基于PLC的节能健康饮水机控制系统设计

马世飞 刘黎

摘要：在现代社会中人们生活质量不断的提高，更加关注生活的品质和健康。人们也不断探索并寻求着节能健康的生活方式。对于学校、車站、写字楼等公共场所，现在广泛应用的是即热式饮水机，这种饮水机一般都存在加热的时候功率比较大，沸水置凉的时候许多热量被白白的浪费以及置凉等待时间比较长的缺点，基于此设计一款基于PLC控制的节能健康饮水机控制系统。

关键词：饮水机;节能;健康;PLC;控制系统

1引言

基于PLC的节能健康饮水机控制系统主要从节能和健康入手，节能方面是采用换热器将已加热的沸水和未加热的冷水进行高效换热[1]。健康方面是在加热水箱安装排水阀避免千滚水现象。

2节能健康饮水机的控制原理

节能健康饮水机最常见的控制形式是在储水箱、加热水箱内部分别安装温度传感器和液位传感器，当加热水箱温度达到设定值的时候温度传感器会将信号传给主控制器，主控制器会判断传感器发出的信号控制继电器断开电路[2]。当温度不够时传感器会再给主控制器发送信号，从而控制继电器接通电路开始加热，节能健康饮水机控制原理图，如图1所示。

3硬件设计

3.1硬件选型

3.1.1主控制器的选型

（1）在控制系统中有6个输入量，9个输出量，型号为CPU224的控制器拥有14个数字量输入端10个数字量输出端，可以满足本次设计的需要。因此采用西门子S7-200系列的PLC，型号为CPU224[3]。

3.1.2液位传感器的选型

水箱注水时水位超过传感器的位置传感器感应到并发出信号，从而系统控制停止注水这样就能避免在加水的时候水满溢出。基于上述情况参考电气设备使用手册确定本次设计所用的是静压投入式液位传感器。静压投入式液位传感器对水位的变化比较敏感，采用水压压力与该水的高度成比例的原理来测量液位[4]。型号选择的是MH1160，输出电流4～20mA[5]。

3.1.3温度传感器的选型

在系统中要求温度传感器对温度的变化必须敏感并且准确，能长时间工作在高温和有一定压力的场合。基于上述情况参考电气设备使用手册确定本次所用的是热电阻传感器，型号选择的是wzp-230，测量范围0-500度[5]。

4软件设计

4.1I/O端口分配

I/O端口分配是编写PLC程序首先要做的前提条件，也是现场接线和调试的重要依据。结合健康节能饮水机系统的控制要求，完成I/O端口分配。I/O端口分配表，如表1所示。

4.2程序设计

加热水箱注水加热程序。当液位传感器2触发时，输入端子I0.2接通，输出端子Q0.1得电，交流接触器线圈KM2动作。当温度传感器触发时，输入端子I0.3接通，输出端子Q0.2得电，交流接触器线圈KM3动作，加热水箱开始加热。

加热水箱排水程序。输入端子C21接通后，输出端子Q0.6得电，交流接触器线圈KM7动作，排水阀打开，常开触点Q0.6闭合并形成自锁。在网络14中，输入端子Q0.6接通，定时器T39开始计时，计时30秒后，计数器T39的常闭触点断开输入端子Q0.6断电，定时器T39断电并复位。

5总结

基于PLC的节能健康饮水机控制系统可以实现水温的控制，避免千滚水现象的发生，为人们的健康提供了方便。但仍存在一些不足，如在健康节能饮水机控制系统中，水压的大小会引起程序的不稳定。水压不稳定的情况下，如果铺设的水管长度设计的不够合理，可能会使水达不到流进进水箱中的压力，加热水箱热水不足，会使传感器发出信号停止整个系统的运行。

参考文献

[1]许清媛.基于PLC的饮水机节能控制系统[J].赤峰学院院报，2016，（12）：12.

[2]谷红生，刘全新，李昂，陈长龙.浅谈PLC的主要功能及在生产生活中的应用[J].山东科技大学，2016，（4）：12.

[3]邓捷.一种新型饮水机出水控制装置的设计[J].电子世界.2020（11）：63- 64.

[4]成大先，机械设计手册第5版（第2卷）[M].化学工业出版社，2014.

[5]黎文安.电气设备手册（第2版）[M].中国水利水电出版社，2016.