基于PLC的水塔控制系統(tǒng)

李希凡 張文靜* 沈陽工學(xué)院 信息與控制學(xué)院

1 PLC簡介

PLC可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(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，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。當(dāng)其投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

2 水塔控制系統(tǒng)總體介紹

2.1 控制要求

當(dāng)水池水位低于水池低水位界（S4為ON表示），閥Y打開進(jìn)水（Y為ON）定時(shí)器開始定時(shí)，4秒后，如果S4還不為OFF，那么閥Y指示燈閃爍，表示閥Y沒有進(jìn)水，出現(xiàn)故障，S3為ON后，閥Y關(guān)閉（Y為OFF）。當(dāng)S4為OFF時(shí)（表示水池水位高于水池低水位界），且水塔水位低于水塔低水位界時(shí)S2為ON，電機(jī)M運(yùn)轉(zhuǎn)抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔高水位界時(shí)電機(jī)M停止。如圖1塔水位控制示意圖所示。

2.2 成品模擬圖

圖1 水塔水位控制示意圖

3 統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號

輸入：系統(tǒng)啟動開關(guān)三個(gè)。

輸出：指示燈 100.01，電機(jī) 100.02。

輸入輸出點(diǎn)分配：輸入一共有3個(gè)，考慮到留有15%～20%的余量即3×（1＋15%）=3.45，取整數(shù)4，所以共需4個(gè)輸入點(diǎn)。輸出共有2個(gè)，2×（1＋15%）＝2.3，取整數(shù)3，所以共需3個(gè)輸出點(diǎn)。

裝置的選用：

（1）OMRON PLC及模擬實(shí)驗(yàn)裝置1臺

（2）安裝有CX-P編程軟件的PC機(jī)1臺

（3）PC機(jī)與PLC通訊的RS232電纜線1根

4 水塔水位控制電路I/O表分配

4.1 系統(tǒng)I/O表分配

表1 水塔水位控制電路I/O表分配

4.2 PLC控制程序設(shè)計(jì)及分析

實(shí)現(xiàn)功能：當(dāng)水池水位低于水池低水位界，常開開關(guān)1.04閉合時(shí)（S4為ON表示），閥Y，100.01打開進(jìn)水。定時(shí)器T0000開始定時(shí)，4秒后，100.01指示燈閃爍，表示閥Y沒有進(jìn)水，出現(xiàn)故障，常閉開關(guān)1.05斷開時(shí)，（S3為ON后），閥Y100.01關(guān)閉。當(dāng)常開開關(guān)1.04斷開時(shí)（S4為OFF），常閉開關(guān)1.04閉合且常開開關(guān)1.06閉合時(shí)（S2為ON），電機(jī)100.02運(yùn)轉(zhuǎn)。常開開關(guān)1.06斷開時(shí)（S2為ON）電機(jī)100.02停止。

4.3 控制程序模擬

圖2 水塔水位自動控制PLC圖

5 結(jié)語

本文討論了如何利用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)水塔控制系統(tǒng)。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。然而，它在執(zhí)行操作時(shí)可能會存在一些問題，處理這些問題，才能確保PLC技術(shù)能夠有效發(fā)揮自身所具備的價(jià)值。筆者對PLC的學(xué)習(xí)和認(rèn)識程度有限，本文難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和疏漏，誠懇地歡迎各位前輩和同仁的批評指正。