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恒压供水系统的PLC控制【毕业设计】中文摘要本文介绍了恒压供水的基本原理以及系统构成的基础，说明了可编程控制器PLC）在恒压供水系统中所担任的角色。从系统的整体设计方案和实际需求分析开始，紧密的联系实际生活的需要，力求做到使系统运行稳定，操作简便，解决实际中问题，保证供水安全、快捷、可靠。恒压供水保证了供水质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。以方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水的障碍；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压无塔供水系统包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制——即双恒压系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。关键字:PLC；恒压供水；变频器ABSTRACTThistexthasintroducedthebasicprinciplethatconstantvoltagesupplieswaterandfoundationthatthesystemform,havestatedtheroleservedasoftheprogrammablecontroller(PLCinthewater-supplysystemofconstantvoltage.Sincethewholedesignplanofthesystemandactualdemandareanalysed,theneedofcloselifeofintergratingwithpractice,makeeveryefforttomakesuretomakethesystemrunsteadily,easyandsimpletohandle,solveandhittheproblemactually,guaranteetosupplywaterofthesecurity,swift,reliable.Constantvoltagehassuppliedwaterandguaranteedtosupportthewaterqualityamount,thecontrolsystemtakingPLCashostcomputerhasenrichedthesystematiccontrolfunction,haveimprovedsystematicdependabilityKeywords:PLC(programmablecontrollerConstantvoltagesupplieswaterFrequencyconverter目录第一章恒压供水原理及工艺51.1工艺要求51.2系统的组成和基本工作原理5第二章PLC概述62.1PLC的组成62.1.1PLC的输入62.1.2PLC的输出62.1.3PLC的定义62.1.4PLC的特点72.1.5PLC的性能指标72.1.6PLC的分类72.2PLC工作原理82.2.1循环扫描82.2.2I/O响应时间82.2.3PLC中的存储器82.3PLC的编程语言92.3.1PLC的编程结构功能图92.3.2梯形图编程语言92.4PLC的分类102.4.1按I/O点数容量分类102.4.2按结构形式分112.5PLC与继电器控制系统的区别112.6PLC控制系统的结构122.6.1单机控制系统122.6.2集中控制系统122.6.3分散控制系统122.7PLC网络及特点132.7.1网络概述 。132.7.2网络控制系统PLC的影响13第三章系统硬件设计143.1恒压供水系统的基本构成143.2系统控制要求153.3控制系统的I/O点及地址分配153.4系统选型163.5PLC模拟量控制单元的配置以及应用173.5.1校准及配置173.5.2EM235工作程序编制173.5.3电气控制系统原理图17第四章系统程序设计194.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量控制管理194.2程序的结果以及程序功能的实现19参考文献28致谢28第一章恒压供水原理及工艺1.1工艺要求对三泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：1）生活供水时，系统应底恒压值运行，消防供水时系统应高恒压值运行；2）三台泵根据恒压的需要，采用“先开先停”的原则介入和退出；3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过3H，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长；4）三台泵在启动时要又软启动功能；1.2系统的组成和基本工作原理以一个三泵生活/消防双恒压无塔供水系统为例来说明其工艺过程，市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀TV1，它们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高/低水位信号也直接送给PLC，作为底水位报警用。为了保障供水的持续性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活用水的恒压状态生活用水底恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台泵共消防用水使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态消防用水高恒压值）下进行。火灾结束后三台泵再改为生活供水使用。第二章PLC概述2.1PLC的组成2.1.1PLC的输入通过对继电器控制特点的介绍和最初通用汽车公司提出的要求分析。PLC要想取代继电器控制，首先要解决外部设备的直接输入问题。因为当时主要集中在开关量控制，也就是开关量触点的开闭状态）如何直接接入PLC并被PLC所识别，对此就需要解决以下几个问题：有源接入，无源接入，绝缘问题，隔离问题和互相干扰问题。2.1.2PLC的输出输出问题主要是接点的驱动能力问题，或者说是带负载能力和输出方式的问题。输出动作次数的限制，是保证PLC的输出接点能否驱动接触器、电磁阀这样的控制执行元器件的问题至少要能直接驱动中间继电器。2.1.3PLC的定义最初，可编程逻辑控制器ProgrammableLogicController）简称PLC。只能进行计数、定时及开关量的逻辑控制。1987年2月，国际电工委员会IEC）对可编程控制器的定义是：可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向拥护的指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。2.1.4PLC的特点1）可靠性高。在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用EPROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。2）控制功能强。PLC采用的CPU一般是具有较强位处理功能的为处理机，为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能，可以采用双CPU的运行方式，使其功能得到极大的增强。3）体积小、重量轻、功耗底。4）性价比高。5）模块化结构，扩展能力强。根据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC可用于控制从几个I/O点到几百个I/O点的控制系统。6）维修方便，功能更灵活。程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。2.1.5PLC的性能指标1）存储容量这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型PLC的存储容量变化范围一般为2KB~~2MB。2）I/O点数I/O点数，即PLC面板上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可以连接的I/O器件就越多，控制规模就越大。它是衡量PLC性能的重要指标之一。3）指令的多少她是衡量PLC能力强弱的标志，决定了PLC的处理能力、控制能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂控制的能力。4）内部寄存器的配置和容量它直接对用户编制程序提供支持，对PLC指令的执行速度及可完成的功能提供直接的支持。5）扩展能力扩展能力包括I/O点数的扩展和PLC功能的扩展两方面的内容。6）特殊功能单元特殊功能单元种类多，也可以说PLC的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊控制连网等功能。2.1.6PLC的分类不同的分类标准会造成不同的分类结果，PLC常用的分类方式有如下两种。按其I/O点数一般分为微型32点以下）、小型128点以下）、中型1024点以下）、大型2048点以下）、超大型从2048点以上可达8192点以上）5种。按结构可分为箱体式、模块式和平板式3种。2.2PLC工作原理2.2.1循环扫描CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通讯请求、执行CPU自诊断测试及写输出等等内容。循环扫描有如下特点：1）扫描周期周而复始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。2）输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CPU采用集中输入的控制思想，只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。3）对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。4）各个电路和不同的扫描阶段会造成输入和输出的延迟，这是PLC的主要缺点。在读输入阶段，CPU对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段，CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序，同时将执行结果写入输出映象寄存器。在程序执行期间，即使输入端子状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变——输入端子状态变化只能在下一个周期的输入阶段才被集中读入。2.2.2I/O响应时间因为PLC采用循环扫描的工作方式，而且对输入和输出信号只在每个扫描周期的固定时间集中输入/输出，所以必然会产生输出信号相对输入信号滞后的现象。扫描周期越长，滞后现象越严重。响应时间由输入延迟、输出延迟和程序执行时间部分决定。1）PLC输入电路设置了滤波器，滤波器的常数越大，对输入信号的延迟作用越强。输入延迟是由硬件决定的，有的PLC滤波器时间常数可调。2）从输出锁存器到输出端子所经历的时间称为输出延迟，对于不同的输出形式，其值大小不同。它也是由硬件决定的，对于不同信号的PLC可以通过查表得到。3）程序执行时间主要由程序长短来决定，对于一个实际的控制程序，编程人员须对此进行现场测算，使PLC的响应时间控制在系统允许的范围内。2.2.3PLC中的存储器PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。1）系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更改其内容。2）用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。3）用来存储工作数据的区域称为工作数据区。2.3PLC的编程语言PLC的硬件系统中，与PLC的编程应用关系最直接的要算数据存储器。计算机运行处理的是数据，数据存储在存储区中，找到待处理的数据一定要知道数据的存储地址。PLC和其他的计算机一样，为了使用方便，数据存储器都作了分区，为了每个存储单元编排了地址，并且经机内系统程序为每个存储单元赋予了不同的功能，形成了专用的存储元件。这就是前面提到过的编程的“软”元件。为了理解方便，PLC的编程元件用“继电器”命名，认为它们象继电器一样具有线圈以及触点，并且线圈得电，触点动作。当然这个线圈和触点只是假象，所谓线圈得电不过是存储单元置1，线圈失电，不过就是存储单元置0，也正因为如此，我们称之为“软”元件。但是这种“软”继电器也有个突出的好处，可以认为它们具有无数多对动合动断触点，因此每取用一次它的触点，不过是读一次它的存