圖3.2所示。圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s11PLC的端口圖圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s12PLC外觀圖該設(shè)備采用DC12-30V寬電壓供電；輸出繼電器均不打開(kāi)條件下，靜態(tài)電流約30mA。每打開(kāi)一路增加約10mA電流，如10mr輸出繼電器全打開(kāi)后電流約70mA。液體傳感器的選型本設(shè)計(jì)選用了非接觸式液體傳感器，選擇了XKC-Y28-NO型號(hào)的傳感器，這是一款不需要接觸液體，隔容器直接感應(yīng)的傳感器，不會(huì)影響到容器里面的水的質(zhì)量，自身具有抗高溫性，不用擔(dān)心由于頂層溫度較高影響傳感器的判斷能力，且該設(shè)備內(nèi)部自帶繼電器，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，不需要再連接繼電器進(jìn)行控制。該設(shè)備是常開(kāi)設(shè)置，當(dāng)傳感器感應(yīng)到水閉合時(shí)電路啟動(dòng)，沒(méi)有水的時(shí)候則斷開(kāi)。以下表3.1為液體傳感器的參數(shù)表，圖3.3為液體傳感器接線圖，圖3.4為液體傳感器的實(shí)物圖。表STYLEREF1\s3.1液體傳感器參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)XKC-Y28-NCXKC-Y28-NO直流輸入電壓（Vin）5V、12V、24V5V、12V、24V輸出方式常閉常開(kāi)線端定義棕色（電源正極）黃色（信號(hào)輸出）藍(lán)色（電源負(fù)極）黑色（COM端）圖STYLEREF1\s3.3液體傳感器接線圖圖STYLEREF1\s3.4液體傳感器實(shí)物圖自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)（電動(dòng)球閥）的選型本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為DN20二通DC12-24V的電動(dòng)球閥，這款相比市場(chǎng)上普通的電磁閥安裝較為簡(jiǎn)單，通電時(shí)間較長(zhǎng)，使用時(shí)間長(zhǎng)也不會(huì)發(fā)熱，在安裝過(guò)程中也不分進(jìn)出口，安裝簡(jiǎn)單方便易懂，該設(shè)備在工作時(shí)功耗為6W，且僅僅是在啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的時(shí)候消耗，開(kāi)或者關(guān)到位后不耗電，大大降低了耗電量，節(jié)省了能源消耗，降低了使用成本。該設(shè)備的球閥直通流量大，放水速度較快同時(shí)對(duì)于水質(zhì)要求較低，較少出現(xiàn)因水質(zhì)差泥沙堵塞的情況。以下表3.2為自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的參數(shù)表，圖3.5為接線圖，圖3.6為實(shí)物圖。表STYLEREF1\s3.2自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的參數(shù)表編號(hào)類(lèi)型單位1電源線長(zhǎng)250mm2電機(jī)類(lèi)型同步電機(jī)3動(dòng)作時(shí)間7-10秒4銜接方式管螺紋G5關(guān)閉壓差≤0.6mpa6閥體承壓PN167介質(zhì)溫度-10-100℃圖STYLEREF1\s3.5自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的接線圖圖STYLEREF1\s3.6自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的實(shí)物圖自吸直流水泵的選型本設(shè)計(jì)選用的是一款自帶安裝支架的隔膜自吸水泵，吸水能力強(qiáng)。以下表3.3為水泵的參數(shù)表，圖3.7為水泵的實(shí)物圖。表STYLEREF1\s3.3水泵的參數(shù)表編號(hào)名稱(chēng)單位1電壓24V2電流0.25A3吸程2米以上4揚(yáng)程2米以上5重量68g圖STYLEREF1\s3.7水泵的實(shí)物圖驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源的選型該設(shè)備選用了型號(hào)為S-72-24的LED驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源，該設(shè)備主要是針對(duì)半導(dǎo)體器件的特性設(shè)計(jì)的直流電源，具備橫流功能。因?yàn)楫?dāng)LED通電后發(fā)熱嚴(yán)重，屬于正溫度系數(shù)器件，溫度越高電流越大，而電流過(guò)大會(huì)燒毀LED。再高級(jí)的電源應(yīng)具備電路檢測(cè)功能，即：N組LED燈并聯(lián)，其中一組燒毀斷路，電源會(huì)自動(dòng)減小相應(yīng)的供電電流，保證LED的電流不會(huì)因過(guò)大而燒毀。在使用之前，必須用一根220V的電源線，一端接火線設(shè)備符號(hào)上的‘L’,另一端連接驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源上零線‘N’,再用兩根電源線，其中一根電源線將驅(qū)動(dòng)電源的V+連接PLC的12-30V端口，另一根電源線將驅(qū)動(dòng)電源的V-連接PLC的0V端口，如下表3.4為驅(qū)動(dòng)電源接線的符號(hào)說(shuō)明表，圖3.8為驅(qū)動(dòng)電源的實(shí)物圖。表STYLEREF1\s3.4驅(qū)動(dòng)電源接線符號(hào)說(shuō)明表符號(hào)符號(hào)說(shuō)明AC交流電DC直流電L市電火線N市電零線+V直流正極-V直流負(fù)極圖STYLEREF1\s3.8驅(qū)動(dòng)電源實(shí)物圖再用兩根電源線，其中一根電源線將驅(qū)動(dòng)電源的V+連接PLC的12-30V端口，另一根電源線將驅(qū)動(dòng)電源的V-連接PLC的0V端口，如下表3.4為驅(qū)動(dòng)電源接線的符號(hào)說(shuō)明表。PLC的I/O口分配本設(shè)計(jì)一共使用了4個(gè)輸入端口，2個(gè)輸出端口，采用的是了國(guó)產(chǎn)華美科技的FX2N系列的FX2N-32MR型號(hào)的PLC，該P(yáng)LC有16個(gè)輸入和16個(gè)輸出，一共有32個(gè)點(diǎn)，滿足了此次設(shè)計(jì)的整體需要，并且還有大部分的空余空間，為未來(lái)更改程序設(shè)計(jì)留有一定的余地。在前期準(zhǔn)備過(guò)程中，通過(guò)研究工作運(yùn)行原理和對(duì)各器件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)出以下I/O分配，完成了硬件設(shè)計(jì)的電氣接線。由下表可知控制面板PLC中的輸入端口包括低液體傳感器、高液體傳感器、自鎖開(kāi)關(guān)按鈕、復(fù)位開(kāi)關(guān)按鈕。PLC中的輸出端口包括自動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)和抽水水泵。其I/O分配表如表3.5所示。表3.5I/O分配表輸入端口說(shuō)明輸出端口說(shuō)明X0低液體傳感器Y0自動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)X1高液體傳感器Y1抽水水泵X2自鎖開(kāi)關(guān)按鈕X3復(fù)位開(kāi)關(guān)按鈕圖STYLEREF1\s3.9PLC的I/O接線圖水箱水位控制系統(tǒng)的接線設(shè)計(jì)為了使本次設(shè)計(jì)的各個(gè)器件之間安全連接在一起，同時(shí)也為了設(shè)計(jì)的美觀好看，本次設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)備分為上下兩個(gè)部分。上部分是由一個(gè)長(zhǎng)方體水箱構(gòu)成，水箱的出水口由原本自帶的手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥換成自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)（電磁球閥），這樣的目的是為了將設(shè)備變成自動(dòng)化設(shè)置，當(dāng)啟動(dòng)按鈕復(fù)位開(kāi)關(guān)按下之后，自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)通電，自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)打開(kāi)，水箱開(kāi)始從出水口放水，直到水箱內(nèi)的水位到達(dá)最低水位線的時(shí)候，低水位液體傳感器將信息傳送至PLC中，PLC將信息傳送至水泵開(kāi)關(guān)，水泵通電，開(kāi)始放水進(jìn)水箱，同時(shí)因樓下火災(zāi)暫時(shí)還未得到有效解決，所以水箱在持續(xù)源源不斷向樓下供水。當(dāng)樓下火情得到緩解被撲滅時(shí)，工作人員按下關(guān)閉閥門(mén)的按鈕，水箱自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)關(guān)閉，此時(shí)水箱水泵依舊在往水箱抽水進(jìn)去，將水箱裝滿水，以此方便下次突發(fā)情況的時(shí)候使用。當(dāng)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)到達(dá)觸發(fā)情況打開(kāi)水泵后，抽進(jìn)去水箱的水高于最高水位線時(shí)，高液體傳感器將信號(hào)傳送至PLC里，PLC控制水泵電源開(kāi)關(guān)，關(guān)閉水泵，停止抽水。整個(gè)流程即使如此，下圖3.9為水箱的接線圖。圖STYLEREF1\s3.9水箱的接線圖因?yàn)樗淅锩嫘枰b水不能安裝其他器件，所以把其他器件都裝置在外面了，例如高液體傳感器和低液體傳感器，還有水泵。首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)想，把高液體傳感器和低液體傳感器綁在水箱的最高位置和最低位置，為了保證穩(wěn)定，先用膠布固定好再用繩子環(huán)繞水箱綁了一圈，又因?yàn)樗眯枰旁谶M(jìn)水口附近，而水箱沒(méi)有可以固定的位置，所以也用膠布和繩子將水泵固定在水箱進(jìn)水口旁，再將水泵的一根水管放進(jìn)水箱里供水，另一根接入模擬自來(lái)水水源的水桶里，水泵側(cè)邊為抽水口，上面的是出水口。在PLC接線端中，X0接的是低液體傳感器，X1接的是高液體傳感器，X2接的是自鎖開(kāi)關(guān)按鈕，當(dāng)高層建筑樓下火災(zāi)的火情得到控制的時(shí)候，按下X2按鈕，自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的閥門(mén)關(guān)閉，水箱停止放水。X3接復(fù)位開(kāi)關(guān)按鈕，當(dāng)高層建筑樓下發(fā)生突發(fā)火災(zāi)的時(shí)候，工作人員按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕，自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的閥門(mén)打開(kāi)，水箱開(kāi)始向下供水。Y0接自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，Y1接抽水水泵，當(dāng)水位低于最低水位線的時(shí)候，觸發(fā)水泵開(kāi)關(guān)，水泵開(kāi)始向水箱里供水。因?yàn)榉乐构┧浒l(fā)生漏水或者在抽水放水的時(shí)候?qū)⑺疄R出來(lái)，不小心灑在PLC板塊上，所以將PLC板塊和驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源（變壓器）放入一個(gè)透明的塑料箱里面，為了方便設(shè)備運(yùn)行啟動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)，所以將開(kāi)關(guān)按鈕嵌入箱子旁邊，方便操作，同時(shí)在塑料箱的上端開(kāi)了一個(gè)小口，讓傳感器和水泵的電源接線能從一端到另外一端，方便連接。硬件設(shè)備實(shí)物圖如圖3.10所示。圖STYLEREF1\s3.10水箱的硬件實(shí)物圖圖STYLEREF1\s3.11水箱的硬件實(shí)物側(cè)面圖

水箱水位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)編程軟件的介紹本設(shè)計(jì)使用的硬件設(shè)備是FX2N系列PLC，可以直接使用三菱PLCGXDeveloper或者GXWorks2編程，下載，調(diào)試，監(jiān)控，但不支持監(jiān)控寫(xiě)入。GX系列也為綜合版編程軟件，包含了GXWorks2編程和GXSimulator仿真兩個(gè)部分。GXWorks2是三菱電機(jī)基于Windows操作系統(tǒng)，支持三菱Q系列、QnA系列、A系列、L系列、FX系列PLC及運(yùn)動(dòng)控制等設(shè)備的全系列編程軟件。它可用梯形圖、SFC及結(jié)構(gòu)化梯形圖等多種語(yǔ)言編程，進(jìn)行程序編程、參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、程序監(jiān)控、調(diào)試及在線更改，具有智能功能模塊設(shè)置、系統(tǒng)標(biāo)簽功能，可與HMI、運(yùn)動(dòng)控制器共享數(shù)據(jù)。

水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖通過(guò)對(duì)高塔水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及對(duì)整體流程框架的分析，提出系統(tǒng)整體方案，根據(jù)方案內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的搭建，本次設(shè)計(jì)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如下圖4.1所示。電源通電后，按下PLC工控板上的啟動(dòng)按鈕，然后系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)啟動(dòng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)，系統(tǒng)接收到信號(hào)后將出水口閥門(mén)打開(kāi)，當(dāng)水箱內(nèi)的水到達(dá)最低水位線的時(shí)候，系統(tǒng)接收到低液體傳感器信號(hào)，即刻傳送信號(hào)給水泵，將水泵連接電源開(kāi)始抽水。當(dāng)水箱內(nèi)水位達(dá)到最高水位線時(shí)，系統(tǒng)將信號(hào)傳送至高液體傳感器，高液體傳感器接收信號(hào)后，傳送至水泵，立即關(guān)閉水泵電源，停止供水。在運(yùn)行過(guò)程中可以按下停止按鈕，系統(tǒng)將會(huì)停止運(yùn)行。否否開(kāi)始PLC自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)門(mén)停止向下供水是是否否是高液體傳感器門(mén)水泵開(kāi)低液體傳感器水泵關(guān)低液體傳感器水泵關(guān)圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s11PLC的流程圖程序設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下幾點(diǎn)。（1）根據(jù)I/O分配表可得出以下數(shù)據(jù)，當(dāng)按下X3復(fù)位開(kāi)關(guān)按鈕的時(shí)候，X3通電，然后下面的M3輔助繼電器得電，此時(shí)PLC控制水箱出水口的自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，出水口開(kāi)始防水。如圖4.2所示。根據(jù)I/O分配表可知X2為自鎖開(kāi)關(guān)按鈕，當(dāng)高層建筑樓下需要停止供水時(shí)，按下X2按鈕，X2得電，由此改變?cè)镜某ｉ]狀態(tài)，斷開(kāi)X3復(fù)位開(kāi)關(guān)，即按下X2按鈕后，控制自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)關(guān)閉，水箱出水口閥門(mén)關(guān)閉。其中M6和M7為X3和X2的輔助繼電器。圖4.2按鈕檢測(cè)梯形圖（2）由I/O口的分配表可知X0為低液體傳感器為常閉觸頭，當(dāng)?shù)鸵后w傳感器感應(yīng)到水箱內(nèi)部是有水的情況下，常閉觸頭斷開(kāi)，得到M1輔助繼電器不得電。當(dāng)出水口開(kāi)始放水，向下供水時(shí)，水位降低，當(dāng)水位達(dá)到低于最低水位線時(shí)，低液體傳感器接收到信號(hào)，X0恢復(fù)常閉狀態(tài)，M1得電。M1得電觸發(fā)Y1得電，Y1連接水泵，水泵得電后開(kāi)始抽水，當(dāng)水泵開(kāi)始抽水時(shí)，M4輔助繼電器得電，M4得電就會(huì)形成一個(gè)自鎖，水泵在不斷地抽水，M4得電，以此形成一個(gè)循環(huán)不斷地向水箱供水，此時(shí)水箱出水口不受影響，出水口閥門(mén)依舊打開(kāi)，仍舊不斷地向下供水。如圖4.3所示。圖4.3低液體傳感器檢測(cè)梯形圖（3）當(dāng)水位到達(dá)最高水位線的時(shí)候，觸發(fā)高液體傳感器X1得電，所以X1高液體傳感器的開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，觸發(fā)輔助繼電器M2得電，當(dāng)M2得電時(shí)上一行代碼中的M2會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，抽水水泵斷電，水泵停止向水箱內(nèi)供水。如圖4.4所示。圖4.4高液體傳感器檢測(cè)梯形圖組態(tài)界面設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下幾點(diǎn)。（1）在組態(tài)界面畫(huà)出與硬件相對(duì)應(yīng)的器件，器件類(lèi)型主要有：水泵、水箱、自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)、高液體傳感器、低液體傳感器、自鎖按鈕開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕開(kāi)關(guān)、低液體傳感器指示燈、高液體傳感器指示燈、自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)指示燈。三個(gè)指示燈是為了了解器件在運(yùn)行過(guò)程中的工作狀態(tài)，便于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)察控制。在組態(tài)界面設(shè)計(jì)中有兩個(gè)水箱，一個(gè)是為水泵提供抽水資源的水箱，模擬現(xiàn)實(shí)生活中的管道水管，源源不斷地可以在水箱需要水的時(shí)候，通過(guò)水泵抽水進(jìn)水箱；另一個(gè)水箱是裝水箱放出來(lái)的水，模擬現(xiàn)實(shí)生活中高塔建筑樓層發(fā)生意外火災(zāi)時(shí)，在一些樓層需要水的時(shí)候，水箱向下供水，準(zhǔn)確無(wú)誤地提供水源。（2）在組態(tài)王的設(shè)計(jì)過(guò)程中，制作的都是靜態(tài)界面的，但當(dāng)組態(tài)界面開(kāi)始運(yùn)行后，按下自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的復(fù)位按鈕開(kāi)關(guān)后，管道內(nèi)呈現(xiàn)流動(dòng)的狀態(tài)，使得界面看起來(lái)較為生動(dòng)立體。（3）在設(shè)計(jì)組態(tài)界面過(guò)程中，需要將界面中設(shè)置的器件與PLC連接起來(lái)，由此設(shè)計(jì)出了如圖4.5數(shù)據(jù)詞典所示的變量定義數(shù)據(jù)。圖4.5數(shù)據(jù)詞典設(shè)定變量在變量定義中自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)Y0、復(fù)位開(kāi)關(guān)按鈕X3、自鎖開(kāi)關(guān)按鈕X2、水泵Y1、低液體傳感器X0、高液體傳感