機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-洗手間PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、題目：洗手間plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院 系：專 業(yè)：班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：xx教務(wù)處二o五年十一月洗手間plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要可編程序控制器（plc）是一種新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼 電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡單、使用 方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。plc的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各 個領(lǐng)域，plc的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯 條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及人量離散量的 數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。plc最基本 最廣泛的用于開關(guān)量的邏

2、輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順 序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑 機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)，組合智能窗簾，磨床，包裝等。目前，plc在國內(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) 保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。眾所周知，我國是一個水資源極其短缺的國家，水環(huán)境日益嚴(yán)峻，公共場所 水資源浪費(fèi)現(xiàn)象更是十分嚴(yán)重因此，加強(qiáng)公共場所的節(jié)約用水勢在必行，而自動 沖水裝置可以很好的解決這一問題。0前在諸如公廁等公共場有些沒有自動沖水 控制裝置，有些所采用的自動沖水裝置有的停留在機(jī)械原理控制，冇的使用強(qiáng)電 工作，布線不

3、方便，不能很好的達(dá)到節(jié)水節(jié)電目的。而我們介紹的自動沖水裝置 運(yùn)用模數(shù)電原理，結(jié)構(gòu)簡單以及低電壓控制的電磁閥實(shí)現(xiàn)上述控制，從而達(dá)到節(jié) 能、優(yōu)化控制的0的，適宜實(shí)際使用與廣泛推廣。文章介紹了一種洗手間plc控制系統(tǒng)。當(dāng)有人入廁的吋候，熱釋電紅外線傳 感器能夠以非接觸的方式檢測出人體發(fā)出的紅外線輻射，并且轉(zhuǎn)化為電信號，觸 發(fā)plc電路?？朔藗鹘y(tǒng)沖水系統(tǒng)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了精確的計(jì)數(shù)。關(guān)鍵詞plc控制洗手間控制系統(tǒng)紅外線電路the design of the plc control system in thebathroomabstractwith development of all kind of s

4、cience technology and global economy， pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something, aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. it can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanizat

5、ion and automation，and can work in dangerous working environments to protect the personal safety .therefore widely used in machine building, metallurgy，electronics, light industry and atomic energy sectors.the inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable，non -linear, strong-

6、coupling，fleet and absolutely instable. it is representative as an ide al model to prove new control theory and techniques. during the control process，p endulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust，foil ow-up and track，therefore.this paper studies a control method of

7、double inverted p endulum . first of all，the mathematical model of the double inverted pendulum is e stablished.themake a control design to double inverted pendulum on the mathemati cal model，and determine the system performance index weightmatrix , by using ge netic algorithm in order to attain the

8、 system state feedback control matrix. finally, t he simulation of the system is made by .after several test matrix value the results are not satisfactory response，then w e optimize matrix by using genetic algorithm. simulation results show: the syste m response can meet the design requirements effe

9、ctively after genetic algorithm o ptimization. small twisted paper broken machine for meat, the system state feedback control matrix.keywords plc cylinder pneumatic fout degrees of freedomcaxa工程圖文檔（5）a0紅外檢a2-plca2虢貧a4工作原測電路圖.制流程圖.制原理圖.理梯形圖.dwgdwgdwg圖.dwgdwg'microsoft word 97 - 2003 文檔（1）洗手間plc 控

10、制雜設(shè) 計(jì)說明書.doc全套設(shè)計(jì)，請加12401814目 錄摘要錯誤!未定義書簽。abstract錯誤!未定義書簽。1緒論錯誤!未定義書簽。1.1本課題研究的s的、意義錯誤!未定義書簽。2洗手間plc控制系統(tǒng)功能簡介32.1洗手間plc控制組成、原理和工作過程43 plc控制系統(tǒng)簡介63. 1 plc的定義73. 2 plc的控制原理83.3 plc的分類103.4 plc的用途錯誤!未定義書簽。4系統(tǒng)硬件的設(shè)i十錯誤!未定義書簽。4.1紅外線檢測模塊錯誤!未定義書簽。4.2 plc計(jì)時ii數(shù)器錯誤!未定義書簽。4.3電磁閥145系統(tǒng)工作原理155. 1探測信號165.2信號傳輸過程175.3

11、沖水動作的觸發(fā)185.4水箱注水控制186系統(tǒng)軟件設(shè)ii方案錯誤!未定義書簽。6.1軟件組成錯誤!未定義書簽。6.2系統(tǒng)控制流程圖錯誤!未定義書簽。6.3設(shè)ilplc控制梯形圖程序錯誤!未定義書簽。結(jié) 論錯誤!未定義書簽。致 謝錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯誤!未定義書簽。hi1緒論機(jī)電一體化工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)電一體化工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在 影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步離不開機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大 環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進(jìn)技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和 品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在新的市場需求的推動下，對物料進(jìn)行改良和優(yōu)化 是當(dāng)務(wù)之急。有大型物料拾取

12、裝置生產(chǎn)企業(yè)對該裝置的安全指標(biāo)的有著一定生產(chǎn)的 嚴(yán)格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，從而減 少噪聲污染引起的振動或不當(dāng)操作設(shè)備的現(xiàn)象等?？删幊绦蚩刂破?plc)是一種 新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù) 融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系 列優(yōu)點(diǎn)。plc的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個領(lǐng)域，plc的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中， 大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖 保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電 氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。pl

13、c最基木最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼 電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群 控及自動化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)，組合鋝能窗簾，磨床，包裝等。 目前，plc在國內(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)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。1.1本課題研究的目的、意義用plc控制系統(tǒng)解決我w家庭洗手間的沖水是最有希望的、最有效可行的途徑。 plc洗手間控制系統(tǒng)的應(yīng)用市場前景廣闊，除家庭用沖水外，還可用于賓館的沖水、 大型公共場所衛(wèi)生間等領(lǐng)域。從發(fā)展角度看，城市家庭生活沖水的實(shí)現(xiàn)不應(yīng)由、1!主 考慮，而

14、應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)開發(fā)同時進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了洗手間沖水的自動控制 系統(tǒng)。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，有必要而ii有可能采用新技術(shù)對原電氣控制系統(tǒng) 進(jìn)行改造，以提高可靠性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，提高節(jié)約用水的能力?？删幊?控制器由于可提供使用的時間繼電器和中間繼電器相當(dāng)多，面且其常幵常閉觸點(diǎn)可 多次重復(fù)使用，使得我們在編程中可以隨心所欲。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電 器邏輯控制電路中大量的時間繼電器和中間繼電器，簡化控制線路、有效提高系統(tǒng) 的可靠性，是plc的突出特點(diǎn)。s前，我國大部分洗手間的控制部分，往往需要大量的中間繼電器和吋間繼電 器來滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、繁瑣，故障時有發(fā)生

15、，給使用和曰 常維護(hù)帶來了很大的不便。洗手間plc控制系統(tǒng)是利用商業(yè)化程度最高、應(yīng)用最普 遍的技術(shù)。但是在洗手間自動控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)控制，單片機(jī)幵發(fā)價格 較高，而plc開發(fā)價格便宜。選用plc控制，它具有速度快，可靠性高，體積小， 功能全，編程簡單的特點(diǎn)。通過改進(jìn)或完善已冇洗手間控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)開發(fā) 新型洗手間控制系統(tǒng)一基于plc的洗手間自動控制系統(tǒng)。2洗手間plc控制系統(tǒng)功能簡介 2.1洗手間plg控制組成、原理和工作過程木次設(shè)計(jì)的洗手間plc控制系統(tǒng)的工作過程原理為：當(dāng)有人如廁后，人次達(dá)到 預(yù)先設(shè)定值，或待人上完廁所離開一定時間后放水沖洗，而后系統(tǒng)恢復(fù)。以待下次 使用，這樣不僅

16、簡便易用而且在保證廁所干凈整潔的同時節(jié)約珍貴的水資源。其系 統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖和原理圖分別如圖1. 1，1. 2所示：圖1. 1系統(tǒng)總體設(shè)框圖圖1.2系統(tǒng)原理圖3 plg控制系統(tǒng)簡介3.1 plc的定義plc即可編程控制器(programmable logic controller),是指以計(jì)算機(jī)技 術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年w際電工委頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對plc 做丫如卜定義;plc英文全稱programmable logic controller,屮文全稱為口j編 程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工、11環(huán)境應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于

17、其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控 制，定時，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制 各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc即可編程控制器(programmable logic controller),是指以計(jì)算機(jī)技 術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對 plc做丫如卜定義;plc英文全programmab 1 elogiccontroller,屮文全稱為可編程邏 輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定 時，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作

18、等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類 型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語 言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有plc。3. 2 plc的控制原理plc就是可編程控制器，簡單說應(yīng)用在控制系統(tǒng)中的專用的“計(jì)算機(jī)”，根據(jù) 控制邏輯編寫控制程序裝入plc, plc可以替代過去老式的繼電器邏輯控制電路，性 能穩(wěn)定可靠，修改邏輯關(guān)系方便，己經(jīng)在控制系統(tǒng)中廣泛使用。3. 3 plc的分類可編程控制器類型很多，可從不同的角度進(jìn)行分類：1）按控制規(guī)模分控制規(guī)模主要指控制開關(guān)量的入、出點(diǎn)數(shù)及控制模擬量的模入、模出，或兩者 兼而有之（

19、閉路系統(tǒng)）的路數(shù)。但主要以開關(guān)量計(jì)。模擬量的路數(shù)可折算成開關(guān)量 的點(diǎn)，大致一路相當(dāng)于816點(diǎn)。2）按點(diǎn)數(shù)分，plc大致可分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī)、超大型機(jī)。微型機(jī)控制點(diǎn)僅幾十點(diǎn)，如德維森公司的v80系列plc本體從16點(diǎn)到40點(diǎn)，omron公司的cpm1a系列plc,丙門子的logo僅10點(diǎn)。小型機(jī)控制點(diǎn)可達(dá)100多點(diǎn)。如如徳維森公司的v80系列plc可擴(kuò)展到256點(diǎn)，0mr0n公司的c60p可達(dá)148點(diǎn)，cqm1達(dá)256點(diǎn)。德國西門子公司的s7-200機(jī)可達(dá) 64點(diǎn)。中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)近500點(diǎn)，以至于千點(diǎn)。如徳維森公司的ppc11系列可擴(kuò) 展到1024點(diǎn)，0mr0n公司c200i

20、i機(jī)普通配置最多可達(dá)700多點(diǎn)，c200ha機(jī)則可達(dá)1000 多點(diǎn)。德國丙門子公司的s7300機(jī)最多可達(dá)512點(diǎn)。大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)一般在1000點(diǎn)以上。如如徳維森公司的ppc22系列可擴(kuò)展到 2048 點(diǎn)，0mr0n 公司的 c1000h、cv1000,當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá) 1024 點(diǎn)。c2000h、cv2000 當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)2048點(diǎn)。超大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)，以至于兒萬點(diǎn)。如美國ge公司的90 70機(jī)， 其點(diǎn)數(shù)可達(dá)24000點(diǎn)，另外還可有8000路的模擬量。再如美國莫迪康公司的pc e984785機(jī),其開關(guān)量具總數(shù)為32k （32768），模擬量有2048路。西門子的ss-115u-cpu94

21、5,其開關(guān)量總點(diǎn)數(shù)可達(dá)8k,另外還可有512路模擬量。等等。 以上這種劃分是不嚴(yán)格的，只是大致的，h的是便于系統(tǒng)的配置及使用。一般講，根據(jù)實(shí)際的i/o點(diǎn)數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應(yīng)的機(jī)型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。自然，也有特殊情況。如控制點(diǎn)數(shù)不是非常之多，不是非用大型機(jī)不可，但因大型機(jī)的特殊控制單元多，可進(jìn)行熱備配置，因而采用丫大型機(jī)。3.4 plc的用途目前，plc在國內(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)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納 為如下幾類。1、開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的

22、繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑。2、模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速 度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和 數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運(yùn)動控制plc可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于 開關(guān)量1/0模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運(yùn)動控制模塊。 如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸

23、位置控制模塊。世界上各主要plc廠家 的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、搶答器、機(jī)器人、電梯等場合。4、過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。p1d調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng) 中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行16路的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、 鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換、排序、査表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、

24、分析及處理。這些數(shù)據(jù) 可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信號與 設(shè)定的壓力信號經(jīng)過pid運(yùn)算后，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速， 保持供水壓力的恒定，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的壓力閉環(huán)系統(tǒng)；自動檢測水 池水位信號與設(shè)定的水位低限比較，輸出水位低報警信號或直接停機(jī)。觸摸屏顯示 器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實(shí)際供水壓力和設(shè)定供水壓力和泵 的工作狀態(tài)等信息;可以通過觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水泵的運(yùn)行。該系 統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可 以做到無人值守。該系統(tǒng)具有手動和自動兩種運(yùn)行方式：選

25、擇此方式時，按啟動按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。 這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時使用。在自動運(yùn)行方式下開始啟動運(yùn)行時，首先檢測水池水位，若水池水位符合設(shè) 定水位耍求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機(jī)與變頻器連通，變頻器輸出頻率從 oiiz開始上升，此時壓力變送器檢測壓力信號反饋plc，由plc經(jīng)hd運(yùn)算后控制變 頻器的頻率輸出；如壓力不夠，則頻率上升至50hz,延吋一定吋間后，將1#泵切換 為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓 力達(dá)到設(shè)定壓力，依次類推增加水泵。如用水量減小，出水壓力超過設(shè)定壓力，貝uplc控制變頻器降低輸出頻率，減少

26、 出水量來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值（水泵出水頻率，一般 為25hz），而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值吋，plc開始計(jì)時，若在一定時間內(nèi)，出 水壓力降低到設(shè)定壓力，plc放棄計(jì)時，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行;若在一定時間內(nèi)出水壓 力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則，plc將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時間最 長的工頻泵，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。對于居民生活供水或其它用水時段性較強(qiáng)的供水系統(tǒng)，可設(shè)置一臺小流量水 泵。例如在晚上12點(diǎn)到凌晨5點(diǎn)，居民生活用水很少，一臺30kw 的水泵為了維持供水壓力也需要長時間工作在25hz左右，電動機(jī)不僅耍消耗十幾個 t瓦的電能，同時還要長期工作在低頻狀態(tài)，大

27、大影響電動機(jī)的壽命。若系統(tǒng)屮設(shè) 置一臺5kw左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅 電動機(jī)工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚(yáng)程和主泵和同。在自動供水的過程中，plc實(shí)時檢測水池水位，若水位低于設(shè)定的報警水位時， 蜂鳴器發(fā)出缺水報警信號;若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時，停止全部水泵工作，防止 水泵干抽，并發(fā)出停機(jī)報警信號;若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位吋，自動關(guān)斷 水池給水管電動閥門。有時電源會突然斷電，若無人值班，恢復(fù)供電后若系統(tǒng)無法啟動會造成斷水，為 此本系統(tǒng)設(shè)置了通電后自動變頻啟動方式。在電源恢復(fù)后，

28、plc會發(fā)出指令，蜂鳴器 發(fā)出警告，然后按自動運(yùn)行方式變頻啟動1#泵，直到穩(wěn)定地運(yùn)行在給定水壓值。當(dāng)出現(xiàn)消防報警信號吋，系統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。變頻故障從冗余設(shè)計(jì)原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時也要不間斷供水。當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報警，plc發(fā)指令使全部水泵停機(jī)，然后1#泵工頻 運(yùn)行（若水泵功率大于37kw,則需要采用降壓啟動或其它啟動方式），經(jīng)一定延時 后根據(jù)壓力變化情況再使2#泵工頻運(yùn)行。此時，plc切換泵則根據(jù)實(shí)際水壓的變化 在工頻泵間切換。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī)、電動機(jī)欠壓、過壓、錯相、電機(jī)故障等情 況時，均能由蜂鳴器發(fā)出警報聲。條件許可時可以添加modem模塊，變頻器、電動機(jī)發(fā)生故

29、障時能通過遠(yuǎn)程通信口撥叫值班人員電話，通知有關(guān)人員前來維修。 所有故障解決、恢復(fù)正常后，自啟動前也要發(fā)出報警信號?？删幊绦蚩刂破鞑捎胹iemens的s7-300系列cpu-226主機(jī)，i/o點(diǎn)數(shù)為 40點(diǎn)（24個輸入點(diǎn)和16個輸出點(diǎn)），具有2個rs-485通訊/編程口，具有 ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是s7-200 plc的一個很有特色的功能，它使s7-200 plc可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中plc可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬 量輸入釆用4路12位a/d模擬量輸入的em231模塊，具有較高的精度。plc 編程采用ste

30、p7-micro/win編程軟件，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離 線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形閣與語句表的互相轉(zhuǎn)換。在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)屮，變頻器的啟動/停止由plc通過開關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由plc通過模擬量輸出端口輸出05 (10) v或420ma信號 控制的，這需要購買plc比較昂貴的模擬量輸出端u模塊。對變頻器故障的檢 測是只是由plc讀取變頻器的故障報警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具 體什么故障并不清楚，需操作人員杳詢變頻器報警信息后再閱讀變頻器說明書冰 知道，這對于一般值班人員來說太難丫。因此在本系統(tǒng)中plc對變頻器的控制是通過串行通訊的方式實(shí)現(xiàn)的，變頻器選用

31、 siemens的mm系列或abb的acs-400系列風(fēng)機(jī)/泵類16路變頻器，它們具有rs-485 通訊接口，性價比較高。plc通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行， 讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計(jì)運(yùn)行時間和過壓、過流、過負(fù)荷 等全部報警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端門控制變頻器的 運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了 plc寶貴的i/o端口，又獲的了大量變頻器的信息。觸摸屏選用臺灣hitch公司生產(chǎn)的pws系列，它具有豐富的驅(qū)動程序，可方便地通過串口與s7-200系列plc通訊。通過觸摸屏可以直觀地顯示各泵 的運(yùn)行狀態(tài)、管網(wǎng)實(shí)際出水壓力、設(shè)定壓力、變頻器的

32、電壓、電流、功率及各種 故障信息等參數(shù);操作人員通過觸摸屏可以方便的在線設(shè)置生活供水壓力、消防 供水壓力、變頻器加減速吋間、各泵的在線/檢修狀態(tài)等參數(shù)，并可以通過觸摸 屏控制各水泵的運(yùn)行。在控制電路設(shè)計(jì)中，注意到系統(tǒng)自動/手動轉(zhuǎn)換、每臺水泵的變頻接觸器和工頻 接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺水泵工頻和變 頻電源同時接通或多臺水泵同時接通變頻電源的現(xiàn)象。系統(tǒng)主要控制回路整個系統(tǒng)plc既冇開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出，又冇與變頻器和觸摸屏的 通訊，因此在plc控制軟件編程上釆用模塊式結(jié)構(gòu)，各種功能的程序模塊通過 主程序有機(jī)地結(jié)合起來，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。在主程序中，plc

33、上電初使化，檢測系統(tǒng)各部分狀態(tài)信息，若有報警信息 則首先發(fā)出警告，若無報警信息，則開始從1#泵（1#泵被切除出系統(tǒng)，則從泵 號最小的在線泵）變頻啟動，實(shí)時檢測出水壓力并進(jìn)行pid運(yùn)算，控制變頻器的輸 出頻率，保持供水壓力恒定;變頻器頻率達(dá)到50hz延時幾秒后，出水壓力仍低于設(shè) 定壓力，則將1#泵切換為工頻，變頻啟動2#泵以保持壓力恒定并依此類推。若出水 壓力超過設(shè)定壓力，則變頻器降低輸出頻率來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低 于設(shè)定水泵出水頻率而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時，延時一段時間后根據(jù)先投先 停的原則，停止正在運(yùn)行水泵中運(yùn)行時間最長的工頻泵，至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。若系統(tǒng)只有一臺水泵變頻運(yùn)

34、行且連續(xù)一段時間頻率低于設(shè)定出水頻率，則切除變頻 運(yùn)行主泵，投入小流量泵，既保護(hù)主泵電動機(jī)，又節(jié)約能源。4系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4.1紅外線檢測模塊紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分：紅外輻射的性質(zhì)，其中有受熱物體所發(fā)射 的輻射在光譜、強(qiáng)度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)屮的傳播特性：反射、折射、衍射 和散射；熱電效應(yīng)和光電效應(yīng)等。紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷 器、紅外窗口材料和濾光電等。把各種紅外元件、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和 精密機(jī)械的組成部分。紅外技術(shù)在軍事上和國民經(jīng)濟(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。紅外技 術(shù)冇很多應(yīng)用，例如在夜晚可以用看見物體的紅外線來確定物體的位置;用一個紅外 線發(fā)射器和一個紅外線

35、接收器在生產(chǎn)上可以計(jì)算商品的數(shù)量；軍事上可以用來防止 敵人侵入，當(dāng)紅外線發(fā)射器和接收器被擋住，警報就會響；在醫(yī)學(xué)上還可以查看人 的病情等等。紅外線計(jì)數(shù)器分為對射式和反射式兩種電路。對射式紅外線是一個發(fā) 射頭和一個接收頭在中間如有物件通過就遮擋一下光線，輸出脈沖信號觸發(fā)計(jì)數(shù)電 路；反射式紅外線是把發(fā)射頭和接收頭做在一塊成為一個紅外探頭，當(dāng)探頭前有一 個物件出現(xiàn)就把發(fā)射頭的紅外線反射給接收頭，探頭輸出一個脈沖給計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。紅外線接收管本文所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是采用紅外線遮光方式，利用紅外對射管作計(jì)數(shù)傳感器，當(dāng)有物體通過時光被遮擋住,接收模塊輸出一個高電平脈沖,對此脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就 可實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)基于這種光電

36、檢測原理，配合組成集成電路，就可品的統(tǒng)計(jì)。設(shè)計(jì)測物對 光束的遮擋或反射，由同步冋光電傳路感應(yīng)反射冋來的光的強(qiáng)弱而檢測物體的存在 與否。感器首先發(fā)出紅外線光束到達(dá)或透過物體，物體或鏡面對紅外線光束進(jìn)行反 射，光電傳感器接收反射回來的光束，根據(jù)光束的強(qiáng)弱判斷物體的存在，多數(shù)光電 開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。紅外對射管的種類很多，有鏡反射 式光電開關(guān)、漫反射式、槽式、對射式、光纖式等。紅外檢測電路如圖所示，當(dāng) 紅外對管之間紅外對射管將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù) 接收到的光線的強(qiáng)弱或冇無對s標(biāo)物體進(jìn)行探測。每當(dāng)物件通過紅外對射管中間一 次，紅外光被遮擋一次，光電接收

37、管的輸出電壓發(fā)生一次變化，這個變化的電壓將 產(chǎn)生一個脈沖信號。對射式紅外線計(jì)數(shù)器。該裝置抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，計(jì)數(shù)準(zhǔn) 確。目前常用的紅外線對射管是根據(jù)物體對近紅外線光朿的反射原理。其中紅外檢 測電路閣如閣1.3所示：cp1.3紅外檢測電路圖4. 2 plc計(jì)時計(jì)數(shù)器計(jì)時器的分辨率有三種，lms、loms、looms三種。計(jì)時器的值每增加一個數(shù)字表 示多長時間。計(jì)時器號決定定時器的分辨率to t64 t32 t96時間分辨率是lms。 t1-t4等時間分辨率是loms ,t5t31等時間分辨率是looms。s7200系列plc 中定時器一共三種：(1)接通延時計(jì)時器ton (2)斷開延時計(jì)時器

38、tof (3)此處刪減nnnnnnnn字 需全套設(shè)計(jì)請聯(lián)系12401814特點(diǎn)：流體壓力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件。通過導(dǎo)線將電磁 閥體內(nèi)線圈輸入正向脈沖信號，線圈產(chǎn)生的工作磁通，使動芯吸合，打開閥門。當(dāng) 停止正向脈沖信號輸入時，動芯釋放，動芯在彈簧力的作用下回復(fù)到初始狀態(tài)，關(guān) 閉閥門。另外有自保持型的，停止輸入正向脈沖或斷電后也能保持，需要輸入負(fù)向 脈沖信號才能復(fù)位；脈沖電磁閥的工作原理是利用電器的脈沖轉(zhuǎn)化為機(jī)械的脈動使 得脈動氣體的強(qiáng)大能量變成動量在短時間內(nèi)釋放產(chǎn)生巨大沖力。木文是通過紅外傳感到有人靠近時輸出一個信號給控制電路，控制電路發(fā)出控 制信號給電磁閥，進(jìn)行短暫沖水；紅外傳

39、感到有人離開時輸出信號給控制電路，控 制電路發(fā)出信號給電磁閥，進(jìn)行較長時間沖水。5系統(tǒng)工作原理5.1探測信號在公廁的每一個位置上都安裝紅外線傳感器，探測元件的波k靈敏度在0. 220 um范圍內(nèi)而人體輻射的紅外線中心波長為910 m。在傳感器頂端幵設(shè)了一個裝有 濾光鏡片的窗門，這個濾光片可通過光的波長范圍為廣10 um,正好適合于人體紅外 輻射的探測，而對其它波訟的紅外線則由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門 用作探測人體輻射的紅外線傳感器。當(dāng)有人入廁的時候，紅外線傳感器能夠檢測出 人體發(fā)出的紅外線輻射，并且經(jīng)過紅外線開關(guān)將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出，產(chǎn)生高電平 信號開始計(jì)數(shù)。當(dāng)人上完廁所離開后，電

40、路恢復(fù)到低電平信號，而plc電路被輸出 脈沖信號的下降沿觸發(fā)。這樣設(shè)計(jì)的好處是能夠避免重復(fù)計(jì)數(shù)，準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)入廁人 數(shù)，克服了傳統(tǒng)的機(jī)械定時沖水系統(tǒng)的缺點(diǎn)。5.2信號傳輸過程用新型紅外傳感器探測入廁人體紅外線輻射，將其經(jīng)過控制電路轉(zhuǎn)化成微弱的 電信號輸出，經(jīng)運(yùn)算放大器0p1、0p2進(jìn)行運(yùn)算放大，再將放大后的電信號經(jīng)比較器 cop1和cop2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理，同時濾去干擾信號，最后將有效信號輸入驅(qū)動 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。信號傳輸過程圖如下圖1.4所示：1.4信息傳輸過程5.3沖水動作的觸發(fā)入廁人數(shù)是由輸入的單脈沖個數(shù)決定的，而單脈沖信號是由傳感器探測到的紅 外線信號經(jīng)過放大器，比較器等處理，濾去干擾信

41、號而產(chǎn)生的。當(dāng)單脈沖信號下降 沿輸入p計(jì)數(shù)器，分別開始計(jì)吋和計(jì)數(shù)。沖水動作的觸發(fā)是由計(jì)吋器和計(jì)數(shù)器共同決定的，當(dāng)在預(yù)設(shè)的時間內(nèi)入廁人數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時則觸發(fā)沖水；當(dāng)在預(yù)設(shè)的時間內(nèi) 入廁人數(shù)未達(dá)到預(yù)設(shè)值，則在預(yù)設(shè)時間觸發(fā)沖水。沖水動作完成之后電路產(chǎn)生一個 復(fù)位信號，plc復(fù)位，控制系統(tǒng)的計(jì)時和計(jì)數(shù)重新開始。lc時一個工作周期便開始。 第一個脈沖輸人后，plc啟動計(jì)時器幵始工作。5.4水箱注水控制水箱采用自動注水控制系統(tǒng)，在水箱里安裝水位傳感器實(shí)吋監(jiān)控水位。水箱的 水是根據(jù)水位的高低利用液位繼電器對進(jìn)水閥門的開關(guān)進(jìn)行控制。給水箱預(yù)設(shè)一個 最低水位和最高水位高度值，當(dāng)水位低于最低水位，自動幵啟進(jìn)水閥門幵

42、始注水， 實(shí)時保持水箱a充滿水；當(dāng)水位高于最高水位，關(guān)閉進(jìn)水閥門停止注水，不致使水 溢出水箱，節(jié)約用水。6系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案6. 1軟件組成軟件系統(tǒng)通常分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件指 的是操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)等與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)的程序。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī) 生產(chǎn)商或各種軟件公司提供，帶有一定的通用性，用不著自己編寫。本課題采用日 本三菱公司的plc，所以系統(tǒng)軟件是由三菱公司提供的，該軟件對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 中，每個控制對象或控制任務(wù)都要有相應(yīng)的控制程序，用這些控制程序來完成對象 的不同要求，這種程序通常稱為應(yīng)用程序。本課題主要根據(jù)太陽能熱水器的各種輸 入輸出狀態(tài)來編制plc的梯形圖程序。6.2系統(tǒng)控制流程圖本次設(shè)計(jì)的洗水間plc控制系統(tǒng)的控制流程閣如下閣所示：6.3設(shè)計(jì)plc控制梯形圖程序本次設(shè)計(jì)的洗水間plc控制系統(tǒng)的控制梯形圖如下圖所示:k30k50m0丫 000k30ml丫 000end>>>>>>&g