PLC自动控制供水系统-论文

“NC嵌入CP”结构的数控系统。它由开放体系结构运动控制卡+PC机构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CUP，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它开放的函数库供用户在W工NDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国DELATATU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC一NC数控系统、旧本MAAZK公司用三菱电机的MELDASMAGIC64构造的MAZATROL640CNC等。
传统的小区供水方式有:恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下:
1、恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，采用PLC水塔水位控制系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
1.2
水位自动控制系统由PLC（核心控制部件）、高低位的水位检测电路、高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电路（PLC控制程序实现的此水位控制）
“PC嵌入NC”结构的数控系统。如FANUC181系统、51emens840D系统、Numl060系统等。这是由于一些数控系统制造商不愿放弃多年来积累的数控软件技术，又想利用计算机丰富的软件资源而开发的产品。然而，尽管它也具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，其体系结构还是不开放的。因此，用户无法介入数控系统的核心。
关键字：PLC 自动控制 供水系统
第
1.1
众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
1.3
随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快，多品种，中小批量生产的比重明显增加。同时，随着航空工业、汽车工业和轻工业消费生产的高速增长，形状复杂的零件越来越多，精度要求也越来越高。
在传统的加工设备和制造方法难以满足这样的多样化、柔性化与形状复杂零件的高效高质量加工要求的情况下，数控机床作为一种自动化的加工设备而被广泛采用〔]l。数控技术作为数控机床的关键技术，已经成为当今制造技术的一个重要组成部分。美国麻省理工学院伺服机构实验室于1952年研制出世界上第一台三坐标铣床，从此人类迎来了机械制造的一个新的数控时代。纵观数控系统发展史，数控系统经历了两个阶段共六代的发展。
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。在水资源日益匮乏的今天，节约用水、提高水资源的利用率就显得十分必要。传统的水塔水位控制为粗放式的，基本没有对水泵的合理控制，且多为人为控制，工作强度大、危险。所以除了浪费电能外，还造成了人力资源的浪费。采用新型的PLC控制供水方式与过去旧的控制方式相比在运行中的经济性、可靠性、稳定性、等方面有显著优势，特别是在提倡低碳的情况下有很好的节能效果，且由于PLC强大的扩展性可以适应今后城市供水建设的发展。
因此综上所述，为了达到节能的目的提高供水系统的质量，考虑采用可编程控制器（PLC）、继电器。传感器技术和数据采集，设计一套实用水位控制方案，使系统实现自动控制，以提高控制精度、可靠性和供水质量。并通过模
拟仿真来验证程序编写的正确性。
本文首先阐述了课题背景，在分析了当前研究中存在的问题的基础上，论
述了本课题研究的重要意义。并根据水塔水位控制系统的控制要求以及控制原理确定水塔水位控制系统的硬件设计，画出系统流程图，确定PLC系统的输入输出分配，编写程序，系统的模拟仿真等。最终完成基于PLC的水塔水位控制系统的设计。
3)采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU、电源、1/0等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
第2章 可编程控制器（PLC）概述
2.1
可编程序控制器 (program logical controller)，简称pLc，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。由于PLC采用了“三机一体化”的综合技术即集计算机、仪器仪表、电气控制于一身，具有高可靠性、强抗千扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点，因而与其它控制器相比它更加适合工业控制环境和市场的要求;再加上PLC发展过程中产品的系列化、产业化和标准化，使之从早期的逻辑控制、顺序控制迅速扩展到了连续控制，开始进入批量控制和过程控制领域，并迅速成为工业自动化系统的支柱〔9」。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃。旱期的可编程序控制器 (Programmable Logic Controller，PLC)，主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。70年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增强。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程1/0模块和各种特殊功能模块。在软件方面，PLC采用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了PLC软、硬件功能。在发达工业国家，PLC己经广泛的应用在所有的工业部门。据“美国市场信息”的世界PLC以及软件市场报告称， 1995年全球PLC及其软件的市场经济规模约50亿美元。
4、单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面4种供水方式，但是系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。
综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源;效率低;可靠性差;自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。
2、气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。
3、液力祸合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷却，效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修;优点是价格低廉，结构简单明了，维修方便。
SOF’r型开放式数控系统。这是一种最新开放体系结构的数控系统。它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部1/0之间的标准化通用接口。用户可以在W工ND娜S平台上，利用开放CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统。与前几种数控系统相比，SOTF型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。其典型产品有美国MDSI公司的OpenCNC、德国PowerAutomation公司的AP80OONT等
在现代工业设备及自动化项目中，PLC的可靠性、抗干扰性等诸因素是继电器无法比拟的。随着计算机技术的不断发展，它给工业自动化带来了革命性的变革。这个变革是由继电器控制到计算机控制的飞跃。利用PLC控制的特点是：①可靠性高，抗干扰能力强；②配套齐全，功能完善，适用性强；③操作简单，易学易用，深受工程技术人员欢迎[4];④系统的设计、建造工作量小，维护方便、易于改造；⑤体积小、质量轻、功耗低。
2.2
随着电子技术和计算机技术的发展，ห้องสมุดไป่ตู้LC的功能得到大大的增强，具有以下特点〔10]:
l)可靠性高。PLC的高可靠性得益于软、硬件上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。
2)具有丰富的1/0接口模块。PLC针对不同的工业现场信号，有相应的1/0模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。
第一阶段:数控(NC)阶段(1952一1970)，这个阶段经历了三代，即第一代采用电子管元件的数控系统，体积大、可靠性低、价格高，主要用于军工生产;第二代采用晶体管和印制电路板组成的数控系统，可靠性有所提高，体积大为缩小，但是还没有得到广大用户的认可;第三代采用集成电路的数控系统，不仅体积大大缩小，其可靠性也得到了实质性的提高，成为一般用户能接受的数控系统。第一个阶段的数控系统主要靠硬件来实现各种控制功能。第二阶段:计算机数控(NCC)阶段(1970一至今)，这个阶段也经历了三代，即第四代采用小型计算机以软件的形式实现数控功能;第五代采用微处理器或微型计算机;第六代以CP机为控制系统的硬件部分，在CP机上安装NC软件系统，第六代数控也称为基于CP的智能数控系统。第二阶段的数控系统主要是由计算机硬件和软件组成。其最大特点是利用存储在存储器里的软件控制系统工作。这种系统较第一阶段的数控系统容易扩展，柔性好，可靠性高。就系统硬件和软件组成及其结构形式而言，当今世界上的数控系统大致可分为4种类型: