某物業(yè)供水系統(tǒng)水泵PLC控制設計

1、緒論可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC),它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，可編程邏輯控制器，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。一、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中

2、的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。二、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O

3、映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新

4、，這跟立即輸入有些區(qū)別。三、輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。設計任務設計目的能夠根據(jù)功能要求選擇PLC的類型及其根據(jù)I/O點的要求選擇該類PLC的型號。根據(jù)所選的PLC類型，掌握該PLC的編程軟件并能夠利用該軟件繪制設計課題的梯形圖。3根據(jù)繪制的梯形圖，編寫完整的程序清單。設計內容和要求控制要求：某物業(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

5、，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，要求水泵數(shù)量最少為1臺，最多不得超出4臺。各水泵工作時，均應有工作狀態(tài)顯示。手動工作時，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設起動和停止開關），并分別具有過載保護，可隨時對單臺水泵進行斷電控制（注：若輸入點不夠，可減少一個過載保護輸入）。設置“自動/手動”切換開關（ON手動，OFF自動），另設自動運行控制開關（ON自動運行，O

6、FF自動運行停止）畫出系統(tǒng)動作流程圖；設計外部輸入、輸出點（I/O）；畫出PLC外部接線圖；設計完整梯形圖；寫出完整的軟件程序。設計工作內容及工作量的要求按照任務書要求，完成課程設計說明書一份；PLC外部接線圖一份；O編址與I/O端子接線圖；PLC實驗梯形圖一份；PLC實驗程序清單一份。設計內容設計方案的選擇由設計內容和要求可知，本設計需要用到四臺水泵，水泵的型號都為:J02-41-4,4.0kw,1440轉/分,380v,8.4A。在設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，主電路并設有短路過載保護硬件電路設計3.2.1硬件主電路設計L13.2.2I/O點分配表本

7、設計的控制部分由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輸入，自動運行時，需要有自動運行/停止開關輸入，水壓判斷開關以及保護輸入等，還有四個水泵輸出PLC的I/O點分配表如表3.3.2所示輸入點對應信號輸入點對應信號輸出點對應信號X0自動/手動切換X11自動啟動/停止Y0供水水泵1X1手動啟動泵1X12低壓開關K1Y1供水水泵2X2手動停止泵1X13水壓正常反饋K2Y2供水水泵3X3手動啟動泵2X14高壓開關K3Y3供水水泵4X4手動停止泵2X15泵1的過載保護X5手動啟動泵3X16泵2的過載保護X6手動停止泵3X17泵3的過載保護X7手動啟動泵4X

8、20泵4的過載保護X10手動停止泵4表3.3.2I/O地址分配表3.3.3I/O外部接線圖元件數(shù)量（個數(shù)）型號PLC1三菱機電FX2N-24M三相異步電動機4J02-41-4,4.0KW熔斷器5RL6-60接觸器43TB43圖3.3.3I/O外部接線圖4電氣元件選擇熱繼電器4DH48S開關3M301583按鈕18LA4-3A5軟件設計5.1流程圖設計5.2軟件圖設計5.2.1梯形圖設計IIdodLLMi：L骯1T11THU2T卜T卜imHFM23卄憐T卜MEST卜M33HF處QIF腳卄卄HEBHI壯1dbHI井T卜T卜折4卜H20欄1NEOT卜井井弊靠T卜井卄N28T卜H2D卄-PF一“陰M2

9、ST舊T陽8口H21EI腳SHpnEISH刪7打帽3口龍1SEI陽anH2SF?n阿K孫-II-nN2LT卜H：2井PET卜4-F曲P2N15說1II1LII訂IILO-Hd一甘MlMSIHI恫畀JbTII1STM20N31-kH30H2jT卜U20-I卜H211122T卜T卜I：21-I卜pSTH2E-Ii-ME2T卜HI-毗E4F腔UIU22-IFH晉T卜JiST指令表(JLDIX(KX2斗OUTM31CJPIIZ31)MHtMJO4L-O2&CJRZ5C：JlJO29PlSP(JMLJJXCJ3j9LJAlANIxe)t)e)IOORMAJ32=OUTM斗1八3-3-LDXO122OUT

10、MO34-ANOM4uLnXCKJS335ANIXC)13114ORM13-0ANITUIi5ANFX(437OUTTOK3OOre-ourl11InXO1417LDX(M541ANDM4ISORM242ANI|：9ANIX(J(J643ANTT!20QU丁M244OUTT|K30021LDX00747LD1M2O22ORM348ANIM2I23ANIxtna49小1M225XJANUM2374SIETM225iSKTM2U73SETTM2752unpTO了&MlJ4MPS77ANOM2255/kNIM2O7SANOM2：456AMFM2179AMOM2057/kZITM22艸AIMIM215

11、8ANILM23siSETM259UJri呂2SETM2802MKO8321代163/NIM2L)S4ANIM264/NSM2185ANI5M22sb.5A.NHM22屜AN13M2366A.NIM23aimrM2(SSJTM2O砂SETM2九書4SETM2gKfROK-fRr7LAINMS3-9丨fwM3O7J:AINO坨AJNLM2172AMI?MZIAMIM22了于AMINTZZ島NFM2395SEJM22lieAMLM2I96MRD117AMIM2297ANFM21I1KAMIM2398ANIM陽I19SHTM299AMIM23I2GVIKL31UUAN!M2U12!ANDMil10E

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13、DM2O168ANEM22142AN!M23169C?JF2145ANTM22172MRI144AN!M23173ANDM2O【斗5P2174AMDM21I4SMRU175ANTEM22ATNDM21176ANLM23I5WANLM22177皿TM2O15IAN!M23178MRI152ANfM2O179ANrM2II5SCJP2I8t)ANDM22156MRD181ANIM23157ANDM22lfi2ANEM2O158ANJM23183RSTM2IisyANlM2O184MRLAN3421IS5AMDM22161CJF2186ANDM的164MRD187ANLM201ANM212t)/XN

14、IM2211rsptVt22UANrIV1231的MltL211ANII_M2C19.1ANEM232127MM21192.AINOT2MZ(；196MRI?217ANIIM211XAINOVT2O21SZtNJIM221XANOM21ywsKrIMi99AIN13M2222(JMRL1zuoATM1IV123221ANII?M2O201RSTM2C222ANDM2202MRB223ANDM22迪ANI?M7I224ANIM232(4ANDM22225ANDM26205ANDM23226RSTM2U206AMM2236Ml)257U)MI237AND25KC1RM2I238ANDM2(259A

15、NIXOI6239ANDM22260OUTY(MH241)ANDM232F11,LM2Z4-IANOIV12S2fS2C1RM22242RSTM2226.3ANLNO17Z4.1RSTM2S254CHJTY(M22.44何卩卩265LDM32斗AMDMIO266ORM23AMDM2i267ANX020247ANDM2226SOUTYUU324MAMD269ENI2.491AMD250RSTM2I6程序分析本系統(tǒng)主要分為手動運行和自動運行兩部分，在編程過程中將本系統(tǒng)主要分為三大模塊：手動運行模塊（P0）、自動運行模塊（P1）、輸出模塊（P2）。在系統(tǒng)一上電情況下首先通過判斷自動/手動開關X0,判

16、斷是進入手動模塊（P0）還是進入自動模塊（P1）,X0為ON表示手動，OFF表示自動。然后進入相應的模塊執(zhí)行程序。手動模塊，當進入手動模塊后，X1是泵1的手動啟動開關，X2是泵1的手動停止開關；X3是泵2的手動啟動開關，X4是泵2的手動停止開關；X5是泵3的手動啟動開關，X6是泵3的手動停止開關；X7是泵4的手動啟動開關，X10是泵4的手動停止開關；可以通過上述開關相對獨立的對單臺水泵進行通斷電控制。自動模塊，當進入自動模塊后，在自動運行模塊還設有自動運行停止開關X11（ON表示運行，OFF表示停止），在X11為ON的情況下，系統(tǒng)首先判斷四臺水泵的運行狀態(tài)，如四臺水泵都沒工作則將自動把第一臺水

17、泵打開，其中M20、M21、M22、M23分別是四臺水泵自動運行的標志，然后再通過壓力傳感器判斷水壓的高低，在系統(tǒng)中X12表示低壓，X13表示水壓正常、X14表示水壓高。水壓低/高的時候延時30秒，增加/減少一臺水泵工作，增加的順序是沒工作過的優(yōu)先增加本程序為了滿足這個要求采用的是四臺水泵按M20M21M22M23M20的順序依次循環(huán)啟動或停止，這樣就能滿足沒工作過的優(yōu)先則加和工作過的優(yōu)先停止的要求。其次在選擇增加那個水泵時考慮到PLC工作室掃描程序遵受從上到下從左到右的原則，為了避免上面程序對下面產生的影響對結果產生影響，在設計過程中對于水壓低需要加泵時先寫四臺水泵同時工作的情況，然后逐次減

18、一到只有一臺工作；對于水壓高需要減泵時先從一條水泵工作，然后逐次加一到四臺全工作這樣就能滿足上述要求。每次當自動模塊執(zhí)行完之后程序跳到公共輸出模塊執(zhí)行。輸出模塊，在輸出模塊中，MO、M20別是泵1的手泵和自動運行標志，X25是泵1的過載保護；M1、M21別是泵2的手泵和自動運行標志，X16是泵2的過載保護；M2、M22別是泵3的手泵和自動運行標志，X17是泵3的過載保護；M3、M23別是泵4的手泵和自動運行標志，X20是泵4的過載保護。7總結對于課程設計的內容，首先要做的應是對設計內容的理論理解，在理論充分理解的基礎上，才能做好課程設計，才能設計出性能良好的電路。在這次課程設計過程中，碰到的難題就是對于課程的分析，因為在學習中沒能很好的系統(tǒng)的總結相關知識。在整個課程設計中貫穿的設計理解過程沒能很