水電站射流泵課程設(shè)計說明書2.

1、電氣自動控制課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書課程名 稱:電氣自動控制課程設(shè)計課程代碼:106003499題目:水電站集水井射流泵排水PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名:學(xué)號: xxxOxxx年級 / 專業(yè) / 班:xxxxxxxxxxxxxxxxxl學(xué)院（直屬系）:機械工程學(xué)院指導(dǎo)教師:XXX引 言-1 -第1章水電站集水井射流泵排水PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計 -6 -1.1方案設(shè)計原則 -1 -1.2系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 -3 -1.3控制系統(tǒng)的設(shè)計-4-第2章水電站集水井射流泵排水 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 -6 -2.1主電路的設(shè)計-6 -2.2 PLC I/O 點分配-7 -2.2.1 控制系統(tǒng)I/O

2、 數(shù)量-7 -2.2.2 PLC 的 I/O 接線圖-7 -2.3硬件選型-6 -2.3.1 PLC機型選擇-9 -2.3.2 PLC 容量選擇-10 -2.3.3 I/O 模塊的選擇 -10 -2.3.4 電源模塊的選擇-12 -第3章水電站集水井射流泵排水 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 -6 -3.1程序設(shè)計的一般方法 -9 -3.1.1 順序設(shè)計法-13 -3.2 PLC控制的相關(guān)流程圖 -14 -3.2.1 控制流程圖-14 -3.3可編程控制器梯形圖 -15 -第4章仿真系統(tǒng)調(diào)試-18 -24 -23 -設(shè)計總結(jié)謝辭-25 -參考文獻(xiàn)-26 -電氣自動控制課程設(shè)計說明書摘要水電站集水井是

3、電站滲漏水、檢修水和部分生產(chǎn)用水的排泄系統(tǒng)。電站滲漏排水通常包括廠內(nèi)水工建筑物的滲水、機組頂蓋與主軸密封漏水、鋼管伸縮節(jié)漏水及供排水閥門管件漏水等，其主要特點是排水量小，高程較低，不能靠自流排至下游，所以設(shè)有集水井，把滲漏水集中起來，用水泵抽出。本設(shè)計基于可編程序控制器（PLC，使用射流泵，由控制高壓水路的電磁閥來控制泵的抽水，電磁閥由雙線圈控制，并有行程開關(guān)將位置信號返回PLC本設(shè)計采用西門子S7-300型PLC，CPU312為主要裝置，實現(xiàn)對射流泵的控制。很好的將 書本和實際結(jié)合到了一起。關(guān)鍵詞：PLC射流泵電磁閥行程開關(guān)-1 -電氣自動控制課程設(shè)計說明書引言當(dāng)今社會，集水井排水裝置在生活

4、、生產(chǎn)中已成為一種必不可少的裝置。 面對巨大的 需求量，排水裝置必須向著更高效，更高質(zhì)，更優(yōu)質(zhì)等有利方向發(fā)展。排水系統(tǒng)要求可靠 的控制，精確的水位測量等特點，這是目前一般的半自動控制系統(tǒng)和人工控制系統(tǒng)所難以 滿足的。因此，為了滿足當(dāng)前企業(yè)的生產(chǎn)需要，設(shè)計精確可靠的排水系統(tǒng)是一種必然的趨 勢。PLC裝置已經(jīng)成為自動化系統(tǒng)的主要裝置，20世紀(jì)70年代初，可編程控制器進(jìn)入實用 化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已經(jīng)全面引入可編程控制控制器中，使其功能發(fā)生了質(zhì)的飛越。 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用，其特點體現(xiàn)為，大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化等。此時的可編程控制器已經(jīng)逐漸進(jìn)入

5、成熟階段。上世 紀(jì)80年代至90年代中期是可編程控制器發(fā)展最為迅速的時期，其能力得到各方面的提高并 且逐漸進(jìn)入了控制領(lǐng)域。實際末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更為適合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計等 的需要?，F(xiàn)目前，可編程控制器在機械制造，石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域 的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展而本次設(shè)計則是將PLC用于水電站集水井射流泵排水控制裝置的設(shè)計的控制，將所學(xué) 理論知識和生活實際緊密的結(jié)合在一起。 在鞏固所學(xué)的同時，對實際中的問題也做了一些 深入的了解。-5 -第1章水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)方案設(shè)計1.1方案設(shè)計原則整個設(shè)計過程是按工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護(hù)檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按

6、 照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料， 系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備成 本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。控制由人工控制到自動 控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對于本課題來說，集水井排水系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便

7、于操作人員迅速掌握。 從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量。 系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實現(xiàn)整個集水井排水控制系統(tǒng)的設(shè)計， 需要從怎樣實現(xiàn)多個電磁閥的開關(guān)以及行程 開關(guān)的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)1.2系統(tǒng)的整體設(shè)計要求（1）系統(tǒng)由水位信號自動啟動和停止工作泵，維持集水井水位在規(guī)定的范圍內(nèi)；水泵 為射流泵；（2）系統(tǒng)由兩臺水泵組成，一臺為工作泵，一臺為備用泵。泵運行時應(yīng)有運行指示；（3） 兩臺泵的工作關(guān)系應(yīng)能做出選擇（手動、自動、備用的選擇）。主、備用泵應(yīng)能 單獨手

8、動啟停，兩臺泵的工作關(guān)系應(yīng)能輪換，分為手動輪換和自動定時輪換；（4）集水井水位上升到主用泵啟動水位時，應(yīng)自動投入主用水泵；（5）當(dāng)工作泵發(fā)生故障或來水量大增，使集水井水位上升到備用泵啟動水位時，應(yīng)自 動投入備用水泵；（6）當(dāng)備用泵投入時，應(yīng)同時發(fā)出報警信號（光報警）；（7）由控制高壓水路的電磁閥來控制泵的抽水，電磁閥由雙線圈控制，并由位置信號返回PLC(8) 電磁閥按5A設(shè)計主回路；(9) 使用埋電極的方法測水井的水位，應(yīng)設(shè)計出驅(qū)動電路；(10) 系統(tǒng)有過高水位、工作泵啟動水位、水泵停止水位觸點信號輸入 PLC1.3控制系統(tǒng)的設(shè)計就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單

9、片機控制、 工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。通過對四種控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單的比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，繼電器本控制柜的安裝接線工 作量大，整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。單片機是一片集成電路，不能 直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。工業(yè)控機價格較高，將它用于開 關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接 從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。而相對于以上三種控制方式，PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化

10、的首選控 制裝置。故選擇PLC來實施本次設(shè)計。1. 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、 順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2. 運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制， 世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運 動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。3. 閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能 編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)

11、中用得較多 的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。4. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、 排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型 控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工 業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5. 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展, 工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

12、根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應(yīng)該選擇可編程序控制器控制。電氣自動控制課程設(shè)計說明書第2章 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1主電路的設(shè)計根據(jù)以上所選的器件可畫出其硬件電氣原理圖如圖2-1所示其中本次設(shè)計中的集水井排水控制系統(tǒng)由線圈驅(qū)動。-6二 8 二匕-竺-巴一工一巳 W 二I三 6一 8 宀 9ln丁 EnJR 羸呂 k 9-0百剳 sf*訂Pjl$ 譚U MJE 卡二u 出GD m哲OD匕Dai 1i y_Xgatni :VlB_Win7_Safb*arp_Marager$7_JOCMPLC_S7iOO_aFile4fcKWU知單舊巒 E)il|CPV J12 &NUNE：o Sr

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14、自動控制課程設(shè)計說明書圖4-6工作泵啟動圖-25 -自動輪換方式下工作泵、備用泵都啟動如圖 4-5所示:剋 UD/SWFBO - SOB! - KS.rtTEPPLrftrt.SIMATlC 300lllYC.Pt 512 (XMLINEI 1 q g d口 龍削F) 岬SlE| siAcn PLC Uj鼻預(yù)詢盈 田亙I事動兩jd程 i 勿禍 0 Jti 畑 J Sj WIJH j *SsiF0減 FC ft SAB疥 E FC塊Die o riB s= Hl Q 4ItftIM iMhlE)視*1 幻 ftAli? *.0QOrfl十工特JJ自幼方中間F工磅啟電r)_24L.0L0工假KIJ

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