馬世飛 劉黎

摘要：在現(xiàn)代社會(huì)中人們生活質(zhì)量不斷的提高，更加關(guān)注生活的品質(zhì)和健康。人們也不斷探索并尋求著節(jié)能健康的生活方式。對(duì)于學(xué)校、車站、寫(xiě)字樓等公共場(chǎng)所，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是即熱式飲水機(jī)，這種飲水機(jī)一般都存在加熱的時(shí)候功率比較大，沸水置涼的時(shí)候許多熱量被白白的浪費(fèi)以及置涼等待時(shí)間比較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，基于此設(shè)計(jì)一款基于PLC控制的節(jié)能健康飲水機(jī)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：飲水機(jī);節(jié)能;健康;PLC;控制系統(tǒng)

1引言

基于PLC的節(jié)能健康飲水機(jī)控制系統(tǒng)主要從節(jié)能和健康入手，節(jié)能方面是采用換熱器將已加熱的沸水和未加熱的冷水進(jìn)行高效換熱[1]。健康方面是在加熱水箱安裝排水閥避免千滾水現(xiàn)象。

2節(jié)能健康飲水機(jī)的控制原理

節(jié)能健康飲水機(jī)最常見(jiàn)的控制形式是在儲(chǔ)水箱、加熱水箱內(nèi)部分別安裝溫度傳感器和液位傳感器，當(dāng)加熱水箱溫度達(dá)到設(shè)定值的時(shí)候溫度傳感器會(huì)將信號(hào)傳給主控制器，主控制器會(huì)判斷傳感器發(fā)出的信號(hào)控制繼電器斷開(kāi)電路[2]。當(dāng)溫度不夠時(shí)傳感器會(huì)再給主控制器發(fā)送信號(hào)，從而控制繼電器接通電路開(kāi)始加熱，節(jié)能健康飲水機(jī)控制原理圖，如圖1所示。

3硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件選型

3.1.1主控制器的選型

（1）在控制系統(tǒng)中有6個(gè)輸入量，9個(gè)輸出量，型號(hào)為CPU224的控制器擁有14個(gè)數(shù)字量輸入端10個(gè)數(shù)字量輸出端，可以滿足本次設(shè)計(jì)的需要。因此采用西門子S7-200系列的PLC，型號(hào)為CPU224[3]。

3.1.2液位傳感器的選型

水箱注水時(shí)水位超過(guò)傳感器的位置傳感器感應(yīng)到并發(fā)出信號(hào)，從而系統(tǒng)控制停止注水這樣就能避免在加水的時(shí)候水滿溢出?；谏鲜銮闆r參考電氣設(shè)備使用手冊(cè)確定本次設(shè)計(jì)所用的是靜壓投入式液位傳感器。靜壓投入式液位傳感器對(duì)水位的變化比較敏感，采用水壓壓力與該水的高度成比例的原理來(lái)測(cè)量液位[4]。型號(hào)選擇的是MH1160，輸出電流4～20mA[5]。

3.1.3溫度傳感器的選型

在系統(tǒng)中要求溫度傳感器對(duì)溫度的變化必須敏感并且準(zhǔn)確，能長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫和有一定壓力的場(chǎng)合?；谏鲜銮闆r參考電氣設(shè)備使用手冊(cè)確定本次所用的是熱電阻傳感器，型號(hào)選擇的是wzp-230，測(cè)量范圍0-500度[5]。

4軟件設(shè)計(jì)

4.1I/O端口分配

I/O端口分配是編寫(xiě)PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)。結(jié)合健康節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的控制要求，完成I/O端口分配。I/O端口分配表，如表1所示。

4.2程序設(shè)計(jì)

加熱水箱注水加熱程序。當(dāng)液位傳感器2觸發(fā)時(shí)，輸入端子I0.2接通，輸出端子Q0.1得電，交流接觸器線圈KM2動(dòng)作。當(dāng)溫度傳感器觸發(fā)時(shí)，輸入端子I0.3接通，輸出端子Q0.2得電，交流接觸器線圈KM3動(dòng)作，加熱水箱開(kāi)始加熱。

加熱水箱排水程序。輸入端子C21接通后，輸出端子Q0.6得電，交流接觸器線圈KM7動(dòng)作，排水閥打開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)Q0.6閉合并形成自鎖。在網(wǎng)絡(luò)14中，輸入端子Q0.6接通，定時(shí)器T39開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)30秒后，計(jì)數(shù)器T39的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)輸入端子Q0.6斷電，定時(shí)器T39斷電并復(fù)位。

5總結(jié)

基于PLC的節(jié)能健康飲水機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水溫的控制，避免千滾水現(xiàn)象的發(fā)生，為人們的健康提供了方便。但仍存在一些不足，如在健康節(jié)能飲水機(jī)控制系統(tǒng)中，水壓的大小會(huì)引起程序的不穩(wěn)定。水壓不穩(wěn)定的情況下，如果鋪設(shè)的水管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的不夠合理，可能會(huì)使水達(dá)不到流進(jìn)進(jìn)水箱中的壓力，加熱水箱熱水不足，會(huì)使傳感器發(fā)出信號(hào)停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]許清媛.基于PLC的飲水機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)[J].赤峰學(xué)院院報(bào)，2016，（12）：12.

[2]谷紅生，劉全新，李昂，陳長(zhǎng)龍.淺談PLC的主要功能及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[J].山東科技大學(xué)，2016，（4）：12.

[3]鄧捷.一種新型飲水機(jī)出水控制裝置的設(shè)計(jì)[J].電子世界.2020（11）：63- 64.

[4]成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5版（第2卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[5]黎文安.電氣設(shè)備手冊(cè)（第2版）[M].中國(guó)水利水電出版社，2016.