的是仪表的型号一般相似。

通过调查，我选择的仪表为成都怡腾自动化ES6数显仪，型号为ES6/A-

HRTA1B0E和ES6/A-HRTA1B0I,误差不不小于0.5%F.S,并具有调教、数字滤波

功能，输入信号类型：万能输入，通过设定选择；合用于电压、电流、热电阻、热

电偶信号，电源为220VAC功耗不不小于7VAo输入信号包括：热电阻（PUOO、

Pt1000）,测温范围为-200.00℃-500.00℃：热电偶（K、S、E、T）,辨别

力为0.1℃；直流电流：直流电压：直流mV。电流输出（4~20）mA、（0-10）mA

或（0-20）mA。

3.电流继电器

这里的继电器的电流根据仪表输出日勺电流选择参数，我们选择型号为D10系列

的继电器，即到了我们所设定的电流10mA左右，继电器就动作，详细调试中根据不

一样状况调整。

技术规定为，动作电流的平均误差不应当不小于5%,继电器向额定电压为

220V交流或以上。

4.热电阻及传感器的选择

根据论文规定，热电阻选择为Pt100欧I热电偶，传感涔选择为成都怡腾自动化

FD81151DR/3051DR微差压变送器，测量范围为差压0-1.5kPa

5.指示灯的选择

无特殊规定,选用AD1-30/31额定电压为22OV,电源种类为AC50Hz，灯头型号为XZ8-

1WE10/13,颜色为无色透明指示灯。

2.4.3PLC电路的设计及端口分派

对与一种PLC的控制电路，对的的端口分派和接线连接关系着控制程序能否按

照预定日勺环节运行，错误的分派和接线会使PLC无法识别器件，甚至导致程序出现

致命错误，导致不必要的损失。

不一样的厂家、不一样系列的PLC,其端口H勺编号和接线措施，及其程序语言

虽然大同小异，但只有按照使用手册对PLC进行对的口勺编程才能使得PLC正常工

作。

我们在这里选择PLC为三菱的FX0N系列H勺型号为FX0N-60MR-001,继电器输

出，输入点数36,输出点数24。

84AC220V85

HLK

-0--86

x0

YO

x1

x2Y1

丫2

x3

丫3

x4

xY4

5

x丫

65

丫6

x7

Y7

x10

x11FY10

x12XY11

0Y12

X13

NY13

X14—

Y14

X156

Y15

X160

Y16

Y17M

X20RY17

—

X21Y2Q

0

Y21

X220

Y22

X231HA

X24

X25COMO

X26COM1

X27COM2

Y3COM3

0

Y3

1COM4

X

32COM5

X33COM6

X34

X35

X36

C0M

图2.4三菱FX0N-60MR-0()1PLC控制线路接线图

图2.4表达为一三菱的FX0N-60MR-001型号PLC控制输入输出图，其端口分

派如表2.1所示。

表2.1PLC端口分派表

元件端口安装位置作用描述

SBHX0控制台控制台停止Ml按钮

SB21XI水泵房水泵房停止Ml按钮

SB12X2控制台控制台启动Ml按钮

SB22X3水泵房水泵房启动Ml按钮

FR1X4电气柜Ml热继电器触点

SB13X5控制台控制台停止M2按钮

SB23X6水泵房水泵房停止M2按钮

SB14X7控制台控制台启动M2按钮

SB24X10水泵房水泵房启动M2按钮

FR2Xll电气柜M2热继电器触点

SB15X12控制台控制台停止M3按钮

SB25X13水泵房水泵房停止M3按钮

SB16X14控制台控制台启动M3按钮

SB26X15水泵房水泵房启动M3按钮

FR3X16电气柜M3热继电器触点

SB17X17控制台控制台停止M4按钮

SB27X2O水泵房水泵房停止M4按钮

SB18X21控制台控制台启动M4按钮

SB28X22水泵房水泵房启动M4按钮

FR4X23电气柜M4热继电器触点

SQ1X24集水坑卜限水位浮球开关

SQ2X25集水坑下限水位浮球开关

SB19X26控制台控制M5停止按钮

SB20X27控制台控制M5启动按钮

FR5X3O电气柜M5热继电器触点

SB29X31控制台温度压力报警系统试验按钮

SB30X32控制台温度压力报警系统消音按纽

KAIX33电气柜水温报警系统线圈触点

KA2X34电气柜水压报警系统线圈触点

SAX35控制台潜水泵自动派水挡位

SAX36控制台潜水泵手动排水挡位

HL11YO控制台Ml运行指示灯

HL2IY1水泵房Ml运行指示灯

HL12Y2控制台M2运行指示灯

HL22Y3水泵房M2运行指示灯

HL13Y4控制台M3运行指示灯

HL23Y5水泵房M3运行指示灯

HL14Y6控制台M4运行指示灯

表2.1PLC端口分派表

元件端口安装位置作用描述

HL24Y7水泵房M4运行指示灯

HLI6Y10控制台集水坑上限水位指示灯

HL17Y11控制台集水坑下限水位指示灯

KMIY12电气柜线圈，得电控制对应触点动作

KM2Y13电气柜同上

KM3Y14电气柜同_L

KM4Y15电气柜同上

KM5Y16电气柜同上

HLI5Y17控制台潜水泵运行指示灯

HL1Y20控制台水温超标指示灯

HL2Y21控制台水压低指示灯

HAY22控制台水温水压报警

COMCOMPLC自带

COMO~6COMO-6同上

以上按钮的型号，指示灯型号，及电铃型号在见附件。

2.5电气柜及控制台的安装接线

电气柜与控制台的安排与否合理有助于工作的高效率展开，由于图片内容比较

复杂，这里只列举控制台日勺接线图和布置图，其他电气接线图和布置图在附碑中列

出。

电器元件的布置应当满足如下原则:

①体积大日勺和较重的元件应安装在电落板日勺下面，发热元件应安装在电器板的

上面；

②强电与弱电分开应注意弱电屏蔽，防止外界干扰；

③需要常常维护、检修、调整的电器元件安装位置不适宜过高或过低；

④电器元件日勺布置应考虑整洁、美观；

⑤多种电器元件H勺布置不适宜过密，要有一定时间距。

在安装接线的时候就要严格按照画口勺位置和数字进行对应的接线，务必防止错

误的接线，导致短路或者器件时不正常运行，图2.5为控制台的电气布置图，图2.6

为控制台的电气接线图。

H心HK

HBL力®

snssR3

sB

130

B1*回

sss6

1L125

国

HHH3

L.

LS.

国

sAsBsBHH7

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A

H

图2.5控制台日勺电气布置图

图2.6控制台的I电气接线图

第三章程序设计

文章上一章节已经对PLC进行了I/O口分派，下面是对PLC进行程序设计，以

便让机器按照我们但愿的环节进行工作。

3.1PLC程序设计及其梯形图

梯形图作为PLC程序的一种描述形式，有直观，适合电气工程领域的人识别的

特点，因此程序的论述由下面的梯形图开始，先给读者一种直观的印象。

3.1.1水泵及冷却塔风机运行

由于运行机制一致，因此水泵和冷却塔风机的程序基本一致，其运行机制为按

下对应的启动按钮后控制电机口勺接触器线圈得电，电机开始运行，当停止按纽按下

时，对应的线圈失电，电机停车。下面列出Mi的梯形图，详细日勺程序论述我们在第

3节进行讲解。

图3.1水泵Mi梯形图

潜水泵的运行

潜水泵由于分自动控制和手动控制，因此，首先它就要有个控制按钮SA使得

它可以在两者之间切换，当它自动运行之时规定当上限水位抵达的时候自动启动水

泵，即和上述电机同样令管理这个泵的接触器线圈得电，对应日勺触点得电使电机【：

作进行排水，同步控制台日勺指示灯给工作人员对应的信息；同理，手动运行时，规

定同一般水泵同样正常控制电机工作，其程序如下，详细程序论述在第3节。

图3.2潜水泵Ms梯形图

报警系统的运行

报警系统H勺运行机制是当水温水压到达预定值时，控制显示仪表发出电流信号

使得对应的继电器线圈得电，对应继电器触点动作使得其控制的警报显示灯发光且

发出警报，使工作人员可以迅速地得到信息，及时处理。本报警系统比较简易，设

有试验和消音功能，其程序如下，详细程序论述详见第3节:

图3.3报警系统梯形图

3.2PLC程序代码

PLC程序代码根据梯形图编写，完整梯形图详见附件。

程序语言为三菱PLC语言，参照程序如下：

电机Mi,M2,M3,M4：

LDX2/建立一种块同步建立常开X2

ORX3/并上一种常开X3

ORMl/并上辅助继电潜常开触点Ml

ANDX0/串上常开XO

ANDXI/串上常开XI

ANDX4/串上常开X4

OUTMl/输出辅助继电器线圈Ml

LDM1/建立一种块建立常开Ml

OUTYO/输出Y0

OUTY1/输出Y1

OUTY12/输出Y12甩机Ml控制结束

LDX7/建立一种块同步建立常开X7

ORX10/并上一种常开X10

ORM2/并上辅助继电器常开触点M2

ANDX5/串上常开X5

ANDX6/串上常开X6

ANDX13/串上常开X13

OUTM2/输出辅助继电器线圈M2

LDM2/建立一种块建立常开M2

OUTY2/输出Y2

OUTY3/输出Y3

OUTY13/输出Y13电机M2控制结束

LDX14/建立一种块同步建立常开X14

ORX15/并上一种常开X15

ORM3/并上辅助继电器常开触点M3

ANDX12/串上常开X12

ANDX13/串上常开X13

ANDX16/串上常开X16

OUTM3/输出辅助继电器线圈M3

LDM3/建立一种块建立常开M3

OUTY4/输出Y4

OUTY5/输出Y5

OUTY14/输出Y14电机M3控制结束

LDX21/建立一种块并建立常开X21

ORX22/并上常开X22

ORM4/并上辅助继电器常开触点M4

ANDX17/串上常开X17

ANDX20/串上常开X20

ANDX23/串上常开X23

0UTM4/输出辅助继电器线圈M4

LDM4/建立一种块建立常开M4

OUTY6/输出Y6

OUTY7/输出Y7

OUTY15/输出Y15电机M4控制结束

水泵与冷却塔风机程序流程图如图3.4。

图3.4水泵与冷却塔风机程序流程示意图

如流程图3.4所示，水泵和冷却塔风机日勺程序流程是按下开始按钮电机运行，电

机过热或按下停止按钮时停止，整个过程都是由PLC内部辅助继电器和线圈控制，

详细的PLC程序运行论述见第3节。

潜水泵的程序：

LDX24

0UTM5

LDX25

OUTM6/设置限位开关辅助继电器线圈

LDM5

OUTY10

LDM6

OUTY11/输出限位欧|指示灯

LDM5

0RM7

ANDM6

ANDX30

0UTM7/自动排水程序段结束

LDX27

0RM8

ANDX26

ANDX30

OUTM8/手动排水程序段结束

LDM7

ANDX35

LDM8

ANDX36

ORB

OUTY16

OUTY17/电机M5控制结束

如程序流程图3.5所示,潜水泵口勺程序流程和水泵与冷却塔风机相似，不一样口勺

在于其自动运行时的流程如图3.6,它是通过上下水位控制，当水位到达上限的时

候，电机启动并开始排水，当水排到下限水位的J时候，电机停止，当电机过热的I时

候，电机强制停止，详细的PLC程序运行论述见第3节。

图3.5潜水泵手动控制程序流程示意图图3.6潜水泵自动控制程序流程示意图

报警系统日勺程疗::

LDX31

OUTY20

OUTY2I

OUTY22/报警系统试验功能

LDX33

OUTM9

OUTY20/报警系统之压力灯亮

LDX34

OUTM1()

OUTY21/报警系统之水温灯亮

LDM9

ORM10

OUTM11

LDX32

ORM12

ANDMI1

OUTM12

LDM11

ANIM12

OUTY22/报警系统警铃声响带消音按钮

如程序流程图3.6所示，整个报警系统由试验和正式运行两部分构成，当试验开

始时，整个报警系统的电铃及水温，压力灯都开始工作，当水温超标或者压力不够

时，对应时灯开始工作，同步铃声响起，当状况排除之时，灯光熄灭，铃声停止。

详细的PLC程序运行论述见第3节。

图3.6报警系统程序流程示意图

3.3程序运行过程描述

尤其阐明，由于设计以便需要，部份停止按钮的实际设计为常闭，故程序里时代

表停止日勺语句为常开。

3.3.1水泵及冷却塔风机程序描述

Mi的运作：当按下SB12或者SB22的时候，PLC对应口勺X2或X3得电闭合，

PLC内部辅助继电器线圈Ml得电，支路Ml常开触点得电闭合，形成一种自锁状

态，Ml线圈一直得电。语句第二句由于线圈Ml得电，对应时常开触点Ml一直闭

合，输出YO,Yl,Y12,即对应日勺HLii,HL21,KMi得电，这时控制台的HLn,

HL21发光，接触器线圈KMi得电，主电路的触点得电闭合，电机Mi得电运行，控

制检测电路的I触点闭合，使仪表开始工作，开始测量水温水压。

当按下SB”或者SB21H勺时候，PLC对应的X0或XI失电，本来闭合日勺X0或

XI变断开，辅助继电器Ml线