PLC液位自动控制系统设计.docx

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PLC液位自动控制系统设计

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

Keyword:

PLC;automaticallycontrols;waterlevel;watertower

1．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（programmableLogiccontroller）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、Ｉ/Ｏ、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。

HL0～HL7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

LA25-20

SB2

投入电机启动按钮

LA25-20

SB3

备用电机停止按钮

LA25-20

SB4

备用电机启动按钮

LA25-20

SA12

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-XXA

KA3

电接点压力表下限中间继电器

JT4-XXA

FR1

过载保护热继电器

JR16-20/3D

FR2

过载保护热继电器

JR16-20/3D

表1控制回路元件说明

5．4控制系统梯形图的设计

控制系统的外接线图如图所示：

5．5控制系统指令表的设计

如表2所示：

0LDX5

26OUTY2

1OUTM2

27OUTY15

2LDX6

28LDM1

3OUTM1

29ORY4

4LDM1

30ORY6

5ORY4

31ANDX10

6ORY6

32ANIM2

7ANDX10

33ANDX11

8ANIM2

34ANIX14

9ANDX12

35ANIX3

10ANIX13

36LDX4

11ANIX1

37ORY6

12LDX2

38ANB

13ORY4

39ANIY5

14ANB

40OUTY6

15ANIY1

41LDY6

16OUTY4

42ANIT4

17LDY4

43OUTY7

18ANIT3

44OUTY17

19OUTY3

45OUTT4K150

20OUTY16

46LDY6

21OUTT3K150

47LDT4

22LDY4

48ORY10

23LDT3

49ANB

24ORY2

50OUTY10

25ANB

51OUTY20

52LDM1

78ANIX13

53ORY1

79ANIY4

54ORY5

80OUTY1

55ANIM2

81LDY1

56ANDX7

82ANDT1

57ANDX15

83OUTY3

58ANIX14

84OUTY16

59ANIY6

85OUTT1K150

60OUTY5

86LDY1

61LDY5

87LDT2

62ANIT2

88ORY2

63OUTY7

89ANB

64OUTY17

90OUTY2

65OUTT2K150

91OUTY15

66LDY5

92LDY1

67LDT2

93ORY4

68ORY10

94OUTY11

69ANB

95LDX7

70OUTY10

96OUTY2

71OUTY20

97LDY6

72LDM1

98ORY5

73ORY1

99OUTY13

74ORY5

100LDX10

75ANIM2

101OUTY14

76ANDX7

102END

77ANDX16

表2控制系统指令表

5．6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，P183-193

[2]周军，主编，电气控制及PLC，北京：

机械工业出版社，2003.1，

P90-98

[3]王兆明，主编，云建军，主审，电气控制与PLC技术，清华大学

版社，2005.3，P231-236

[4]陈少波，PLC控制恒压供水系统，现代计算机，1996.6，第75期，P108-114

中职教师培训项目设计

论文题目：

PLC液位自动控制系统设计

学院：

职业技术学院

专业：

电子应用技术

学生姓名：

边园园

指导教师：

李淑娥

2007年8月28日