肖天非

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 凱里 556000）

水塔水位的控制模擬圖如圖1所示S1～S4為液位傳感器，其中S1/S2應(yīng)分別安裝于水池水位的下/上極限位置，S3/S4應(yīng)分別安裝于水塔水位的下/上極限位置，及時(shí)傳遞水位信號(hào)，以便控制。L1、L2均為抽水電動(dòng)機(jī)。

圖1 水塔水位控制示意圖

1 控制要求

當(dāng)水池水位低于水位下限時(shí)S1液位傳感器輸出信號(hào)為1（即S 1為ON）,水泵電動(dòng)機(jī)L2運(yùn)轉(zhuǎn)，水池開(kāi)始進(jìn)水，同時(shí)定時(shí)器也進(jìn)行定時(shí)，4 s后，如果S 1的輸出信號(hào)仍為ON，表示沒(méi)有進(jìn)水，出現(xiàn)故障，產(chǎn)生報(bào)警。當(dāng)水位達(dá)到S2位置時(shí)，S2液位傳感器輸出信號(hào)為1（即S2為ON），水泵電動(dòng)機(jī)L2停止運(yùn)行。當(dāng)水塔水位低于水位下限時(shí)，水塔液位傳感器S3輸出信號(hào)為1（即S3為ON），且S 1輸出信號(hào)為0時(shí)（即水池內(nèi)有蓄水），水泵電動(dòng)機(jī)L1進(jìn)行抽水。當(dāng)水塔水位高于水位上限時(shí)（即S4為1）電動(dòng)機(jī)L1停止工作。水池和水塔的進(jìn)水也可由手動(dòng)進(jìn)行控制。

2 分析工藝過(guò)程，明確控制要求

圖2 水塔水位控制系統(tǒng)工作流程圖

由控制要求可知，水塔水位的工作流程如圖2所示。打開(kāi)電源，首先對(duì)水池水位進(jìn)行水位檢測(cè)，若水位低于最低水位時(shí)，L2電動(dòng)機(jī)工作，自來(lái)水從進(jìn)水口流入，若進(jìn)水口內(nèi)沒(méi)有水流入時(shí)，表示故障，產(chǎn)生報(bào)警。當(dāng)達(dá)到最高水位時(shí)，L2電動(dòng)機(jī)停止工作。當(dāng)水塔水位低于最低水位，且水池內(nèi)有水時(shí)，L1電動(dòng)機(jī)工作。當(dāng)水位達(dá)到最高水位時(shí)，L1電動(dòng)機(jī)停止工作。

L1和L2電動(dòng)機(jī)均可手動(dòng)控制，加上電源的開(kāi)關(guān)控制，因此共需要4個(gè)控制按鈕S1～S4液位傳感器可理解為行程開(kāi)關(guān)，信號(hào)為1表示觸點(diǎn)閉合，信號(hào)為0表示觸點(diǎn)斷開(kāi)。M1和M 2電動(dòng)機(jī)分別由KM1和KM2控制。

3 PLC選型

PLC選型的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，滿足系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)的要求，并且有15%～20%的備用量，根據(jù)程序存儲(chǔ)器容量，考慮經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性，本案例可選三菱FX2N系列可編程控制器。

輸入信號(hào)有按鈕4個(gè)、液位傳感器4個(gè)，共8個(gè)輸入信號(hào)?？紤]到留有15%的備用點(diǎn)，即8×(1+15%)=9.2,取整數(shù)9，因此共需9個(gè)輸入點(diǎn)。

輸出信號(hào)有電動(dòng)機(jī)接觸器2個(gè)、報(bào)警燈1個(gè)，共3個(gè)輸出信號(hào)?？紤]到留有15%的備用點(diǎn)，即3×(1+15%)=3.45,取整數(shù)3，因此共需3個(gè)輸出點(diǎn)。

因此，可選用FX2N-32MR系列可編程控制器，它有16個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)，完全滿足本例的要求。

4 I/O地址分配

根據(jù)控制要求及控制分析可知，該系統(tǒng)需要8個(gè)輸入信號(hào)和3個(gè)輸出信號(hào)，其輸入/輸出分配表如表1所示。

表1 水泵自動(dòng)控制輸入/輸出端子分配表

5 PLC控制程序設(shè)計(jì)

本例動(dòng)作要求不算復(fù)雜，可采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。根據(jù)被控對(duì)象的控制功能，首先選擇典型環(huán)節(jié)程序段。由于所選擇的程序段通常并不能完全滿足實(shí)際控制的要求，所以還應(yīng)對(duì)這些程序段進(jìn)行組合、修改，以滿足本設(shè)備的控制要求。

當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0時(shí)，X4觸點(diǎn)接通，輔助繼電器M10通電并自鎖，液位傳感器進(jìn)行水池水位檢測(cè)，若低于水位下限，即X0接通，輔助繼電器M0通電，L2電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，水池進(jìn)水，延時(shí)4秒后進(jìn)行水位判斷：若X0仍為接通狀態(tài)，則輔助繼電器M1通電并自鎖，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；若X0為斷開(kāi)，則Y1通電，L2電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，水池繼續(xù)進(jìn)水。當(dāng)水池水位達(dá)到最高位，X2接通，L2電動(dòng)機(jī)停止工作，M2通電并自鎖，Y0得電，即L1電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高位X 3常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，Y0掉電，L1停止運(yùn)行。 L1和L2均配有手動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)X6和X7。

梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求如圖3所示。

6 調(diào)試

程序輸入到PLC中后即可進(jìn)行調(diào)試工作。先進(jìn)行模擬調(diào)試，即不將PLC的輸出接到設(shè)備上，按控制要求在各指定輸入端輸入信號(hào)，觀察輸出指示燈的狀態(tài)。若輸出不符合要求，則應(yīng)借助于簡(jiǎn)易編程器或個(gè)人計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)查找原因，并排除之。

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，必將推動(dòng)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為再次科技革命的到來(lái)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]王兆明.電氣控制與PLC技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

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[3]常文平.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.