機電專業(yè)課程設(shè)計說明書物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計與調(diào)試

1、目錄之中。機電工程學院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目: 物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計與調(diào)試 學生姓名： 學 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制f0 指導教師： 2012年 12月13日1中文摘要隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)的建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求，小區(qū)的供水系統(tǒng)是其中的一個重要方面。本論文是針對供水要求設(shè)計的基于plc的物業(yè)供水系統(tǒng)。本設(shè)計由plc、四臺水泵、壓力傳感器等組成，系統(tǒng)工作時分手動操作和自動操作，自動操作時首先由傳感器把信號傳給plc，再由plc根據(jù)水壓的高低信號分析控制四臺水泵的工作狀態(tài)；手動操作時，可以通過各

2、個水泵的啟動停止按鈕獨立的工作。該系統(tǒng)還設(shè)有過載等保護。關(guān)鍵詞：plc；物業(yè)供水；水壓目錄第1章 引言11.1課題背景和意義11.2可編程控制器（plc）介紹1第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計32.1系統(tǒng)整體設(shè)計要求32.2系統(tǒng)設(shè)計思想32.3系統(tǒng)硬件設(shè)計42.3.1 plc輸入輸出口分配42.3.2 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計52.4軟件設(shè)計72.4.1設(shè)計要求72.4.2流程圖72.4.3梯形圖82.4.4指令表122.4.5結(jié)論15第3章 設(shè)計總結(jié)16謝辭17參考文獻18第1章 引言1.1課題背景和意義我們都知道，水是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在建設(shè)節(jié)約型時代特征的前提下，我們這個水資源和電能短缺

3、的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。本系統(tǒng)就是在這種背景下設(shè)計的。1.2可編程控制器（plc）介紹可編程控制器(programmable controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控

4、制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。它在設(shè)計上有以下優(yōu)點：1、可靠性高、抗干擾能力強；2、接口模塊功能強，品種多；3、硬件配置齊全，用戶使用方面，適應(yīng)性強；4、編程方法簡單、直觀；5、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量??；6、經(jīng)濟方面、維修工作量?。?、體積小、耗能低、重量輕；plc發(fā)展的新動向：1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小

5、兩個方向發(fā)展 大：i/o點數(shù)達14336點、32位為微處理器、多cpu并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。?由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2：plc在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛。 3：不斷加強通訊功能。 4：新器件和模塊不斷推出 高檔的plc除了主要采用cpu以提高處理速度外，還有帶處理器的eprom或ram的智能i/o模塊、高速計數(shù)模塊、遠程i/o模塊等專用化模塊。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化 有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的plc指令系統(tǒng)。 6：發(fā)展容錯技術(shù) 采用熱

6、備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7：追求軟硬件的標準化。2第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)整體設(shè)計要求本設(shè)計是基于plc的物業(yè)供水系統(tǒng)，具有以下特點：1.供水系統(tǒng)有水泵4臺，供水管道安裝壓力檢測開關(guān)k1，k2和k3。k1接通，表示水壓偏低；k2接通，表示水壓正常；k3接通，表示水壓偏高。2.系統(tǒng)分手動工作和自動工作兩種狀態(tài)，自動工作時，當用水量少，壓力增高，k3接通，此時可延時30s后撤除1臺水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當用水量多時，壓力降低，k1接通，此時可延時30s后增設(shè)1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運行；當k2接通，表示供水正常，可維持水泵運行數(shù)量。工作時，要求水泵

7、數(shù)量最少為1臺，最多不得超出4臺；手動工作時，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設(shè)起動和停止開關(guān)），并分別具有過載保護，可隨時對單臺水泵進行斷電控制（若輸入點不夠，可用i/o擴展模塊）。3.并設(shè)有“自動/手動”切換開關(guān)（on手動，off自動），另設(shè)自動運行控制開關(guān)（on自動運行，off自動運行停止）。各水泵工作時，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。2.2系統(tǒng)設(shè)計思想本程序是物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計與調(diào)試，主電路有四個電機，分別設(shè)有過載保護，開關(guān)?？刂齐娐凡捎胮lc，根據(jù)題目需要采用24入口/16輸出的s7-200cpu226，手動控制階段易于設(shè)計，分別增設(shè)長開長閉開關(guān)，保證手動控制每臺電路的通斷。本程序的設(shè)

8、計難點在于增減水泵時判斷誰先誰后，先打開的水泵先關(guān)閉，即先進先出的原則。最先想到的是出棧入棧指令，但查找資料未發(fā)現(xiàn)其具體符號標記，為便于畫程序梯形圖，絞盡腦汁想另一種方法。于是，我想到運用兩個左以為指令控制開斷電機的順序，保證電機的先進先出。然后用一個置位指令打開剩余電機，用復位指令保證關(guān)閉的電機。具體實現(xiàn)步驟見下文。32.3系統(tǒng)硬件設(shè)計2.3.1 plc輸入輸出口分配本設(shè)計的控制部分由plc完成，由于本系統(tǒng)控制分手動和自動運行，手動運行時，每臺水泵分別有啟動和停止開關(guān)輸入，自動運行時，需要有自動運行/停止開關(guān)輸入，水壓判斷開關(guān)以及保護輸入等，還有四個水泵輸出。plc的i/o點分配表2-1控制

9、信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號自動/手動切換轉(zhuǎn)換開關(guān)qai0.0手動啟動泵1常開按鈕sb1i0.1手動停止泵1常閉按鈕sb2i0.2手動啟動泵2常開按鈕sb3i0.3手動停止泵2常閉按鈕sb4i0.4手動啟動泵3常開按鈕sb5i0.5手動停止泵3常閉按鈕sb6i0.6手動啟動泵4常開按鈕sb7i0.7手動停止泵4常閉按鈕sb8i1.0自動啟動/停止常開按鈕sb9i1.1低壓開關(guān)k1壓力感應(yīng)開關(guān)k1i1.2水壓正常反饋k2壓力感應(yīng)開關(guān)k2i1.3高壓開關(guān)k3壓力感應(yīng)開關(guān)k3i1.4泵1的過載保護常閉按鈕sb10i1.5泵2的過載保護常閉按鈕sb11i1.6泵3的過載保護常閉按鈕sb

10、12i1.7泵4的過載保護常閉按鈕sb13i2.0輸出信號供水水泵1接觸器km1q0.0供水水泵2接觸器km2q0.1供水水泵3接觸器km3q0.2供水水泵4接觸器km4q0.3泵1指示燈信號指示燈hl1q0.4泵2指示燈信號指示燈hl2q0.5泵3指示燈信號指示燈hl3q0.6泵4指示燈信號指示燈hl4q0.74圖2-1 plc的i/o接線圖2.3.2 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計由設(shè)計內(nèi)容和要求可知，本設(shè)計需要用到四臺水泵，水泵的型號都為：j02-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380v，8.4a。在設(shè)計主電路時水泵以電動機代替，圖中的km為接觸器線圈，fr為熱繼電器，主電路并設(shè)有短路過載保護

11、。5硬件設(shè)計主電路圖如圖2-2所示：圖2-2 硬件設(shè)計主電路圖2.3.3 電氣位置安裝圖圖2-3電氣安裝位置圖6電氣元件一覽表如2-2表所示：表2-2 電氣元件一覽表元件數(shù)量（個數(shù)）型號plc1s7-200cpu226三相異步電動機4j02-41-4，4.0kw熔斷器5rl6-60接觸器43tb43熱繼電器4dh48s轉(zhuǎn)換開關(guān)1m301583壓力感應(yīng)開關(guān)3按鈕13la4-3a2.4軟件設(shè)計2.4.1設(shè)計要求物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺，供水管道安裝壓力檢測開關(guān)k1，k2和k3。k1接通，表示水壓偏低；k2接通表示水壓正常；k3接通，表示水壓偏高。自動工作時，當用水量少，壓力增高，k3接通，此時可延時

12、30s后撤除1臺水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當用水量多時，壓力降低，k1接通，此時可延時30s后增設(shè)1臺水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當用水量多時，壓力降低，k1接通，此時可以延時30s后增設(shè)1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運行；當k2接通，表示供水正常，可維持水泵運行的數(shù)量。工作時，要求水泵數(shù)量最少為1臺，最多不超過4臺。各水泵工作時，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。手動工作時，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設(shè)啟動和停止開關(guān)），并分別具有過載保護，可隨時對單水泵進行斷電控制。設(shè)置“自動/手動”切換開關(guān)（on-手動，off-自動），另外自動運行控制開關(guān)（on-自動運行，off-自動運行

13、停止）。2.4.2流程圖根據(jù)設(shè)計要求繪制流程圖如圖3-1所示：7圖3-1 流程圖2.4.3梯形圖根據(jù)流程圖編寫梯形圖如下所示：8910112.4.4指令表network 1 ldn i0.0an i1.1= m3.0network 2 / 手動模式啟動ld i0.0= m3.1network 3 / 自動模式，把00010001傳送給mb0，把00010001傳送給mb1ld sm0.1a m3.0movb 17, mb0movb 17, mb1network 4 / 水壓低t37開始計時ldn t37a m3.0an i1.3a i1.2an c30ton t37, 300network 5

14、 / t37時間到，mb0左移位ldn t37edrlb mb0, 1network 6 / 通過中間繼電器控制各水泵依次打開ld m3.0lpsa m0.0s m2.0, 1lrda m0.1s m2.1, 1lrd12a m0.2s m2.2, 1lppa m0.3s m2.3, 1network 7 / t38時間到mb1左移位ldn t38edrlb mb1, 1network 8 / 水壓高t38開始計時ldn t38a m3.0an i1.3a i1.4aw= c30, 1ton t38, 300network 9 / 比較t37和t38接通次數(shù)，保證水泵開啟14臺ld t37ld

15、 t38ld m3.0euctud c30, 3network 10 / t38時間到，復位水泵開關(guān)ld t38aw= c30, 0lpsa m1.0r m2.0, 1lrda m1.1r m2.1, 1lrda m1.2r m2.2, 1lppa m1.3r m2.3, 113network 11 / 手動控制水泵1開斷與過載保護開關(guān)ld i0.1o q0.0a m3.1an i0.2o m2.0lpsan i1.5= q0.0lpp= q0.4network 12 / 手動控制水泵2開斷與過載保護開關(guān)ld i0.3o q0.1a m3.1an i0.4o m2.1lpsan i1.6= q

16、0.1lpp= q0.5network 13 / 手動控制水泵3開斷與過載保護開關(guān)ld i0.5o q0.2a m3.1ani i0.6o m2.2lpsan i1.7= q0.2lpp= q0.6network 14 / 手動控制水泵4開斷與過載保護開關(guān)ld i0.7o q0.3a m3.114an i1.0o m2.3lpsan i2.0= q0.3lpp= q0.72.4.5結(jié)論該設(shè)計要求最少有一臺水泵工作所以開始初試化開關(guān)打開，即定義水泵1打開。 接下來設(shè)計手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，i0.0分別啟動自動手動模式。自動過程分析，模擬低水壓信號k1閉合，定時30s，2號電機接通，水泵2打開，此時兩

17、個電機工作。當水壓仍然偏低則接著定時30s后，3號電機啟動，此時三個電機運轉(zhuǎn)。如水壓仍低，則4號水泵打開，此時四臺水泵同事運行。最多四臺水泵工作供水，所以此后定時器不再計時。模擬水壓k2閉合，說明水壓正常，維持現(xiàn)有水泵數(shù)目。當模擬水壓偏高信號出現(xiàn)，k3閉合，30s后把先啟動的那臺水泵撤掉，如水壓仍偏高，則把第二臺啟動的電機撤掉。如果一直偏高則一直按照先工作電機線撤銷的原則進行電機的撤銷，直到只剩一臺電機為止。手動狀態(tài)分析，此時sb1、sb2分別控制1號電機的通斷；sb3、sb4分別控制2號電機的通斷；sb5、sb6分別控制3號電機的通斷；sb7和sb8分別控制4號電機開斷。這一狀態(tài)可以實現(xiàn)人為

18、的控制任何一臺電機的運轉(zhuǎn)與停止，可以根據(jù)實際情況操作。另外分別為4臺電機設(shè)置國電保護開關(guān)sb10、sb11、sb12、sb13。為每臺水泵設(shè)計工作狀態(tài)信號燈，電機運轉(zhuǎn)著信號燈打開，電機停止信號燈關(guān)閉。15第3章 設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我學到了很多關(guān)于電路與程序設(shè)計中很細節(jié)的東西，讓我明白，很多東西原本以為會的其實真正要拿出來用還是需要多多鍛煉的。以后每次設(shè)計經(jīng)歷都不會一樣，設(shè)計過程中的靈活運用所學知識是至關(guān)重要的。還要勤學苦問，也許有些東西沒用過，但是通過現(xiàn)學現(xiàn)用，把東西搞出來才是真的學習能力的體現(xiàn)。本次物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計很結(jié)合實際，有實際的應(yīng)用價值，通過自己動手設(shè)計控制過程、調(diào)試程序，讓我對plc在實際運用中的作用有了更充分的認識，在現(xiàn)實中應(yīng)用的那么廣泛和實際，是實現(xiàn)自動控制不可缺少的一部分，在以后的學習過程中，我一定要好好研究，努力使自己對門課程有更深的理解和運用。 16謝辭感謝王宗才老師在百忙之中抽出時間來為我們指導本次課程設(shè)計，讓我們學到很多實際運用知識，課程設(shè)計說明書書寫格式的規(guī)范性等等。感謝自立同學可以坐下來和我一塊分析、