摘要本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 自動(dòng)化 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 摘 要本系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的供水要求，以管道內(nèi)壓力為控制對(duì)象，對(duì)多個(gè)水泵的開(kāi)關(guān)進(jìn)行總體控制，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的恒壓供水系統(tǒng), 使其能夠運(yùn)行在合理、節(jié)能、高效的方式。本系統(tǒng)主要是通過(guò)對(duì)供水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制，系統(tǒng)內(nèi)包含四臺(tái)水泵。它們組成循環(huán)運(yùn)行方式，運(yùn)行切換采用“先啟先?！钡脑瓌t?？删幊踢壿嬁刂破饔糜诳刂聘魉玫拈_(kāi)關(guān)切換來(lái)改變供水量，從而保證整個(gè)供水管道中的壓力維持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)，可以可靠的實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。本論文首先就恒壓供水系統(tǒng)概念、PLC概念等做簡(jiǎn)單介紹，然后分別對(duì)本系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)做重點(diǎn)分析，以現(xiàn)有理論成果為出發(fā)點(diǎn)，力求能解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的恒壓供水問(wèn)題。關(guān)鍵詞：PLC，自動(dòng)化，恒壓供水IIABSTRACTABSTRACTIn accordance to real lifes request, this system uses the water pressure as its control object. It controls some switches of water pumps so that it can form a stable system. This system is based on PLC. We hope that it can run reasonable and efficient.This system focuses on the running condition of the water pumps. The system contains four pumps. These pumps work in cycle operation. To start first stop is their running principle. PLC controls the switches of these pumps so that it can keep the balance of the volume of water. By this way, the pressure of water can be in a stable range. We can control the water system in the form of automation.To begin with, this paper explains the concept of constant pressure water and PLC. Secondly, the paper explains the design of the hardware and software of the system. The system is based on existing theoretical basis. I hope that this system can make contribution to dealing with problems of the stable water system.Key words: PLC, automation, constant pressureIV目錄目 錄1引言12恒壓供水系統(tǒng)概述12.1恒壓供水系統(tǒng)介紹12.2恒壓供水系統(tǒng)使用的領(lǐng)域23 PLC概述24恒壓供水系統(tǒng)整體分析34.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程44.2實(shí)現(xiàn)目標(biāo)44.3解決思路44.4控制需求分析與硬件設(shè)計(jì)54.5邏輯分析與程序設(shè)計(jì)54.6總結(jié)與評(píng)價(jià)65恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)65.1明確系統(tǒng)的控制要求65.2分析I/O設(shè)備75.3系統(tǒng)控制電路圖76軟件設(shè)計(jì)96.1 STEP 7-Micro/WIN編程軟件96.2恒壓供水系統(tǒng)PLC控制程序96.3程序編譯結(jié)果117 S7-200 PLC仿真127.1 S7-200 PLC仿真軟件簡(jiǎn)介127.2 S7-200 PLC程序仿真步驟127.3恒壓供水系統(tǒng)仿真138結(jié)束語(yǔ)18參考文獻(xiàn)19致 謝20本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1引言水是人類生產(chǎn)生活中不可缺少的重要物質(zhì)，我國(guó)作為一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)在供水方面的技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度不高。隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)供水系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，同時(shí)，工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也對(duì)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化程度提出了一定的要求。因此，如何科學(xué)的規(guī)劃一個(gè)穩(wěn)定的供水系統(tǒng)，成為擺在人們面前急需解決的一個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有：恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式。這些供水方式不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源，效率低，可靠性差，自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)生活用水。目前恒壓供水系統(tǒng)正朝向集成化、高效節(jié)能、維護(hù)操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展。在國(guó)內(nèi)外，專門針對(duì)供水的變頻器集成化越來(lái)越高，結(jié)合PLC實(shí)現(xiàn)恒壓供水已占領(lǐng)了部分供水市場(chǎng)。本論文即研究基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；赑LC的恒壓供水系統(tǒng)可以提高供水系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，在資源日益緊張的今天尤為重要。所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率及人民生活水平，降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2恒壓供水系統(tǒng)概述2.1恒壓供水系統(tǒng)介紹供水系統(tǒng)是國(guó)民生活中不可缺少的重要一環(huán)。恒壓供水系統(tǒng)在民用和工業(yè)控制中也是經(jīng)常使用的小型系統(tǒng)之一，傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定，導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。所謂恒壓供水，是指供水系統(tǒng)的供水壓力始終保持在差值較小的上、下限之間，PLC控制的準(zhǔn)恒壓供水，指的是當(dāng)供水系統(tǒng)的用水流量變化時(shí)，及時(shí)的利用供水壓力的上限信號(hào)和下限信號(hào)輸入PLC,PLC根據(jù)這兩個(gè)壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，自動(dòng)控制幾臺(tái)水泵組合啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)供水壓力P供水P下限時(shí)，則開(kāi)始有選擇的啟動(dòng)各臺(tái)水泵，直至滿足P下限P供水P上限為止。當(dāng)P供水P上限時(shí)，則有選擇的切斷水泵，直至滿足P下限P供水P上限為止。恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、操作方便、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能、自動(dòng)化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：1) 維持水壓恒定；2) 控制系統(tǒng)可自動(dòng)運(yùn)行；3) 多臺(tái)泵自動(dòng)切換運(yùn)行；本課題的目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。2.2恒壓供水系統(tǒng)使用的領(lǐng)域1) 自來(lái)水供水、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)，亦可用于熱水供應(yīng)、恒壓噴淋等系統(tǒng)。 2) 工業(yè)企業(yè)生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及工廠其它需恒壓控制領(lǐng)域（如空壓機(jī)系統(tǒng)的恒壓供氣、恒壓供風(fēng)）。各種場(chǎng)合的恒壓、變壓控制，冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。 3) 污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。 4) 農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂(lè)噴泉系統(tǒng)。 5) 賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。3 PLC概述PLC是英文Programmable Logic Controller的縮寫(xiě)，意為可編程邏輯控制器。世界上第一個(gè)PLC于1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制成功。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的最新定義為：PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)1。目前，我國(guó)市場(chǎng)上主要PLC產(chǎn)品的種類:西門子公司的產(chǎn)品施耐德公司羅克韋爾公司（包括AB公司）PLC產(chǎn)品，GE公司的SERIES、GE9070、GE9030系列產(chǎn)品；日本的歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品；PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2) 通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；3) 功能強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣；4) 編程簡(jiǎn)單，易用易學(xué)；5) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修方便1；西門子公司具有品種非常豐富的PLC產(chǎn)品。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC，S7-200屬于小型PLC，在1998年升級(jí)為第二代產(chǎn)品，2004年升級(jí)為第三代產(chǎn)品，其特點(diǎn)如下:1) 功能強(qiáng)大，S7-200有5種CPU模塊，最多可擴(kuò)展7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O，最多有30多KB的程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；2) 先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件；3) 靈活方便的尋址方法；4) 強(qiáng)大的通信功能和品種豐富的配套人機(jī)界面；5) 有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格；6) 完善的網(wǎng)上技術(shù)支持2；鑒于西門子S7-200型號(hào)PLC具有的一系列優(yōu)點(diǎn)，故本系統(tǒng)所用PLC均為此型號(hào)。4恒壓供水系統(tǒng)整體分析隨著城市高層建筑供水問(wèn)題的日益突出，供水壓力以及供水質(zhì)量越來(lái)越受到人們的熱切關(guān)注。恒壓供水系統(tǒng)在民用和工業(yè)控制中也是經(jīng)常使用的小型系統(tǒng)之一，主要是通過(guò)對(duì)供水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制，從而保證整個(gè)供水管中的壓力維持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)?？删幊踢壿嬁刂破饔糜诤銐汗┧到y(tǒng)，可以可靠的實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的檢測(cè)信號(hào)處理以及對(duì)各個(gè)水泵相應(yīng)的切換。4.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程如圖4-1所示：圖4-1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程4.2實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 設(shè)計(jì)可編程控制器程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)恒壓供水系統(tǒng)的控制，要求如下：1) 水泵的啟停 根據(jù)主管道給出的壓力信號(hào)決定水泵的啟停，當(dāng)壓力低于正常壓力時(shí)啟動(dòng)一個(gè)水泵，5s后仍低，則啟動(dòng)下一臺(tái)；當(dāng)壓力高于正常壓力時(shí)，切斷一臺(tái)水泵，5s后高壓信號(hào)仍存在，切斷下一臺(tái)。2) 水泵啟停切換原則 恒壓供水系統(tǒng)主要是由4個(gè)水泵完成對(duì)主管道供水壓力的維持，考慮到電機(jī)的保護(hù)，要求4臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間和頻率盡可能一致。也就是說(shuō)，需要接通時(shí)，首先啟動(dòng)停止時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)，而需要切斷時(shí)，則先停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)。4.3解決思路對(duì)于恒壓供水系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)而言，主要的問(wèn)題在兩個(gè)方面：1) 如何實(shí)現(xiàn)5s內(nèi)，下一臺(tái)水泵的切換狀態(tài)。水泵的切換狀態(tài)控制可以考慮通過(guò)計(jì)時(shí)器單元設(shè)定時(shí)間，再結(jié)合水泵啟停的信號(hào)，判斷在啟動(dòng)或停止后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否達(dá)到了預(yù)期的壓力范圍，這樣就可以完成對(duì)下一步是否啟停另一臺(tái)泵的判斷。2) 如何實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的先啟先停控制。對(duì)于水泵的啟停選擇，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很多方法，選擇使用一個(gè)合理的實(shí)現(xiàn)方法對(duì)于程序的簡(jiǎn)介和易讀性都很有好處。將4臺(tái)水泵按順序編號(hào)，啟動(dòng)時(shí)按編號(hào)從小到大依次啟動(dòng)，而切斷則編號(hào)從小到大依次切斷，這樣的循環(huán)處理就可以保證是按照先啟先停的原則進(jìn)行的。解決的問(wèn)題就變成了如何實(shí)現(xiàn)編號(hào)1-4的循環(huán)問(wèn)題 3 。4.4控制需求分析與硬件設(shè)計(jì)對(duì)于保持恒壓供水這個(gè)目標(biāo)，系統(tǒng)首先需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的壓力檢測(cè)輸入信號(hào)，也就是決定壓力范圍的上限和下限信號(hào)，控制程序的輸出則為4個(gè)水泵，按1-4給它們編號(hào)。因此，該恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)有兩個(gè)輸入、四個(gè)輸出，如圖4-2所示：圖4-2 恒壓供水控制PLC配置圖4.5邏輯分析與程序設(shè)計(jì)確定可編程控制器的系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)后，根據(jù)恒壓供水系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)要求，對(duì)各個(gè)信號(hào)間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，完成程序的編寫(xiě)。1) 控制過(guò)程邏輯分析 在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，對(duì)于恒壓供水系統(tǒng)，要根據(jù)兩個(gè)壓力極限信號(hào)來(lái)判斷是否需要進(jìn)行當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。1 水泵啟動(dòng)：當(dāng)檢測(cè)到壓力低信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，先給出一個(gè)啟動(dòng)水泵的信號(hào)，此信號(hào)用于啟動(dòng)一個(gè)水泵。在啟動(dòng)5s后，如果壓力仍達(dá)不到要求則順序啟動(dòng)下一臺(tái)水泵，通過(guò)對(duì)啟動(dòng)信號(hào)的鎖存處理，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。2 水泵的切斷：在切斷水泵的實(shí)現(xiàn)上，也是依照類似的思路進(jìn)行。對(duì)于水泵的第一次啟動(dòng)和斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)的邏輯主要在于對(duì)狀態(tài)信號(hào)的轉(zhuǎn)移處理。 恒壓供水系統(tǒng)的控制目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓的維持，由于考慮的方面比較多，所以就帶來(lái)了一些相對(duì)復(fù)雜的邏輯處理，最關(guān)鍵的問(wèn)題還是在于各個(gè)動(dòng)作之間的銜接和狀態(tài)的復(fù)位處理。2) 恒壓供水系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)本論文中的恒壓供水系統(tǒng)主要關(guān)注于4個(gè)水泵“先啟先?！钡目刂?。本例給出的恒壓供水系統(tǒng)控制程序是利用了可編程控制器的鎖存功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)為了滿足控制的要求，使用了啟停信號(hào)的多個(gè)順序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行邏輯處理，這樣就能很好的實(shí)現(xiàn)了先啟先停的控制要求。這個(gè)系統(tǒng)控制程序的設(shè)計(jì)利用了常用的順序控制實(shí)現(xiàn)的方法，對(duì)于順序控制設(shè)計(jì)，要認(rèn)真分析各個(gè)動(dòng)作階段的交互，選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)觸發(fā)狀態(tài)的切換。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，利用兩個(gè)計(jì)時(shí)器單元來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一次啟停時(shí)間間隔的控制實(shí)現(xiàn)，從而使得啟動(dòng)或切斷水泵后，在一定時(shí)間內(nèi)如未達(dá)到要求的目標(biāo)，系統(tǒng)也不急于進(jìn)行下一步的處理。4.6總結(jié)與評(píng)價(jià)恒壓供水系統(tǒng)在水廠和一些工廠生產(chǎn)中都有應(yīng)用，可能在具體的控制目標(biāo)和控制方式上有一些區(qū)別，但對(duì)于保持管路壓力的電機(jī)控制要求是相同的。5恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1明確系統(tǒng)的控制要求根據(jù)可編程控制器程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)恒壓供水系統(tǒng)的控制，有以下要求：1) 水泵的啟停 根據(jù)主管道給出的壓力信號(hào)決定水泵的啟停，當(dāng)壓力低于正常壓力時(shí)啟動(dòng)一個(gè)水泵，5s后仍低，則啟動(dòng)下一臺(tái)；當(dāng)壓力高于正常壓力時(shí)，切斷一臺(tái)水泵，5s后高壓信號(hào)仍存在，切斷下一臺(tái)。2) 水泵啟停切換原則 恒壓供水系統(tǒng)主要是由4個(gè)水泵完成對(duì)主管道供水壓力的維持，考慮到電機(jī)的保護(hù)，要求4臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間和頻率盡可能一致。也就是說(shuō)，需要接通時(shí)，首先啟動(dòng)停止時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)，而需要切斷時(shí)，則先停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)。5.2分析I/O設(shè)備根據(jù)前面的控制思路，對(duì)于恒壓供水系統(tǒng)的控制主要在于水泵的控制，這里忽略一些和水泵控制無(wú)關(guān)的系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)考慮壓力保持的設(shè)計(jì)。對(duì)于保持恒壓供水這個(gè)目標(biāo)，系統(tǒng)首先需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的壓力檢測(cè)輸入信號(hào)，也就是決定壓力范圍的上限和下限信號(hào)，當(dāng)供水壓力P供水P下限時(shí)，則開(kāi)始有選擇的啟動(dòng)各臺(tái)水泵，直至滿足P下限P供水P上限為止。當(dāng)P供水P上限時(shí)，則有選擇的切斷水泵，直至滿足P下限P供水P上限為止。設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號(hào)為壓力下限I0.0和壓力上限I0.14?？刂瞥绦虻妮敵鰬?yīng)為系統(tǒng)中的4個(gè)水泵，按1-4給它們編號(hào)。則系統(tǒng)輸出為四個(gè)：1#水泵Q0.0;2#水泵Q0.1;3#水泵Q0.2;4#水泵Q0.3;5.3系統(tǒng)控制電路圖隨著城市高層建筑供水問(wèn)題的日益突出，保持供水壓力的恒定、提高供水質(zhì)量是相當(dāng)重要的；同時(shí)要求保證供水的可靠性和安全性。本例所描述的供水系統(tǒng)是針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)的供水方式和控制系統(tǒng)，由主供水回路、備用回路、一個(gè)清水池及泵房組成。其中，泵房裝有1#4#共4臺(tái)泵機(jī)，還有多個(gè)電動(dòng)閘閥或電動(dòng)蝶閥控制各供水回路和水流量?？刂葡到y(tǒng)采用了以具有豐富功能的PLC為核心的多功能高可靠性控制系統(tǒng)。為防止系統(tǒng)給變頻器反送電，造成變頻器損壞，KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6、KM7和KM8必須進(jìn)行機(jī)械互鎖。本系統(tǒng)的泵機(jī)原理如圖5-1所示：圖5-1 恒壓供水系統(tǒng)泵機(jī)原理圖圖5-2 恒壓供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主回路根據(jù)系統(tǒng)在提高供水質(zhì)量和節(jié)能方面的要求和功能，采用SIEMENS S7-200 CPU222PLC和變頻器為中心組成的恒壓供水控制系統(tǒng)。SIEMENS S7-200 CPU222 PLC具有8個(gè)輸入，6個(gè)輸出，完全能滿足本系統(tǒng)的需求。電氣控制系統(tǒng)主回路如圖5-2所示。圖中，M1、M2、M3、M4為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，交流接觸器KM1KM8控制四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，KH1、KH2、KH3、KH4為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4的熱繼電器，QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6分別為主回路、變頻器和四臺(tái)泵的斷路器5。6軟件設(shè)計(jì)6.1 STEP 7-Micro/WIN編程軟件STEP 7-Micro/WIN是S7-200PLC的編程軟件。軟件啟動(dòng)后，軟件界面如圖6-1所示：圖6-1 STEP 7-Micro/WIN軟件界面6.2恒壓供水系統(tǒng)PLC控制程序本論文系統(tǒng)中的PLC控制程序均在STEP 7-Micro/WIN開(kāi)發(fā)環(huán)境下，利用梯形圖編寫(xiě)而成，詳細(xì)梯形圖程序參見(jiàn)圖6-2.22 圖6-2 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖Network 1 / 1#水泵啟?？刂芁D I0.0O Q0.0AN I0.1= Q0.0Network 2 / 定時(shí)器2，5sLD I0.0AN I0.1LD I0.1AN I0.0OLDTON T33, 500Network 3 / 2#延時(shí)切斷信號(hào)LD I0.1A T33= M0.0Network 4 / 2#水泵啟?？刂芁DN I0.1A T33LD Q0.1AN M0.0OLD= Q0.1Network 5 / 定時(shí)器3，10sLD T33TON T34, 500Network 6 / 3#延時(shí)切斷信號(hào)LD I0.1A T34= M0.1 圖6-2 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖（續(xù)）Network 7 / 3#水泵控制LD T34AN I0.1LD Q0.2AN M0.1OLD= Q0.2Network 8 / 定時(shí)器4，15sLD T34TON T35, 500Network 9 / 4#延時(shí)切斷信號(hào)LD I0.1A T35= M0.2Network 10 / 4#水泵啟?？刂芁D T35AN I0.1LD Q0.3AN M0.2OLD= Q0.36.3程序編譯結(jié)果程序編寫(xiě)完成后，可利用STEP 7-Micro/WIN開(kāi)發(fā)環(huán)境編譯，查看編譯結(jié)果，本恒壓供水系統(tǒng)的編譯結(jié)果正常，沒(méi)有錯(cuò)誤，如圖6-3所示：圖6-3 恒壓供水系統(tǒng)編譯執(zhí)行結(jié)果7 S7-200 PLC仿真7.1 S7-200 PLC仿真軟件簡(jiǎn)介在使用STEP 7-Micro/WIN軟件編寫(xiě)完程序后，如果手頭沒(méi)有PLC而又想馬上能看到程序在PLC中的運(yùn)行效果，可使用S7-200 PLC仿真軟件，讓編寫(xiě)的程序在該軟件模擬的PLC中運(yùn)行，從中觀察程序的運(yùn)行效果6。仿真軟件界面見(jiàn)圖7-1。在軟件窗口的工作區(qū)內(nèi)分別有輸入端子開(kāi)關(guān)（上-閉合；下-斷開(kāi)）和兩個(gè)模擬量輸入電位器。S7-200 CPU模塊上有運(yùn)行狀態(tài)、輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)指示燈，在仿真時(shí)，通過(guò)觀察輸入、輸出指示燈的狀態(tài)可了解程序運(yùn)行效果。7.2 S7-200 PLC程序仿真步驟1) 從編程軟件中導(dǎo)出程序文件；要仿真編寫(xiě)的程序，須先將編譯無(wú)誤的程序?qū)С觯募愋捅４鏋?awl。圖7-1 S7-200 PLC仿真軟件界面2) 在仿真軟件中裝載程序；在仿真軟件中執(zhí)行“程序”“裝載程序”。3) 仿真程序； 單擊工具欄上的“運(yùn)行”按鈕，讓PLC進(jìn)入RUN狀態(tài)，RUN指示燈變?yōu)榱粒ňG色）。此時(shí)，可將需要的輸入端子上撥（開(kāi)關(guān)閉合），觀察輸出端子的指示燈的情況，與直接分析梯形圖所得結(jié)果對(duì)照，查看編寫(xiě)梯形圖是否編寫(xiě)正確。 若要停止仿真，單擊工具欄上的“停止”按鈕，PLC進(jìn)入STOP狀態(tài)7。7.3恒壓供水系統(tǒng)仿真 按照上述PLC程序仿真步驟，對(duì)恒壓供水系統(tǒng)程序進(jìn)行仿真。1) I0.0閉合瞬間，即系統(tǒng)檢測(cè)到壓力下限信號(hào)到來(lái)，此時(shí)，1#水泵立即啟動(dòng)，開(kāi)始供水。在仿真效果上來(lái)看，則表現(xiàn)為0#輸出位亮燈；如圖7-2所示。2) 5s后，如果恒壓供水系統(tǒng)依然檢測(cè)到壓力下限信號(hào)的存在，則會(huì)啟動(dòng)2#水泵給系統(tǒng)供水，在系統(tǒng)仿真效果上來(lái)看，此時(shí)0#輸出位繼續(xù)保持亮燈狀態(tài)，并且1#輸出位也亮燈。如圖7-3所示。3) 10s后，假設(shè)壓力下限信號(hào)仍未解除，系統(tǒng)則會(huì)啟動(dòng)3#水泵給系統(tǒng)供水，在仿真效果圖上看，0#，1#輸出位繼續(xù)保持亮燈狀態(tài)，同時(shí)，2#輸出位也亮燈。如圖7-4所示。圖7-2 I0.0閉合瞬間仿真圖圖7-3 I0.0閉合5s后仿真圖圖7-4 I0.0閉合10s后仿真圖4) 15s后，假設(shè)壓力下限信號(hào)未解除，系統(tǒng)則會(huì)啟動(dòng)最后一臺(tái)水泵給系統(tǒng)供水，仿真效果表現(xiàn)為前三位輸出位繼續(xù)保持亮燈狀態(tài)，同時(shí)，3#輸出位也亮燈，如圖7-5所示。圖7-5 I0.0閉合15s后仿真圖5) 此后，系統(tǒng)的四個(gè)水泵共同負(fù)責(zé)向系統(tǒng)供水，直至壓力上限信號(hào)的到來(lái)。系統(tǒng)一旦檢測(cè)到壓力上限信號(hào)到來(lái)，則會(huì)按照“先啟先?！钡脑瓌t，首先切斷1#水泵。仿真效果表現(xiàn)為：0#輸出位燈滅，其余輸出位保持燈亮。如圖7-6所示。6) 5s后，系統(tǒng)繼續(xù)檢測(cè)到壓力上限信號(hào)的存在，則會(huì)切斷2#水泵。仿真效果表現(xiàn)為1#輸出位滅燈，此時(shí)，0#，1#輸出位處于滅燈狀態(tài)。如圖7-7所示。7) 10s后，若壓力上限信號(hào)仍在，系統(tǒng)則會(huì)順次切斷3#水泵。仿真效果表現(xiàn)為2#燈滅，此時(shí)，0#，1#，2#輸出位均處于滅燈狀態(tài)。如圖7-8所示。8) 15s后，壓力上限信號(hào)仍在，系統(tǒng)則會(huì)切斷最后一臺(tái)供水泵。仿真效果表現(xiàn)為3#燈滅，此時(shí)，所有輸出位均處于滅燈狀態(tài)。如圖7-9所示。以上仿真效果能很好的體現(xiàn)出恒壓供水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的效果。基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)就是將四臺(tái)水泵按照順序編號(hào)，按照“先啟先停”的原則，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)上限信號(hào)或下限信號(hào)的到來(lái)，循環(huán)控制四臺(tái)水泵的啟停情況，達(dá)到恒壓供水的目的8。圖7-6 I0.1閉合瞬間仿真圖圖7-7 I0.1閉合5s后仿真圖圖7-8 I0.1閉合10s后仿真圖圖7-9 I0.1閉合15s后仿真圖8結(jié)束語(yǔ)本論文旨在研究基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的供水要求，以管道內(nèi)壓力為控制對(duì)象，對(duì)多個(gè)水泵的開(kāi)關(guān)進(jìn)行總體控制，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的恒壓供水系統(tǒng),運(yùn)行切換采用“先啟先?！钡脑瓌t，使其能夠運(yùn)行在合理、節(jié)能、高效的方式。與傳統(tǒng)供水方式相比，恒壓供水系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，投資少，設(shè)備折舊費(fèi)低；2) 工作可靠，壽命長(zhǎng)；3) 對(duì)使用、維護(hù)的技術(shù)要求低，自動(dòng)化程度相對(duì)較高，不必專人值班看管；本系統(tǒng)可以保證整個(gè)供水管道中的壓力維持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)，可以可靠的實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。目前恒壓供水系統(tǒng)正朝向集成化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率及人民生活水平，降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于時(shí)間倉(cāng)促、個(gè)人技術(shù)水平所限，該系統(tǒng)還存在一些不足的地方，在下一步的工作和學(xué)習(xí)中將繼續(xù)改進(jìn)和完善。參考文獻(xiàn)1蔡杏山.西門子s7-200PLC技術(shù)M.北京:人民郵電出版社,2010：2-28.2張廣明 李果 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