1、 国家职业资格全国统一鉴定 维修电工高级技师论文 （国家职业资格一级） 论文题目： PLC在水塔供水系统控制中的应用 姓 名： 身份证号： 准考证号： 所在省市： 广东省佛山市 所在单位： 南海区第一职业技术学校 PLC在水塔供水系统控制中的应用 佛山市南海区第一职业技术学校 【摘要】 ： 可编程控制器 (PLC)是计算机技术在工业控制领域的一种重要的应用技术 ,利用 PLC 对 水塔供水 系统控制， 由于 PLC 用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大大 减少 ；PLC 的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期 ；在维修方面， PLC 的故
2、障率极低，维修工作量很小。 本文详述了该系统的控制要求、 采用 PLC 控制的 设计原则及原理分析。 【关键词】： PLC 水塔 供水系统控制 一、 概述 可编程控制器简称 PC 或 PLC。它是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，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 已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用 场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（ PLC、机器人、 CAD/CAM）之一。 PLC 技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，主要是因为
3、它具有许多独特的优点，能较好地解决工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点有： 1、 可靠性高、抗干扰能力强 可靠性高、抗干扰能力强 是 PLC 最重要的特点之一。 PLC的平均无故障时间可达几十万小时，之所以有这么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和软件的抗干扰措施。 （ 1）硬件方面 I/O 通道采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源对 PLC 的影响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从而消除或抑制了高频干扰；对 CPU 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；对有些模块设置了联锁保护、自诊断电路等。 （ 2） 软件方面 PLC 采用
4、扫描工作方式，减少了由于外界环境干扰导致的故障；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；当外界干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的工作。 2、 编程 简单、使用方便 目前，大多数 PLC 采用的编程语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图语言的电路符号和表达式与电气控制线路图接近，形象、直观，很容易让广大工程技术人员掌握。当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时， PLC 编程器的操作和使用也很简单。这也是 PLC
5、 获得普及和推广的主要原因之一。 许多 PLC 还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法，进一步简化了编程。 3、 功能完善、通用性强 现代 PLC 不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有 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。同时，由于 PLC 产品的系列化、模块化，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。 4、 设计安装简单、维护方便 由于 PLC 用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大大减少。 PLC 的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期
6、。在维修方面，由于 PLC 的故障率极低，维修工作量很小；而且 PLC 具有很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据 PLC 上的指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因， 维修极为方便。 5、 体积小、质量轻、能耗低 由于 PLC 采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备。 二、 控制要求 某高层建筑住宅顶上设有高 4.2m 的生活水箱，由设在地下设备层中的两台水泵为其供水。 单台 水泵电动机功率为 33kW，额定电压为 380V。水塔正常水位 3.5m，由安装在水箱内的上、下液位开关 SU 和 SD 分别对水箱的上限和下限水位进行控制。 对水泵电动机的
7、控制要求如下： ( 1 ) 为了减小启动时的起动电流，两台电动机均采用 Y/形降压启动。降压启动至全压运行 的转换时间为 10 秒。并且两台电动机均设有过载 保护。 ( 2 ) 手动 /自动 转换开关 SA，在手动方式工作时， 由操作者分别启动每台水泵，水泵之间不进行联动；在自动方式下工作时，由上、下 液 位开关对水泵的启、停自动控制，且启动时要联动。 ( 3 ) 两台 水泵 在正常情况下要求一开一备，当运行中任一台 水泵 出现故障，备用 水泵应立即投入运行。为了防止备用泵长期闲置锈蚀，要求备用水泵 可在操作台上用按钮任意切换。 ( 4 ) 在控制台上 有两台水泵的备用状态，运行、故障及上、下
8、液位等信号指示。 三、 系统设计 （ 1） 主电路设 计 两台水泵电动机均采用 Y/形启动方式，主电路控制线路如图 一 所示。图中 M1、 M2 为水泵电动机，每台电动机用 3 个接触器分别控制电源、 Y 形启动和形运行，各电动机均设有过 载保护 FR1 和 FR2。为了反映各 水泵 工作是否正常，在每台水泵的压力出口处设置压力继电器 SP1 和 SP2，将其常开触点接 入 PLC 中。 图一 （ 2） PLC 选择及 I/O 分配 根据上述控制要求， 统计出现场输入信号共 16 个，输出信号共 12 个，故选用 FX2N-48MR， 它可实现 24 点输入， 24 点输出的控制， 在本系统使
9、用尚有裕量，可供备用。其 I/O 分配见 下 表。 输入 输出 1#泵 备用按钮 SRES1 X1 1#泵 电源接触器 KM1 Y0 2#泵 备用按钮 SRES2 X2 1#泵 Y 形接触器 KM2 Y1 1#泵 手动启动按钮 SB1 X3 1#泵 形接触器 KM3 Y2 2#泵 手动启动按钮 SB2 X4 2#泵 电源接触器 KM4 Y4 选择开关SA 手动 X5 2#泵 Y 形接触器 KM5 Y5 自动 X6 2#泵 形接触器 KM6 Y6 水位上限触点 SU X7 1#泵备用指示 Y20 水位下限触点 SD X10 2#泵备用指示 Y21 1#泵 热保护触点 FR1 X11 水 位上限报
10、警 Y22 2#泵 热保护触点 FR2 X12 水位下限报警 Y23 1#泵压力继电器 SP1 X13 1#泵 故障指示 Y24 2#泵压力继电器 SP2 X14 2#泵 故障指示 Y25 1#泵 停止按钮 SB3 X15 2#泵 停止按钮 SB4 X16 故障复位按钮 SB5 X17 （ 3） PLC 外部接线图 图 二 是所设计的 PLC 系统外部接线示意图。图中各接触器采用交流 220V 电源，信号指示部分采用 24V 直 流电源。本 次 开关量信号 均 采用常开形式输入 PLC， 在 编制 I/O 分配表和绘制 PLC 接线图时， 事 先通过 PLC 手册或实 物了解外部端子的位置及编号。 图二 四、 梯形图设计及分析
