基于PLC的水塔水位控制系统设计

基于PLC的水塔水位控制系统设计

1 控制要求

1)因为电动机的功率较大，为减少启动电流，电动机采用定子串电阻降压启动，每2机组开启时间间隔5s。

2)为防止一台电动机因长期闲置而产生锈蚀，备用电动机(如未设置系统默认为5号)可通过预设开关随意的设置。

3)每台电机设置手动和制动两种方式控制，在自动控制状态时，不论设置哪一台电动机作为备用，其余四台都要按顺序启动。

4)在自动控制状态下，如果由于故障某台电动机组停止，而水塔水位又为到达高水位时，备用电动机组自动降压启动；同时对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机警报信号，提请维护人员及时排除故障。当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运转。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。

5)每台电动机都有运行状态指示灯(运行，备用和警报)。 6)液位传感器要有状态指示灯。

2 编程元件的地址分配表

水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表如下表。

表1 I/O地址分配表

输入信号 功能 低液位传感器信号 高液位传感器信号 电机1备用选择 电机2备用选择 电机3备用选择 电机4备用选择 电机5备用选择 电机1故障 电机2故障 电机3故障 电机4故障 电机5故障 电机1手动开 端口地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 功能 低液位传感器指示 高液位传感器指示 电机1备用指示 电机2备用指示 电机3备用指示 电机4备用指示 电机5备用指示 电机1故障指示 电机2故障指示 电机3故障指示 电机4故障指示 电机5故障指示 电机1运行（KM11） 输出信号 端口地址 Q6.0 Q6.1 Q6.2 Q6.3 Q6.4 Q6.5 Q6.6 Q7.0 Q7.1 Q7.2 Q7.3 Q7.4 Q4.0 电气控制课程设计报告

电机2手动开 电机3手动开 电机4手动开 电机5手动开 电机1模式选择 电机2模式选择 电机3模式选择 电机4模式选择 电机5模式选择 电机1手动关 电机2手动关 电机3手动关 电机4手动关 电机5手动关 I1.6 I1.7 I2.5 I2.6 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 电机2运行（KM21） 电机3运行（KM31） 电机4运行（KM41） 电机5运行（KM51） 电机1起动结束（KM21） 电机1起动结束（KM22） 电机1起动结束（KM23） 电机1起动结束（KM24） 电机1起动结束（KM25） Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q5.0 Q5.1 Q5.2 Q5.3 Q5.4 3水塔水位控制系统PLC外部接线图 水塔水位控制系统的PLC外部接线如图1所示。

I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.5I2.6 Q6.0Q6.1Q6.2Q6.3Q6.4Q6.5Q6.6Q7.0Q7.1Q7.2Q7.3Q7.4Q5.0Q5.1I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I3.0I3.1I3.2I3.3I3.4MQ5.2Q5.3Q5.4Q4.0Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4N

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图1 PLC控制外部接线图

4水塔水位系统控制程序

4.1程序流程图

水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求，如图2所示。

开始检查电路备用状态控制备用指示灯检查电路故障状态控制故障指示灯根据电机故障状态处理标志位检查液位信号控制指示灯对低液位信号进行锁存NYYN检查有无电机启动Y电机3手动？NNY自动启动条件满足？自动启动检查有无电机启动N检查有无电机启动NY电机4手动？Y电机1手动?NYN自动启动条件满足？Y电机1手动控制电机1自动控制自动启动NYY电机2手动？NYN检查有无电机启动NY检查有无电机启动NY电机5手动？自动启动条件满足？Y自动启动条件满足？N自动启动自动启动结束

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图2 水塔水位控制系统流程图

4.2梯形图程序

水塔水位控制系统的梯形图程序见附录。

5系统运行调试及S7-PLCSIM仿真

当电机均为自动运行模式，电机1为备用电机且无故障电机时，输入低液位传感器信号则电机2、3、4、5依次起动，每两个机组开启时间相隔5s。低液位传感器指示灯灯亮。具体仿真运行如图3所示。

图3 电机无故障时自动起动仿真图

当电机1故障，电机2为手动模式，电机3备用时，输入低液位信号电机3、4、5依次自动起动，按下电机2的手动开按钮时，电机2起动。具体仿真运行如图4所示。

图4 有电机故障时运行仿真图

当输入高液位信号时，所有电机停止，高液位指示灯变亮。具体的仿真运行如图5所示。

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