基于plc的水塔水位自動控制設(shè)計

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

I第

1

章

緒論.........................................................

11.1

選題的背景與意義

..............................................

11.2

可編程邏輯控制器簡述

..........................................

1第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計

................................................

22.1

水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計

..........................................

22.2

水塔水位控制系統(tǒng)基本工作原理

..................................

32.3

水塔水位控制系統(tǒng)主電路設(shè)計

....................................

4第

3

章

系統(tǒng)硬件設(shè)計

.................................................

53.1

硬件選型

.....................................................

53.1.1

PLC

的選擇

...............................................

53.1.2

水泵的選擇

...............................................

63.1.3

液位開關(guān)的選擇

...........................................

63.1.4

電氣保護器件選擇

.........................................

73.2

I/O

口的分配及

PLC

外圍接線

....................................

8第

4

章

軟件設(shè)計

....................................................

12第

5

章

仿真........................................................

14結(jié)論...............................................................

18參考文獻...........................................................

19附錄...............................................................

20目前，大量的高位生活用水和工作用水逐漸增多。因此，不少單位自建水塔儲水來解決高層樓房的用水問題。最初，大多用人工進行控制，由于人工無法每時每刻對水位進行準確的定位監(jiān)測，很難準確控制水泵的起停。要么水泵關(guān)停過早，造成水塔缺水；要么關(guān)停過晚，造成水塔溢出，浪費水資源，給用使用水位控制裝置使供水狀況有了改變，但常使用浮標或機械水位控制裝置，由于機械裝置的故障多，可靠性差，給維修帶來很大的麻煩。因此為更好的保證供水的穩(wěn)定性和可靠性，傳統(tǒng)的供水控制方法已難以滿足現(xiàn)在的要求。

心，對水塔水位自動控制系統(tǒng)的功能性進行了需求分析。主要實現(xiàn)方法是通過

就會發(fā)出危險報警的信號，最終實現(xiàn)對水塔水位的自動。

1.1

選題的背景與意義在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲水設(shè)備，由一級或二級水泵從地下市政水管補給。傳統(tǒng)的

根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字

給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中，常常會需要對容器中的液位（水位）進行自動控制。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同，精度不同。但其原理都大同小異。特別是在實際操作系統(tǒng)中，穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。因此

技術(shù)能很好的解決以上問題，使水位控制在要求的位置。1.2

可編程邏輯控制器簡述

區(qū)別，一般將可

/輸金、化工、能源、交通等各個行業(yè)。計算機在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程

靠性高、抗干擾能力強、編程方便、價格低、壽命長等特點。第2章 2.1

水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計

主備切換。

泵停止向水塔供水。等到水塔水位再次達到控制最低水位時系統(tǒng)再次重復(fù)這個過程。2.2

水塔水位控制系統(tǒng)基本工作原理

E-1E-4

信號啟動上限報警，提醒工作人員立即排除故障。

位高于水塔下限水位水泵繼續(xù)抽水給水塔。當(dāng)水塔液面高于水塔上限水位開關(guān)

工作人員立即排除故障。3）M都啟動。2.3

水塔水位控制系統(tǒng)主電路設(shè)計UVWN

水時同時啟動將水池中的水抽向水塔，并通過定時在兩水泵同時運行一段時間后停止其中一個水泵，通過這種工作方式可以在較大地減少用戶缺水的情況，提高了供水的可靠性及效率，同時停止的水泵作為繼續(xù)工作水泵的暗備用，在

用水泵,

又有效地防止因為備用電機長期不用發(fā)生銹堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象,

提高了設(shè)備的綜合利用率,

降低了維護費用，整個供水系統(tǒng)性能得到極大提高。2）

此外在水泵電機供電回路中通過熱繼電器及熔斷器設(shè)置必要的熱繼電保護及過電流保護，保護電機的同時減小電機故障的影響范圍。

3.1

硬件選型

3.1.1

PLC

的選擇

本系統(tǒng)為單體控制系統(tǒng)，對控制功能無特殊要求，同時本次設(shè)計所需輸入

3.1.2

水泵的選擇選擇水泵的一般原則為：1、2、3、4、抽水時消耗的能量較大，同時因兩水泵互為備用，故綜合考慮后將兩水泵電機

。水，流

。技

3.1.3

液位開關(guān)的選擇

閉合電路，根據(jù)流過的電流檢測可知液位控制的動作原理，是以所謂的導(dǎo)電性液體為控制對象的液位開關(guān)。進行檢測時，直接檢測液體的電極間電阻，根據(jù)

3.1.4

電氣保護器件選擇1、采用熔斷器熔體作為三相異步電動機的短路保護裝置，只有在熔體容選擇(如)，(如)，啟動時熔體不會燒斷，但在電動機運行中發(fā)生短路故障時，熔體起不到保護作(不)。,必選用熔體和熔斷器應(yīng)遵循電動機的啟動電流，因為熔斷器熔體電流應(yīng)大于

2、

3、

型號 品牌

額定電壓 執(zhí)行標準

額定電流證書認證

3.2

I/O

口的分配及

PLC

外圍接線

3、水位指示

報警指示

10

啟動按鈕

SB1X0

SB2手動操作旋鈕

停止按鈕SC1-1

X1X2

Y0

KM1KM2

自動操作旋

SC1-2

X3

Y1鈕水池開關(guān)

S1S2

X4X5

Y10

KA2

電磁閥繼電器信號

S3

X6S4

X7

Y16

KM3水塔開關(guān)

S5

X10信號

S6

X11

COM1

KM4泵手動旋鈕電磁閥手動旋鈕

SC2SC3SC4

X12X13X14

Y17Y20

KM5

KA1電機熱保護旋鈕SC5

X15X16

Y21

KM6報警確認旋鈕

COM

~~LN

220V

11通過系統(tǒng)設(shè)計要求，得出水塔水位控制系統(tǒng)流程圖如下所示：

126個

若為手動操作，則由工作人員由控制按鈕自行選擇兩個水泵電機以及電磁閥的開啟與關(guān)閉，當(dāng)其中一個電機出現(xiàn)故障時工作人員可方便地自行切換電機。若選擇自動操作，則水池為液位低于水池下限位時，電磁閥打開，開始往

路的切換，電機全壓運行向水塔供水，當(dāng)水池的液位超過水池上限液位時，水

，電，同，若

同時時時檢測水塔超上限液位開關(guān)是否有信號輸入，若有，則啟動水塔水位超直至水池水位低于下限或者水塔水位高于上限，若水泵因水池水位低于下限而停止，則在自動工作的模式下重復(fù)以上工作過程直到水泵因水塔水位高于上限而停止，至此系統(tǒng)的整個工作過程結(jié)束。13

版與仿真軟件

對程序的各個部分進行了仿真及調(diào)試結(jié)果如下:1）

常閉觸點斷開。2）

本水塔水位自動控制系統(tǒng)考慮到會發(fā)生故障，故設(shè)置了手動控制，此程序

143）

示工作人員處理故障。4）

15

以便于控制。5）

人員處理。6）

，水

，如

作人員處理。16

本次設(shè)計選用的水泵額定功率大，初始運行時的起動電流較大，故在主電

，當(dāng)，水

通過以上各部分的仿真及調(diào)試，此梯形圖能符合本系統(tǒng)設(shè)計的要求，并能17

提高了我的工程素質(zhì)。剛開始設(shè)計編寫程序時，我把自己想出來的一些認為是對的程序進行梯形圖編輯，問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示出很多不正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結(jié)合，最后通過反復(fù)的調(diào)試修改，終于把正確的結(jié)果做了出來。本次課題僅僅實現(xiàn)了初步的功能，要運用于實際，還需要很大的完善。而

同時水泵電機的備用不夠合理，沒有使兩臺水泵完全平均地分擔(dān)