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1、陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）摘要设计安装一台控制水塔的供电泵电动机的控制电路，使水塔水位保持在规定范围内。使其能自动控制在规定水位线内，并且可通过PLC进行自动控制。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好,具有结构简单，使用寿命长，可靠性高，操作维修方便，经济实用的优点是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。安装于水塔上的传感器将水塔的水位转化成1-5伏的电信号
2、；电信号到达PLC将控制控制水泵的开关。水箱水位自动控制系统由PLC !核心控制部件高低位水箱的水位检测电路高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电路 PLC 控制启停及切换。水塔水位控制系统采用交流电压检测水位,在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位S2时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位S4时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位S2时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位S1时传感器将水位
3、信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。因此需要变频供水，恒压供水, 从而实现自动控制。目 录一 概述1二 水塔供水自动控制系统方案设计2设计方案2三 水塔水位自动控制系统设计21水泵电动机控制电路的设计22水位传感器的选择4四 水位自动控制系统的组成61、系统构成及其控制要求62系统框图7五 PLC的设计81可编程序控制器(PLC)简介82 PLC工作原理83 PLC的编程语言-梯形图94 SYSMAC-C系列P型机概述115水塔水位自动控制系统的软件设计12六 结束语（系统总结分析）171 系统的优点172 结束语17参考文献19致 谢20 水塔供水自动控制系统的设计 一 概述水塔
4、水位控制系统采用交流电压检测水位,在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位S2时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位S4时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位S2时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位S1时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。二 水塔供水自动控制系统方案设计设计方案PLC和传感器构成的水塔水位恒定的控制系统原理。在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位
5、时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。本文主要阐述利用PLC和传感器构成的水塔水位恒定的控制系统。三 水塔水位自动控制系统设计1水泵电动机控制电路的设计给排水工程中常使用三相异步电动机， 水泵上的电动机一般都是单向旋转有以下控制。在水塔水位检测系统中通过水位传感器
6、检测实际水位的高度，当水位低于最低水位时向PLC发出信息启动水泵，经过5分钟检测水塔水位是否提高控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向PLC发出信息控制信息停止水泵工作。供水系统的基本原理如图5.1 所示，水位闭环调节原理是：通过在水塔中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入PLC，执行较后程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。当PLC出现故障时，还有一套手动控制来进行对水塔水位控制。手动控制采用交流接触器。（图4-1 水泵电动机控制图）水泵启动工作：当投入作为主电路电源开关的配线切断器KM1时，在收到PLC的启动水泵指令后，电磁线圈KM2中有电流流过，电磁接触器KM2运行。当电磁
7、接触器KM2运行时，主电路的主触点KM2闭合，常闭触点KM2-b打开，常开触点KM2-m2闭合，当主触点闭合时，电源电压施加到电动机M上，开始运转。当常闭触点KM2-b打开时，绿灯GN-L中无电流流过，绿灯熄灭，当常开触点KM2-m2闭合时，红灯RD-L中有电流流过，红灯点亮。水泵停止工作：当投入作为主电路电源开关的配线切断器KM1时，在收到PLC的停止水泵指令后，电磁线圈KM2中无电流流过，电磁接触器KM2恢复。当电磁接触器KM2恢复时，主电路的主触点KM2打开，常闭触点KM2-b闭合，常开触点KM2-m2打开，当主触点KM2打开时，电源电压施不再施加到电动机M上，电动机M停止运转。当常闭触
8、点KM2-B闭合时，绿灯GN-L中有电流流过，绿灯点亮，当常开触点KM2-m2打开时，红灯RD-L中无电流流过，红灯熄灭。KM1： 配线切断器是把开闭机构、后动装置等统一装到绝缘容器内的部件，它是利用操作手柄对通常使用状态的电路进行开闭控制的。经常应用于电源电路的开闭中，当发生过载、短路等情况时自动地切断电路。KM2： 所谓电磁接触器，就是应用电磁铁对负载电流进行开闭控制的接触器，主要用于电源电路的开闭。电磁接触器有主触点和辅助触点构成的触点和电磁线圈与铁心构成的靠做电磁铁部分组成。FR: 热敏继电器 是由加热器部分和触点机构部分组成的。当够电流流过加热部分时，双金属片因为受热而发生弯曲，因此
9、触点部分被打开而使电路得到保护。2水位传感器的选择根据本设计的要求所选传感器要求在水面和水底都可以使用，且要考虑到对水质的影响，所以选择超声波液位传感器U9ULS系列的 U9ULS10/100系列。U9ULS系列超声波液位传感器开关使用范围非常广。具有焊接的不锈钢传感器探头，没有缝隙不会泄露，另外没有易损的活动部件，它不会受温度、压力、密度和液体类型等参数的影响。在大多数情况下，电子设备放在铸铝的，NEMA 4/NEMA 7防爆且防水的壳体中。U9ULS具有以下特点：可应用于多种液体中 可承受高达1000psi的压力不受气泡、蒸汽、杂质后湍流等因素的影响。长度达121in(303.3cm)可安
10、装在侧面、顶部或底部工作原理：U9ULS系列是给予超声波理论工作的。当超声波在空气中传播时，会被严重衰减 相反地，如果在液体中传播时，超声波的传播会被大大增强。电子控制单元发出一系列的电信号，传感器将其转化为超声能量脉冲，并在被探测区内传播。当另一端街道有效信号时，就发出数据有效的信号，表明有液体存在。这个信号输送到继电器，从而产生输出信号。 U9ULS100系列产品具有性能优异的传感器探头，可在温度为300F和压力为1000PSI的情况下良好的工作。 U9ULS10系列产品为更靠近池底，将顶端的探头设计成缺口形状。控制电路设计成小型，密封的结构，可安装在远程的控制地点。特点：10A的继电器输
11、出115/230V AC，12V DC或24V DC输入高增益。无需效准，工作温度可达300 长度可达151.5CM表5.1 主要技术指标输入电压115/230V AC，50/60HZ或12/24V DCU9ULS10系列增益300：1U9ULS100系列增益1000：1U9ULS10系列输出10 A DPDA继电器灭火两线制，4mA-干；20 mA- 湿U9ULS100系列输出10 A DPDT继电器延时0.5s重复性2mm外壳NEMA 4/NEMA 7,防水防爆罩，环氧涂层，铸铝。四 水位自动控制系统的组成1、系统构成及其控制要求 水塔水位自动控制系统水塔水位的工作方式：S1: 水塔水位上
12、限 当水塔水位达到此位置时液位传感器将向PLC发出最高水位信号请求停止水泵工作S2: 水塔水位下限 当水塔水位达到此位置说液位传感器将向PLC发出最低水位信号请求开启水泵工作S3: 水槽水位上限 当水塔水位达到此位置时液位传感器将向PLC发出最高水位信号请求停止水泵工作S4: 水槽水位下限 当水塔水位达到此位置说液位传感器将向PLC发出最低水位信号请求开启水泵工作M: 抽水泵 当水塔水位达到最低水位时PLC将开到抽水泵向水塔供水Y: 补水泵 当水槽水位达到最低水位时PLC将开到抽水泵向水塔供水原理：在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，
13、PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。2系统框图如下图整个系统由一个水位传感器，一台PLC和一台水泵以及若干部件组成。安装于水塔上的传感器将水塔的水位转化成1-5伏的电信号；电信号到达PLC将控制控制水泵的开关。水箱水位自动控制系统由PLC核心控制部件高低位水箱的水位检测电路高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电
14、路 PLC 控制启停及主备切换。水塔水位检测系统水塔水位的实际高度 PLC水泵 （图5-2 系统组成框图）在水塔水位检测系统中通过超声波液位传感器将水位信号转换为电信号输入PLC中，在通过PLC控制水泵的启动或关闭。在系统运行中当水为低于最低值时PLC将启动水泵向水塔中加水，当水塔中的水达到最高值时PLC使水泵停止运转即水泵停止向水塔供水。等到水塔水位再次达到控制最低水位时 系统再次重复这个过程。五 PLC的设计1可编程序控制器(PLC)简介可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。所谓可编程序控制器，就是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操
15、作的电子系统，它采用一种可编程序的存储器，在其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作的指令，通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。随着PLC的发展，它不仅能完成编辑、运算、控制，而且能实现模拟量、数字量的算术运算。2 PLC工作原理PLC的工作方式:采用循环扫描方式.在PLC处于运行状态时,从内部处理,通信操作,程序输入,程序执行,程序输出,一直循环扫描工作.PLC的工作过程：PLC的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，是在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑，.然后顺序向各个输出点发出相应的控制信号。除此之外，为提高工作的可靠性和及时的接收外来的控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信。因此，PLC工作过程分为以下五步:(1)自诊断自诊断功能可使PLC系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此PLC每次扫描用户程序以前都对CPU、存储器、输入输出模块等进行故障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异
