多控制方式給水系統(tǒng)研究范文

本站小編為你精心準備了多控制方式給水系統(tǒng)研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《福建農(nóng)機雜志》2014年第二期

1演示區(qū)和操作區(qū)的功能設(shè)計

整套系統(tǒng)設(shè)有演示區(qū)和操作區(qū)。演示區(qū)作為教學演示，展示上述四種控制方式對給水系統(tǒng)的控制過程，從電路形式到控制執(zhí)行的全過程都是透明開放，便于學習和理解。操作區(qū)是將給水系統(tǒng)的水位探測器、水泵和電磁閥的控制端引出來，將自行設(shè)計或制作好的繼電器、單片機、DDC和PLC等四種控制方式的任何一種電路接入該給水系統(tǒng)控制，驗證編程和制作的作品是否正確，進而較全面地掌握自動化控制技術(shù)的內(nèi)涵，比較不同控制技術(shù)之間的異同點。演示區(qū)與操作區(qū)之間的電路要求完全隔離，互不影響，實現(xiàn)對同一套給水系統(tǒng)完成教學演示或作品驗證的獨立控制。首先是電源供電隔離，在演示區(qū)接入220V電源的空氣開關(guān)QS出線處接入一個交流接觸器KM。KM常閉端接入操作區(qū)開關(guān)QS1的電源出線端，給操作區(qū)提供一組電源插座；KM常開端接入示區(qū)開關(guān)QS的電源出線端。在演示區(qū)的空氣開關(guān)QS合上的時候，接觸器吸合，KM常開端閉合，演示區(qū)得電，KM常閉端斷開，操作區(qū)失電，實現(xiàn)演示區(qū)和操作區(qū)的隔離（見圖3）。演示區(qū)運行具有優(yōu)先權(quán)，只有切斷演示區(qū)的總控電源開關(guān)，退出運行狀態(tài)，操作區(qū)才能進行通電操作使用。其次是隔離控制對象，當演示區(qū)得電后，開關(guān)電源24V輸出，為操作區(qū)繼電器K1－K7線圈供電，繼電器斷開接入常閉端的各個液位開關(guān)端口及水泵和水閥端口，操作區(qū)的外接端子在演示區(qū)工作時就不能使用，進一步隔離演示區(qū)和操作區(qū)。

2教學演示區(qū)系統(tǒng)設(shè)計

2.1控制系統(tǒng)的構(gòu)成在演示系統(tǒng)中一共有四種控制方式，這四套控制系統(tǒng)中每個控制系統(tǒng)的輸入端與輸出端都有差異：PLC輸入端口需要外部24V電源形成輸入信號；DDC能接收有源開關(guān)量信號和無源開關(guān)量信號；單片機控制系統(tǒng)要檢測傳感器反饋信號電平值的高低是5V還是0V；繼電器控制系統(tǒng)是一個整體的控制電路，無需檢測。四套系統(tǒng)控制器的輸出端口都是繼電器模式，用控制輸出信號控制繼電器的常開常閉，因此通過PLC編程控制繼電器，對四種控制方式進行切換和隔離，使得每個系統(tǒng)不能同時運行，避免發(fā)生沖突。在演示系統(tǒng)中設(shè)置指示燈及選擇開關(guān)的面板，面板設(shè)有水泵、水閥工作指示燈及水位降到消防警戒水位的報警指示燈。用了5個帶有指示燈的按鈕，其中一個按鈕帶有自鎖，用于啟動/停止PLC內(nèi)部的選擇控制程序，其余4個按鈕分別是繼電器、PLC、DDC、單片機各系統(tǒng)的選擇按鈕；各系統(tǒng)的切換控制及隔離電路由PLC輸出控制外部繼電器來實現(xiàn)切換。

2.2多方式控制系統(tǒng)的切換模塊四個演示系統(tǒng)中由于控制方式不同，輸入控制和輸出控制也不同，要對同一套給水設(shè)備分別控制，就必須將每個系統(tǒng)獨立開來，并且在四個系統(tǒng)之間可以任意選擇切換，選擇PLC作為切換模塊可以實現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護。在系統(tǒng)中設(shè)置一個帶自鎖裝置的開關(guān)用來啟動/停止四個系統(tǒng)的選擇開關(guān)，而四個選擇開關(guān)帶有復位裝置，分別對四套控制系統(tǒng)進行切換演示。其中PLC切換模塊的I/O口分配如表1所示。在PLC切換模塊中建立一個帶自鎖的啟動/停止按鈕，其信令由I0.09端輸入，整個系統(tǒng)必須在這個開關(guān)接通后才能選擇和啟動各類控制系統(tǒng)；其余四個控制系統(tǒng)的選擇按鈕帶有復位裝置，目的是要在四個系統(tǒng)之間切換演示。因為沒有機械自鎖，并保證各個系統(tǒng)不能同時工作，所以要增加各個系統(tǒng)自鎖和互鎖的程序設(shè)計，當某個控制系統(tǒng)選擇和啟動的同時就要將別的系統(tǒng)鎖在停止運行狀態(tài)，保證切換安全可靠。PLC的輸出端口100.03~100.06控制繼電器構(gòu)成的切換電路，實現(xiàn)傳感器反饋信號在各個控制系統(tǒng)之間的切換，保證四種控制模塊的輸入端口和電源不能同時工作，達到相互隔離、互不干擾的效果，每個輸出端各接一個指示燈，用來指示此時運行的系統(tǒng)。

2.3繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制是一種應用悠久的控制方式，繼電器控制系統(tǒng)適用于一些簡單的邏輯控制電路，繼電器控制是屬于電工技術(shù)的課程，也是通用的電路，很多控制電路都離不開繼電器控制。該控制電路由7個繼電器K1~K7組成，繼電器K12和K13組成的切換電路接通了繼電器控制系統(tǒng)，接通了水位傳感器電路和警戒水位報警電路。繼電器控制系統(tǒng)的啟動按鈕SB1接通后，若水面在低水位：水泵啟動抽水，水閥開閘進水；水面到達低水位，K2和K5接通，但水泵和閥泵繼續(xù)運行；水面到達高水位，K1和K4接通，水泵和水閥停止運行。若水面下降到低于高水位，K1和K4失電，但水泵和水閥不會啟動；水面下降到低水位以下，K2和K5失電，水泵和水閥的電路被接通啟動。

2.4PLC控制系統(tǒng)PLC控制器產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)是基于現(xiàn)場控制為前提，信號處理時間短，速度快，所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間有較好的電氣隔離。PLC控制模塊選用了OMRON產(chǎn)品，PLC控制給水自動化系統(tǒng)的I/O端口分配：水位探測器L1~L5對應輸入端口I0.00~I0.04，輸出端口100.00~100.02控制水泵、水閥和警戒水位報警指示燈的繼電器K8、K9和K7。PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比，繼電器控制系統(tǒng)是采用硬件接線，利用繼電器機械觸點組合成控制邏輯，其連線多且復雜，靈活性和可擴展性受到很大限制；而PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，PLC控制系統(tǒng)連線少靈活性和可擴展性很好。

2.5單片機控制系統(tǒng)主控芯片采用STC89C52單片機，32個可編程I/O引腳，用作采集水位傳感器的開關(guān)信息、發(fā)送水泵和水閥控制信令的端口；串行通信接口作為485總線接口電路。單片機控制模塊包含了5V電源電路、單片機最小系統(tǒng)、繼電器驅(qū)動電路等等。單片機控制給水自動化系統(tǒng)的I/O口分配：水位探測器L1~L4對應P1.0～P1.3，P1.4和P1.5分別控制水泵和水閥的繼電器K8和K9。本系統(tǒng)采用AC220V供電，通過變壓器、整流電路和濾波電路的轉(zhuǎn)換，再由LM7805穩(wěn)壓塊得到穩(wěn)定的DC5V電壓供給單片機系統(tǒng)。單片機的I/O口輸出電流很小，因此需要增加放大級驅(qū)動繼電器。在繼電器兩端并接一個二極管形成釋放回路，消除繼電器感應電壓對電路的影響。

2.6DDC控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制器，簡稱DDC，是樓宇自動化控制系統(tǒng)的另一種控制形式。選用海灣HW-BA5208DDC控制模塊，用LONWORKS現(xiàn)場總線技術(shù)與上位機進行通訊，通過編程完成給水信息的采集、顯示、操作和控制功能。HW-BA5208控制器內(nèi)部集成多種軟件功能模塊，通過相應的Plug_in可方便地對其進行配置、組合，從而實現(xiàn)各種邏輯運算與算術(shù)運算功能。DDC控制給水自動化系統(tǒng)的I/O端口分配：水位探測器L1~L5對應輸入端口DI1~DI5，DO1和DO3分別控制水泵、水閥和警戒水位報警指示燈的繼電器K8、K9和K7。

3系統(tǒng)管理軟件的設(shè)計與組建

給水自動化控制系統(tǒng)的管理上位機選用PC機較為合適，便于組建機房實施教學。應用力控組態(tài)軟件來開發(fā)管理平臺，設(shè)計用戶界面、后臺數(shù)據(jù)存儲，設(shè)置上位機與控制器之間的通信，具有簡單、直觀、易于理解等特點。以設(shè)計DDC控制方式的管理界面為例，首先要對I/O設(shè)備組態(tài)進行配置，使得組態(tài)軟件能跟DDC5208通用控制模塊進行通信；在數(shù)據(jù)庫組態(tài)配置輸入輸出端口中，根據(jù)DDC5208通用控制模塊的輸入輸出端口進行相對應的配置；在窗口中繪制控制界面，根據(jù)數(shù)據(jù)庫組態(tài)設(shè)置每個圖形，使得控制界面形象生動，演示效果逼真；在控制界面中設(shè)有手動模式，可以對現(xiàn)場給水設(shè)備的運行狀態(tài)即時操作控制和檢測，既加強了對自動化控制系統(tǒng)的理解，又增加了學習的樂趣。

4結(jié)束語

多控制方式樓宇自動化系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)研制是以給水系統(tǒng)為載體，綜合體現(xiàn)多種控制技術(shù)的控制過程，有利于不同控制技術(shù)的橫向比較，提升綜合理解和綜合應用的實踐能力。該系統(tǒng)開發(fā)研制的效果達到了真實性、實用性、全面性、開放性、規(guī)范性和綜合性等幾個方面的要求，從控制器件、電路設(shè)計、布線規(guī)范、接線要求、編程特點都是直觀明了、便于操作，集中展示了樓宇自動化控制技術(shù)的多樣性和各種控制方式的設(shè)計特點與制作特點。

作者：程智賓陳榕林勵單位：福建信息職業(yè)技術(shù)學院