基于plc建筑给排水实验平台设计 3页

王瑛等：基于PIC的建筑给排水实验平台设计45基于PLC的建筑给排水实验平台设计王瑛，兰少飞，吴迪清，王红波(兰州理工大学土木工程学院。兰州730050)【摘要】介绍了采用Pc机与PLC控制建筑给排水、消防系统(包括消火栓系统、湿式自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统)的实验平台。重点介绍了此装置采用PLC控制的程序设计，简要介绍了建筑给排水及消防全自动控制实验平台的组成及其监控界面的设计。【关键词】PLC；建筑给排水；消防系统；实验平台【中图分类号】TU991【文献标识码】B【文章编号】100l一6864(2011)0l一0045—03DESIGNoFBUILDDGWATERSUPPLYANDDRAAGEAUToMATICCoNTRoLEXPEIUMENTPLATFoRMBASEDoNPLCWANGYing，LANShao—fei，WUDi—qing，WANGHong-bo(CollegeofCivilEngineering，LanzhouUniv．ofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Thispapermainlyintroducesthebuildingwatersupplyanddrainage，fire—fightingauto—maticcontrolexperimentplatformwithpe~onalcomputerandPLC．Theprogrammingofthebuildingwa—tersupplyanddrainage，fire—fightingsystemcontrolbasedonPLCisespeciallyexplained．Thecompo—nentsoftheplatformandthedesignofmonitoringinterfaceisbrieflydescribed．Keywords：PLC；buildingwatersupplyanddrainage；fire—fightingsystem；experimentplatform本实验平台将PLC技术与给排水专业最重要的仿真技术应用于PLC实验，可以解决无控制对象及无专业课之一一《建筑给水排水工程》中涉及的给排水法开设PLC实验课的问题；其次，仿真技术以生动、逼系统、消防系统紧密地结合在一块，通过本专业学生最真的动画形式直观显示程序的执行结果，缩短实验时熟知的内容从而对PLC有了生动、具体的了解。间，提高实验的安全性。使学习者对PLC的理解更加应用组态技术在计算机屏幕上全真模拟PLC的深入，从而提高实验教学的质量。控制对象可以弥补上述不足，它能以动画的形式演示1建筑给排水及消防全自动控制实验平台的组成PLC控制对象的工作过程．和实际模型相比，计算机给排水控制实验平台的组成主要包括以下几部仿真PLC控制对象具有以下特点：制作方便、成本低分：上位机(PC机)完成主控程序，主要包括人机界面廉、功能组合灵活、维护简单等。从教学意义上讲，将应用程序和建筑给排水及消防系统PLC给排水控制[基金项目]甘肃省自然科学基金资助项目(3ZS042一B25-005)土空心楼盖是空心的且正交异性，开裂后裂缝全部发参考文献生在肋上，板在破坏时的塑性铰线与肋的位置重合，在[1]程远兵，程文，党纪．边支承现浇混凝土蜂窝式空心双向板试板底中心处呈“井”字状，可以看成是一种带肋的加强验[J]．东南大学学报(自然科学版)，2007，37(2)：217—221．板；与后者相比，现浇混凝土空心楼盖肋的厚度与问距[2]DB21／T1520—2007一J11021—2007。拼装棚模现浇混凝土峦都要小的多，肋和板不存在支承关系，两者作为一个整肋楼盖技术规程[s]．体协同变形；[3]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S]．(4)通过对拼装棚膜现浇混凝土空心楼盖的有[4]GB50152—92。混凝土结构试验方法标准[s]．[5]R派克，wL根勃尔．钢筋混凝土板[M]．上海：同济大学出限元分析，建议在结构设计和施工过程中充分利用该版社，1992．类型板刚度大、承载力高且双向受力的特点，由于受力大在跨中三分之一配置大直径钢筋，两侧配置小直径[收稿日期】2010—07—27钢筋的同时尽量降低配筋率。[作者简介】韩冬(1984一)，男，郑州人，工程师，从事结构工程设计工作。\n低温建筑技术2011年第1期(总第151期)程序，以及对建筑给排水系统、消防系统(包括消火栓制，进水阀和排水阀的开启由电磁阀控制，异常高水位系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统)运行工况报警和异常低水位报警均为声光报警。的监控功能。下位机采用SIEMENS公司的S7—2．3PLC控制程序设计200CN系列中型号为s7—222CN的PLC，通过扩展电(1)水喷雾系统雨淋阀组压力开关、自动喷淋缆连接型号为EM235CN的模拟量扩展模块，在通过系统湿式报警阀组压力开关，自动喷淋系统一层、二扩展模块连接HUILING公司单相220V、0．75kW的变层、三层水流指示器任意闭合一个则消火栓系统给水频器从而实现对实验平台各子系统的逻辑控制。水泵电机运转，如图1所示。s7—222CN的PLC是SIEMENS公司s7—200CN系列产品中性价比较高、功能较强的微型PLC，其最大数字I／O点为48DI／46DO，模拟量I／O为18AI／6AO，最大可扩展到l6个I／O点，位指令执行时间为0．22lxs。此型号的PLC其它特性还包括：AC或DC电源，一个模拟设置调整器，利用EM227可扩展为两个串行端口，PID控制器；运行中编辑模式，诊断LED，浮点运算。PC机通过PC—PPI电缆与PLC连接。2建筑给排水及消防全自动控制实验平台PLC控制程序设计图1糟火栓系统给水泵电机控制程序2．1自动控制实验平台的控制要求图中：地址10．5为一层水流指示器；10．6为二层(1)能实现高位生活水箱、高位消防水箱水位水流指示器；10．7为三层水流指示器；10．3为水喷雾的自动控制，并将系统运行部分的管线、电磁阀等在组系统雨淋阀组压力开关；10．4为自动喷淋系统湿式报态网控制界面和电控箱上显示出来。警阀组压力开关；M1．0为消火栓系统给水泵电机手自(2)当消火栓系统、自动喷淋灭火系统、水喷雾动转换开关(M1．0=1时，为自动状态)；M1．1为消火灭火系统给出消防信号时，发出报警的同时消防系统栓系统给水泵电机控制开关(组态王界面按钮MI．1能够自动运行，计算机屏幕上组态网控制界面能将系=1时，消火栓系统给水泵电机运转)；Qo．0为消火栓统的运行工况以动画形式显示出来，并且能够在组态系统给水泵电机控制输出；T110为当组态王界面消火网控制界面远程关闭或者启动消防系统。栓系统给水泵电机手动转换按钮由自动转换至手动(3)能对生活给水系统水泵根据所需运行条件后，消火栓系统给水泵启动按钮需延时2s才能操作。(通常用水时、补水时、消防时)的不同进行变频控制。(2)水喷雾系统雨淋阀组压力开关闭合后，水喷(4)能对生活给水水泵、消火栓给水泵、自动喷雾系统给水泵运转，向水喷雾系统供水，如图2所示。淋给水泵、水喷雾给水泵进行手动／自动控制。2．2PLC输入／输出分配表1PLCI／O分配表鲁功能鲁功能图2水喷雾系统给水泵电机控制程序图中：地址Q0．2为水喷雾系统给水泵电机控制输出；10．3为水喷雾系统湿式报警阀组压力开关；M2．0为水喷雾系统给水泵电机手自动转换按钮(M1．0=1时，为自动状态)；M2．1为水喷雾系统给水泵电机控制开关(组态王界面按钮M2．1：1时，水喷雾系统给水泵电机运转)；T101为当组态王界面水喷PLC输入／输出分配如表1所示，其中x0、x1分雾系统给水泵电机手动转换按钮由自动转换至手动别表示的高位生活水箱和高位消防水箱上水电磁阀后，水喷雾系统给水泵启动按钮需延时2s才能操作。均与相应水箱中的水位测定器联动。水位的测定由无(3)自动喷淋系统湿式报警阀组压力开关、一、浮子电极液位保持器来实现，当水位到达设置高度时，二、三层水流指示器打开，自动喷淋系统给水泵电机运电路导通，发出信号。输出设备进水水泵由接触器控转，向自动喷淋系统供水，如图3所示。\n壬瑛等：基于PLC的建筑给排水实验平台设计47(8)生活给水系统给水电机变频运转时，在手喷淋压力开关：10,4。喷淋电擀出：l——1r—一]M3．0。动频率设定值输入后，由变频器输出。二水l(】j3建筑给排水及消防全自动控制实验平台人机界面二层水示呦-6设计—_1卜一该人机交互界面采用仿真软件组态王设计而成。三犀水帮卜示：【O．7一整个画面由3部分组成：实验平台各系统工作时操作喷淋电输出：)0．1—卜_一命令按钮部分、动画仿真部分和报警部分．供排水动M3．1M3．0T102画仿真部分可以生动、直观地显示PLC控制实验平台—卜．_—一，卜——_1卜各个系统的整个工作过程，便于操作人员监控；报警部图3自动喷淋系统给水泵电机控制程【厅分包括进入报警和事件窗口的切换按钮，当系统出现图中：地址10．5为一层水流指示器；10．6为二层异常报警灯将会发出报警信号，发生消防报警信号后水流指示器；地址10．7为三层水流指示器；10．4为自报警日期、报警时间、报警类型等信息将会记录在报警动喷淋系统湿式报警阀组压力开关；M3．0为自动喷淋和事件窗口中，供操作人员查阅；而通过操作命令按钮系统给水泵电机手自动转换开关(M3．0=1时，为自操作人员可以将命令从Pc机发送到PLC，可以实现在动状态)；M3．1为自动喷淋系统给水泵电机控制开关操作台直接控制实验平台的各个系统。(组态王界面按钮M3．1=1时，自动喷淋系统给水泵4结语电机运转)；Qo．1为自动喷淋系统给水泵电机控制输本文介绍的建筑给排水及消防全自动控制实验平台出；T102为当组态王界面自动喷淋系统给水泵电机手控制界面经过运行和调试，实现了PLC接受上位机(PC)动转换按钮由自动转换至手动后，自动喷淋系统给水的操作命令，实施对给排水及消防系统的控制，上位机接泵启动按钮需延时2s后才能操作。受PLC返回的信息，用动画直观地反映出控制结果。本(4)当高位生活水箱和高位消防水箱进水电磁实验平台专为实验教学开发，但实际上也可以用于多媒阀动作时，生活水泵运转，如图4所示。体课堂教学，只要实现了Pc机和PLC的连接和通讯，即使PLC没有实际操作对象，应用本文介绍的PLC控制仿真应用程序，就可以用软件虚拟PIc被控对象(即给水排水、消防系统中的泵、阀及各类控制开关)，让实验顺利进行。因其模拟逼真，以动画的形式出现，而且色彩丰富，可以达到很好的教学效果。参考文献图4给水系统给水泵电机控制程序[1]蔡行健．深入浅出西门子s7—200PLC[M]．北京：北京航空图中：地址10．0为高位生活水箱上水开关(对应航天大学出版社，2003．[2]宋伯生．PLC编程及实用指南[M]．北京：机械工业出版社，实验平台上的电磁阀)；10：1为高位消防水箱上水开2003．关(对应实验平台上的电磁阀)；M4．0为生活给水系[3]高欣和．可编程控制器应用技术及设汁实例[M]．北京：人民统给水泵电机手自动转换开关(M4．0=1时，为自动邮电出版社，2004．状态)；M4．1为生活给水系统给水泵电机控制开关[4]张运刚，宋小春，郭武强．从入门到精通——西门子s7—(组态王界面按钮M4．1：1时，生活给水系统给水泵200PLC技术与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2007．[5]汪晓光，孙晓英．可编程控制器原理及应用[M]．北京：机械电机运转)；Qo．3为生活给水系统给水泵电机控制输工业出版社，2004．出；T103为当组态王界面生活给水系统给水泵电机手[6]曾庆波，孙华，周卫宏．监控组态软件及其应用技术[M]．哈动转换按钮由自动转换至手动后，生活给水系统给水尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005．泵启动按钮需延时2s后才能操作。[7]西门子公司．SIEMENSSIMATICs7—200．可编程序控制器(5)高位生活水箱、高位消防水箱上水的电磁系统手册[z]．2008．[8]孙勇，袁一星．建筑给水排水[M]．哈尔滨：哈尔滨业大学阀开关闭合后，变频泵在设定值的补水工况下运转。出版社，2008．(6)高位生活水箱或者高位消防水箱闭合后生活给水系统给水电机变频运转时，在补水频率设定值[收稿日期]2010—1O—O9输入后，由变频器输出。[作者简介]王瑛(1969一)，男，l于肃礼县人，硕}生导师，(7)生活给水系统给水泵电机变频运转时，在从事环保节能与市政工程研究工作。消防频率设定值输入后，由变频器输出。