基于PLC控制的供水系统设计毕业论文

基于PLC供水系统设计

2.电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。

四．通讯接口

通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换，同时通过通讯接口，还可以将现代先进的网络技术应用到本系统中来，例如可以对系统进行远程的诊断和维护等。

五．报警装置

作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、电网过大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢水等等造成的故障，因此系统必须要对各种报警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。

3.2 系统主要硬件设备的选型

3.2.1 PLC的选型

PLC是整个供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入信号的采集、所有输出单元的控制以及对外的数据交换等功能。因此我们在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素，以日本三菱PLC为例，该PLC有FX、A、Q三大系列，在FX系列中又有FX1S，FX1N和FX2N三种型号。依据控制任务，从PLC的输入／输出点数、存储器容量、输入／输出接口模块类型等方面等来选PLC型号。在供水系统的设计中，我们选择三菱FX1N-40MR-001型PLC。1.FX1N-40MR-001的主要参数

I／O点数：24／16； 基本指令：27条； 功能指令：298条；

基本指令执行时间：0.55-0.7微秒； 用户程序步骤：8K； 通信功能：强； 输出形式：继电型； 输出能力：2A／点；

三菱FX1N-40MR-001是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输

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入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。

2. 三菱FX1N-40MR-001 PLC特点

三菱FX1N-40MR-001 PLC拥有相当快的速度， FX是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案； FX1N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中高档次的超小形程序装置。 除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。

三菱FX1N-40MR-001在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。 程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。

3.2.2 水泵机组的选型

水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。要使泵组常处于高效区运行，则所选用的泵型必须与系统用水量的变化幅度相匹配。

本论文以某大楼的实际生活用水的数据进行选型，该大楼用水具体要求为： 1.由多台水泵机组实现供水，流量范围600m2／h，扬程60米左右，出水口水压大小为0.4Mpa；

2.设置一台水泵作用于小流量时的供水；供水压力要求恒定，尤其在换泵时波动要小；

3.系统能自动可靠运行，为方便检修和应急，应具备手动功能。 4.具有完善的过载保护功能，系统要求较高的经济运行性能。

根据以上系统要求的总流量范围、扬程大小，确定供水系统设计秒流量和设计供水压力(水泵扬程)，考虑到用水量类型为连续型低流量变化型，确定采用4台上海熊猫机械(集团)有限公司生产的SFL系列主水泵机组。

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表3-1水泵机组主要性能参数表 型号 水泵机组 数量 主要性能参数 流量m2/h 160 扬程m 80 效转速率% r/min 73 1450 电机功率kw 55 余量m 2.9 进出口径mm 150 150sfl160-20x4 4

3.2.3 压力传感器的选型

压力传感器是供水系统中的主要传感器。PLC自动控制水泵的工作情况的信息全部来自压力传感器，它必须要有很高的可靠性，如果压力传感器出错，将会带来灾难性的事故，很可能是管道爆裂或者是水压不足，造成居民用水的不方便，因此压力传感器的选用很关键。

水压传感器，厂家采用进口高精度感应芯体，先进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测量介质的压力转换成0～5VDC标准电信号 。采用全不锈钢封焊结构，具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水等压力测量与控制。

根据供水系统的具体的要求，我们选择佛山一众传感仪器有限公司的水压传感器PY206。

一.产品概述及特点： 1.采用进口感压芯片；

2.先进的贴片工艺，具有零点、满量程补偿，温度补偿； 3.高精度和高稳定性放大集成电路；

4.全封焊结构、抗冲击、耐疲劳、可靠性高； 5.输出信号多样化（有电流型、电压型）； 6.结构小巧，安装方便；

7.采用高温补偿最高介质温度可达350度； 二.产品主要参数：

1.量 程： -100KPa-0.6Mpa～60 Mpa～120 Mpa间任意可选（量小量程

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为0.6MPa,量大量程为120MPa）

2.输 出：4～20mA（二线制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三线制）

3.综合精度： ±0.1%FS（量程60MPa以下）、±0.25%FS、±0.5%FS 4.供 电： 24V DC（15～30VDC） 5.绝缘电阻： ≥1000 MΩ/100VDC

6.介质温度： -20～85℃、-20～150℃、-20～200℃、-20～300℃（可选） 7.密封等级：IP65/IP68 8.过载能力： 150%FS 9.响应时间：≤10mS 产品结构图：

图 3-2水压传感器PY206结构图

3.3 系统电路分析及设计

3.3.1 系统电源

供电系统的设定直接影响到控制系统的可靠性，因此在设定供电系统时应考虑下列因素：

1.输入电源电压在一定的允许范围内变化；

2.当输入交流电断电时，应不破坏控制器程序和数据； 3.当控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余； 4.当外部设备电源通断电时，应不影响控制器的供电； 5.要考虑电源系统的抗干扰措施。

为实现以上要求，在主电路和控制电路加上了保护，包括过载保护，当主电路因某些原因出现故障时，比如水泵过载，这时过载保护工作，水泵停止运行既使水泵安全，也使电源供电安全确保PLC的电源正常。

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