供水系统正文李林.doc

PLC 供水系统 11绪 论 ............................................11.1前言 .......................................................11.2器件介绍 ...................................................32设计方案论证及方框图 .............................43电路组成及工作原理 ...............................53.1电路元件选择与计算 .........................................54测试与性能分析 ..................................155结束语 ..........................................17致谢 .............................................18参 考 文 献 ......................................19PLC 供水系统 11绪 论1.1前言据统计，我国的单片机年容量已达 1－3 亿片，且每年以大约 16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到 1%。

这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异针对具体情况，我们应选何种型号呢？首先，我们来弄清两个概念：集中指令集（CISC）和精简指令集（RISC）采用 CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用，即所谓冯.诺伊曼结构它的指令丰富，功能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高采用 RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构这使得取指令和取数据可同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类 CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更高，速度亦更快同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有利于实现超小型化属于 CISC结构的单片机有 Intel8051系列、Motorola 和 M68HC系列、Atmel的 AT89系列、台湾 Winbond(华邦)W78 系列、荷兰 Pilips的 PCF80C51系列等；属于 RISC结构的有Microchip公司的 PIC系列、Zilog 的 Z86系列、Atmel 的 AT90S系列、韩国三星公司的 KS57C系列 4位单片机、台湾义隆的 EM-78系列等。

一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用 CISC单片机不过，RISC 单片机的迅速完善，使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色根据程序存储方式的不同，单片机可分为 EPROM、OTP（一次可编程）、QTP（掩膜）三种我国一开始都采用 ROMless型单片机（片内无 ROM，需片外配 EPROM），对单片机的普及起了很大作用，但这种强调接口的单片机无法广泛应用，甚至走入了误区如单片机的应用一味强调接口，外接 I/O及存储器，便失去了单片机的特色目前单片机大都将程序存储体置于其内，给应用带来了极大的方便值得一提的是，以往 OTP型单片机的价格是 QTP的 3倍，而现在已降至 1.5－1.2 倍，选用 OTP型以免订货周期、批量的麻烦是可取的随着科技的迅猛发展，微处理器和集成电路的功能大大加强，单片机（single-chip Microcomputer）以体积小、功能强和价格低廉等优点广泛用于家电、工业过程控制、仪器仪表、智能武器、航空和空间飞行器等领域所谓的单片机就是把计算机最基本的功能电路，如 CPU、程序存储器、数据存储器、I/O 接口、定时/记数器、中断系统等集成到一块芯片上，形成单片形态的计算机。

但单片机本身没有自开发功能,必须借助工具来排除目标系统样机中的硬件故障修改并生成目标系统,并排除程序错误,当目标系统调试成功后还需要开发工具把目标程序固化到单片机的内部或外部 EPROM中.编译软件、仿真器和编程器是单片机开发的基本工具2 PLC 供水系统1) PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的比如，一个摩托车的点火器需要一个 I/O较少、RAM 及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用 40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便PIC 系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要其中，PIC12C508 单片机仅有 8个引脚，是世界上最小的单片机，如图1所示：该型号有 512字节 ROM、25 字节 RAM、一个 8位定时器、一根输入线、5 根 I/O线，市面售价在3－6 元人人民币这样一款单片机在象摩托车点火器这样的应用无疑是非常适合PIC 的高档型号，如 PIC16C74（尚不是最高档型号）有 40个引脚，其内部资源为 ROM共 4K、192 字节 RAM、8 路A/D、3 个 8位定时器、2 个 CCP模块、三个串行口、1 个并行口、11 个中断源、33 个 I/O脚。

这样一个型号可以和其它品牌的高档型号媲美2) 精简指令使其执行效率大为提高PIC 系列 8位 CMOS单片机具有独特的 RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用 CISC结构的 8位单片机相比，可以达到 2:1的代码压缩，速度提高4倍3) 产品上市零等待（Zero time to market）采用 PIC的低价 OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市4) PIC 有优越开发环境OTP 单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通 51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想PIC 在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好就我个人的经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况5) 其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至 220V交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便6) 彻底的保密性PIC 以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。

目前，PIC 采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小7) 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性8) 睡眠和低功耗模式虽然 PIC在这方面已不能与新型的 TI－MSP430 相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的PLC 供水系统 31.2 器件介绍1 可编程控制器 恒 压 供 水 系 统 的 主 要 控 制 器 ， 其 主 要 任 务 就 是 代 替 调 节 器 实 现 水 压 给定 值 与 反 馈 值 的 综 合 与 调 节 工 作 ， 实 现 数 字 PID 调 节 ;它 还 控 制 水 泵 的 运 行 与 切 换 ， 在多 泵 组 恒 压 供 水 泵 站 中 ， 为 了 使 设 备 均 匀 的 磨 损 ， 水 泵 及 电 机 是 轮 换 的 工 作 2压 力 传 感 器 用 于 检 测 管 网 中 的 水 压 ， 常 装 设 在 泵 站 的 出 水 口 当 用 水 量 大 时 ， 水压 降 低 ;用 水 量 小 时 ， 水 压 升 高 水 压 传 感 器 将 水 压 的 变 化 转 变 为 电 流 或 电 压 的 变 化 送 给 调节 器 3调 节 器 调 节 器 是 一 种 电 子 装 置 ， 它 具 有 设 定 水 管 水 压 的 给 定 值 、 接 受 传 感器 送 来 得 管 网 水 压 的 实 测 值 、 根 据 给 定 值 与 实 测 值 的 综 合 依 一 定 的 调 接 规 律 发 出 的 系 统 调接 信 号 等 功 能 。

调 节 器 的 输 出 信 号 一 般 是 模 拟 信 号 4变频器 变 频 器 内 置 PID 运 算 将 结 果 转 换 为 频 率 调 节 信 号 调 整 水 泵 电 机 的 电源 频 率 ， 从 而 实 现 控 制 水 泵 转 速 4 PLC 控制的供水系统2设计方案论证及方框图当主水管网压力传感器的压力信号 4~20mA送给数字 PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行 PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC检测到，PLC 自动将原工作在变频状态下的泵，投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另一台备用泵投入变频运行当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC 首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量当上述两个信号仍存在时，PLC 再停掉一台工频运行的电机，直到最后一台泵用主频器恒压供水[4]。

另外，控制系统设两台泵为一组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24 小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命PLC 控制的供水系统 53电路组成及工作原理3.1 电路元件选择与计算系统包括一个电源单元、一个 CPU单元、一个上位机联结单元，还有 I/O 单元和 A/D单元上位机采用研华工控机 ABB公司组态软件，上位机联结单元通过 C?/FONT>NET适配器与之通讯工控机对整个系统进行监控，显示器显示了整个加压系统结构、各个阀门与水泵的实时状态、读出各个水压及流量、阀门的开度、水池水位等参数，并有各种报警实时显示和故障记录系统既有模拟量输入，也有开关量输入模拟量通过 A/D模块输入，共 27个通道I/O 各有 96个点1 电 控 系 统 的 主 电 路 图 ：三 台 电 机 分 别 为 M1， M2， M3 接 触 器 KM1， KM3， KM5 分 别 控 制 电 机M1， M2， M3 的 供 频 运 行 ;接 触 器 KM2， KM4， KM6 分 别 控 制 电 机 M1， M2， M3 的 变 频 运行 ;FR1， FR2， FR3 分 别 为 三 台 水 泵 电 机 的 过 载 保 护 的 热 继 电 器 ;QS1， QS2， QS3， QS4 分 别 为 变 频 器 和 三 台 水 泵 电 机 主 电 路 的 隔 离 开 关 ;FU1 为 主 电 路的 熔 断 器 ;VVVF 为 通 用 变 频 器 。

2 电 控 系 统 控 制 的 电 路 图 ：SA 为 手 动 /自 动 转 换 开 关 ， SA 打 在 1 的 位 置 时 候 为 手 动 控 制 状 态 ;SA 打 在 2 的位 置 时 候 为 自 动 控 制 状 态 ;在 手 动 运 行 时 ， 可 用 按 钮 SB1~SB8 控 制 三 台 电 机 的 起 /停和 电 磁 阀 YV2 的 通 /断 ;自 动 运 行 时 ， 系 统 在 PLC 程 序 控 制 下 运 行 6 PLC 控制的供水系统外部设备接线图首先选择利用 FLEX PLC的输入继电器、输出继电器以及内部继电器，确定本设计方案所。