水箱水位PLC自动控制系统的设计_吕宁.pdf

水箱水位PLC设计自动控制系统_吕宁.pdf

应用设计 吕宁 常州技师学院 系统介绍 系统 建 筑 设 备 自 动 化 系 统BAS bui l di ngaut omat i ons ys t em 是一 个对建筑物或建筑群内电力 照 明 空调 给排水 防灾 保安 车库管理等设备或系统的工作状态 态进行监视 控制和统一管理 自动化系统 智能建筑很重要 组成部分 其主要任务是使用 户提供安全 高效 经济和舒适 工作和生活环境 保证整个系 统经济运行 并提供智能管理 其内容包括空调系统 冷水机 组 供水系统 给排水系统 自 发电机组 电梯 照明等设备 控制和管理 BAS系统结构有集散控制 两种控制系统和全分布式控制系统 集散系统是目前广泛使用的集散系统之一 种体系结构 配送系统 现场监控设备附近的多台 DDC控制器 完成设备实时监控 控任务 在中央控制室设置 强大的数字通信 显示和丰富控制 管理计算机管理功能的管理 用它 完成集中操作 显示报警 打 印刷输出和优化控制等任务 典型 的集散式BAS如图1所示 给排水子系统 给排水监测子系统的作用是 确保供水 正常运行的排水系统 行 其基本监测内容是供水 泵 排水泵 污水泵和饮用水泵 监测运行状态 对各水箱 污水池的水位 供水系统压力 进行监测 并根据这些监控信息 控制相应的水泵启动 停止或按某一节 能方式运行 给水系统 供水系统由水泵组成 水箱 管道 由阀门等设备组成 我们设 供水系统包括以下几个方面 的监控 1 监控水泵的运行和控制 水泵的启 停 2 监测水泵过载等原因 障付出报警信号 3 监测水箱水位 当水 越限时发出报警信号 水箱水位自动控制系统 组成 水 箱 水 位 自 动 控 制 系 统 由 PLC 核心控制部件 高低位水 箱体水位检测电路 高低水位信 号传送给PLC 水泵电机控制 电 路 PLC控 制 启 停 及 主 备 切 换 设备监控台 BAS监控中 心 四部分组成 高低位水箱体水位检测电路的设计 高层建筑确保供水一般 屋顶上都有水箱 因此水箱 建筑物内的给排水系统 占用设备自动化系统 重要的地位 用PLC控 高层建筑水箱水位 自动控制系统工作稳定 定 安全 高效 经 济 能够实现建筑设备 自动控制和管理 水箱水位 设计自动控制系统 2005 12 电子技术 在高层建筑中自动控制水位 它是一种应用广泛的技术 本设计采用插入式磁性液位变化 作为水位检测电路的输送器 1 UR插入式磁性液系列 环形磁浮子用于位变送器 液位升或降 使传感器内部干燥 簧管吸合 将液位转换为相应 的电阻输出 该信号可直接与 ZGX 200系列数显表 实 现对液位的远距离检测 报警 和控制 2 UB插入式磁性液系列 位变送器在UR系列液位变送 在接线盒中添加设备的基础上 集成变送电路模块 将电 阻信号转换为二线制4 20mA DC输出标准信号 该信号可方 便地与电动 型仪或工控机 配套使用 实现远距离检测 报警和控制 亦可与ZGX 200 配套使用系列数显表 3 在传感器检测管内 一组干簧管和精密电阻 管外磁浮子随液位上下变化 化的时候 液位于检测管内 干簧依次连接传感器 电阻值发生变化 接线盒内的 将电路模块转换为电流 输出 水泵电机控制电路的设计 三相异步电机及其单向旋转 鼠笼常用于给排水工程 式三相异步电动机 水泵上的 电机一般单向旋转 应 有以下控制 1 有手动切换按钮和刀 开关 可人工控制 2 用交流接触器控制电源 动机 其他接触动作同时进行 辅助常开触头闭合 形成自锁 该触头称为 自锁触头 自锁 触点是电机长期工作的保证 3 短路保护 电路中用 熔断器FU或用断路器QF做短路 保护 短路故障发生时 熔 断路器熔丝熔断或断路器主触 自动脱扣切断主电路 4 过载保护 用热继电 器FR长期过载保护电机 出现过载时 双金属金属片 曲折断开常见的闭触点 交流 接触器KM断电释放 使电动机 停止运行 水泵电动机 生活供水泵能否正常工作 建筑内人民用水和消防安全 典型的集散式图1BAS系统 应用设计 电子技术 2005 12 关键问题之一 为保证水泵 长期工作可靠 在水泵电动 我们在机器控制电路中设计成一个工程 备用两台给水泵 互为备 用 定期交替工作 当工作泵 发生故障 备用泵延时自动投 入工作 并发出故障报警 的硬件设计 规定水泵房自动控制 中华人民共和国行业标准标准 民 用 建 筑 电 气 设 计 规 范 J GJ T16 92 对水 泵 房 自 动 控 制作设计有具体规定 其中第 23 8 4条规定 多台水泵机 房 根据供水工艺的要求 设置以下设备 1 高 低水位信号指 示 2 高 中 低三个水位 控制泵的开 停信号指示 3 电机运行信号指 示 4 自动切换水泵 5 手动和自动工作转动 更换和故障报警 第23 8 14条规定 控制取水 泵房集中控制室应具备以下内容 功能 1 远方手动 自动及就 选择地工作制 2 水位测量和水位信号 指示 3 受控水泵电机运行 远程监控状态和电气故障 报警 4 自动切割备用水泵 换 确定控制模式 随着微处理器技术及计算 发展机械技术 生产越多 来 越 多 地 采 用 以 微 处 理 器 为 各种数字智能仪器的核心和 装置 在此基础上发展起来的 PLC 可编程控制器 综合了 计算机技术 自动控制技术和 通信技术 具有控制 自诊断 报警 监控等功能 本系统选用PLC作控制方 式 高低水箱供水系统 由高低水箱组成 的给水系统 在建筑楼顶设一个 高位水箱 在低处 如地下室 设置低水箱 室外管网 如 自来水 水先进入低水箱 然后从低水箱泵泵 抽水给高水箱补水 再通过 提供用户用水的高水箱 证明用户水压要求 水泵的运转 除了监控和手动 还应由 控制高低水箱的水位信号 自动运行 控制系统的自动控制 要求如下 1 在自动控制模式下 水泵可根据高低水箱水位变化 化自动开停 为此设置水位开关 H1 L1 H2 L2 2 限制低水箱水位 制 当水位低于L2时 低位水 箱体缺水 水泵必须停 止 当水位高于H2时 低位水 箱子满了 允许水泵启 动 3 限制高水箱水位 制 当水位低于L1时 高位水 箱子是空的 水泵必须启 动供水 当水位高于H1时 高 位水箱充满 水泵应停止供应 水 输入点输出点的设计 可编程控制器FX2N 32M R 它有16个输入点和16个输出点 我们设计的控制过程需要输入点 10个 输 出 点11个 选 用 FX2N 32M R可编程控制器刚刚好 满足系统控制要求 输入 输出点的地址序号为 输入 X0 X7 X10 X11 输出 Y0 Y7 Y10 Y12 PLC控制系统 2所示 PLC的各I O的地址分配 见表1 输入连接开关 输 入 对应程序中的符 号 梯 形 图 指令表 输出接触器信号 输 出 对应程序中的符 号 梯 形 图 指令表 号水泵启动 号泵启动 号水泵停止 号泵启动 号水泵启动 号泵运行指示 号水泵停止 号泵运行指示 号泵故障 号泵故障指示 号泵故障 号泵故障指示 手动控制 0 高水位水箱高水位报警 0 0 自动控制 1 高水位水箱低水位报警 1 1 远程控制号水泵 低水箱高水位报警 远程控制号水泵 低水箱低水位报警 电笛 声光报警 表1 PLC的I O地址分配 应用设计 的软件设计 本系统的程序设计采用梯子 形 图 语 言 编 程 使 用 编 程 器 FX2N系 列 的FX2N 32M R输 入 程序时 使用语句表达式 系 统运行时 PLC依次读取程序存 存储器中的程序语句 解释内容 并执行 系统工作过程如下 1 1号水泵手动 自动 控制 当水泵处于手动状态时， X006点接通 启动1号水泵 X000 通过SB1与SB2按钮控 启动和停止 当水泵处于 自动状态 也就是高水箱低 水位没水时 X007点接通 由 水箱高水位信号可自动控制 停止 同时累计水泵运输 行时间 D230 2 2号水泵手动 自动 控制 当水泵处于手动状态时， X006点接通 启动2号水泵 X002 通过SB3与SB4按钮控 启动和停止 当水泵处于 自动状态 也就是高水箱低 水位没水时 X007点接通 由 水箱高水位信号可自动控制 停止 同时累计水泵运输 行时间 D240 3 两个水泵相互备用 在 M 160 M 170设定水泵运行 时间 当D230 D240累计的时 间达到M 160 M 170中所设定 的 就 自 动 切 换 但M 160 M 170设定的时间不得超过水 泵 的 最 大 运 行 时 间 D232 D242 4 液位报警 当低位水 箱体处于低水位 Y011 高水位 Y010 液位报警 当高位水 箱体处于低水位 Y007 高水位 Y006 时 液位报警 5 人机界面 在人机界 面上设有M 165 M 175按钮 用 于清零 水箱报警液位高 主备水泵的更换时间 6 远程监控 当主备水 泵 处 于 远 程 控 制 时 X010 X011点接通 操作人员可以通过 人机界面对水泵进行远程监测 控 本文开发的用途PLC控制的高 自动控制系统 已成功应用于建筑设备 运行 半年来 系统工作稳定 安全 高效 经济 建筑设备自我实现 动态控制与管理 应用设计 图2 PLC控制系统外接线路 电子技术 2005 12