[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]水泵供水壓力的PLC調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

1、1 水泵控制任務(wù)描述1.1控制任務(wù) 如圖1.1所示為一恒壓供水系統(tǒng)，有四臺(tái)水泵。要求主管道壓力恒定在一個(gè)正常范圍之內(nèi)。其中各個(gè)泵可以自動(dòng)依次切換，即按一定順序接通或斷開。其主管道壓力通過管道末端壓力傳感器測(cè)得，當(dāng)壓力過高時(shí)高電位指示燈亮，當(dāng)壓力過低時(shí)低電位指示燈亮。圖1.1水泵圖控制示意圖系統(tǒng)控制要求如下：1) 當(dāng)主管道壓力低于正常壓力5s后，接通水泵的開關(guān)脈沖，增加一個(gè)工作泵，主管道壓力增高。2) 當(dāng)主管道壓力高于正常壓力5s后，切除水泵的開關(guān)脈沖，減少一個(gè)工作泵，主管道壓力降低。3) 所有水泵的運(yùn)行時(shí)間和接通頻率盡可能一致。4) 當(dāng)需要切除水泵時(shí)，先將運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵切除；當(dāng)需要接通

2、水泵時(shí)，先要將休息時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵接通。1.2任務(wù)分析主管道的壓力為整個(gè)控制系統(tǒng)的輸出，其壓力控制示意圖如圖1.2所示： 圖1.2水泵圖控制示意圖當(dāng)主管道壓力升高超出正常壓力范圍時(shí)，執(zhí)行關(guān)閉開關(guān)操作；當(dāng)其壓力低于正常壓力范圍時(shí)，執(zhí)行打開開關(guān)操作。這是系統(tǒng)的主要工作過程。然后是對(duì)泵的切換順序的控制，即當(dāng)需要切除水泵時(shí)，先將運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵切除；當(dāng)需要接通水泵時(shí)，先要將休息時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵接通。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入

3、生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等

4、。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘要：近年來我國中小城市發(fā)展迅速，集中用水量急劇增加。在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較大。由于每天不同時(shí)段用水對(duì)供水的水位要求變化較大，

5、僅僅靠供水廠值班人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)很難及時(shí)有效的達(dá)到目的。這種情況造成用水高峰期時(shí)水位達(dá)不到要求，供水壓力不足，用水低峰期時(shí)供水水位超標(biāo)，壓力過高，不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故）。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水故障；另一方面要求保證供水質(zhì)量的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠可靠供水。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以plc為主機(jī)的控制系統(tǒng)滿足了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。關(guān)鍵詞：plc 恒壓供水 based on plc control constant pressure w

6、ater supply design- water pump controlabstract：in recent years our country small and medium-sized town and cities development was rapid, centralized water consumption sharp growth. when water consumption peak time volume of diversion universal insufficient, causes the urban public pipe network hydra

7、ulic pressure fluctuation to be big. because the different time interval water used is every day big to the water supply water level request change, depends merely for the water works attendants to carry on the manual manual regulation based on the experience to be very difficult effective to serve

8、the purpose promptly. this kind of situation creates when the water used peak the water level cannot meet the requirements, the water supply pressure is insufficient, when water used trough time supplies water level exceeding the allowed figure, the pressure is excessively high, not only wastes the

9、energy moreover to have the accident potential (e.g. pressure to be excessively high easily to create cartridge igniter accident). along with societys development and the progress, the urban high-rise constructions water supply question is day by day prominent. on the one hand requests to improve th

10、e water supply quality, does not want, because the pressure fluctuation creates the water supply breakdown; on the other hand the request guarantee water supply qualitys reliability and the security, in has time the fire can supply water reliably. in view of these two aspects request, the new water

11、supply and the control system arise at the historic moment, this is the plc control constant pressure non-tower water supply system. the constant pressure water supply had guaranteed the water supply quality, as main engines control system has enriched systems control function take plc, enhanced sys

12、tems reliability.keywords：plc constant pressure water目 錄一、緒論. 1（一）任務(wù)來源. 1（二）方案比較. 2二、plc簡(jiǎn)介. 4（一）plc的系統(tǒng)組成. 5（二）plc的工作原理及特點(diǎn). 6三、方案分析.7（一）對(duì)plc的選取.7（二）對(duì)擴(kuò)展模塊的選取.9（三）系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析.9四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì). . 11（一）主電路圖. 11（二）控制電路圖. 11五、軟件設(shè)計(jì). 13（一）系統(tǒng)流程圖. 13（二）地址分配表及plc的cpu型號(hào). 14（三）根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫的恒壓供水的水泵控制梯形圖（見附錄）. 14（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析.15六、總結(jié)

13、與體會(huì).16謝辭. 16附錄. 17（一）恒壓供水的水泵控制梯形圖. 17（二）信號(hào)分析. 20參考文獻(xiàn). 20一、緒論（一）工藝過程隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水障礙；另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠可靠供水。針對(duì)這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是plc控制的恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)保證了供水的質(zhì)量，以plc為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。主管道的壓力為整個(gè)控制系統(tǒng)的輸出，其壓力控制示意圖如圖1所示： 圖1水泵圖控制示意圖當(dāng)主管道壓力升高超出正常壓力

14、范圍時(shí)，執(zhí)行關(guān)閉開關(guān)操作；當(dāng)其壓力低于正常壓力范圍時(shí)，執(zhí)行打開開關(guān)操作。這是系統(tǒng)的主要工作過程。然后是對(duì)泵的切換順序的控制，即當(dāng)需要切除水泵時(shí)，先將運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵切除；當(dāng)需要接通水泵時(shí)，先要將休息時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵接通。（三）系統(tǒng)控制要求1四臺(tái)水泵按順序啟動(dòng)，每隔30s啟動(dòng)一臺(tái)水泵；2四臺(tái)水泵根據(jù)恒壓要求的需要，采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出；3在正常壓力情況下，如果一臺(tái)水泵持續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過2小時(shí)，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)；4.所有水泵的運(yùn)行時(shí)間和接通頻率盡可能一致。5.當(dāng)需要切除水泵時(shí)，先將運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵切除；當(dāng)需要接通水泵時(shí)，先

15、要將休息時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵接通。（四）方案比較1.控制方案的選擇控制系統(tǒng)一般有兩種：一是用繼電器控制系統(tǒng)；繼電器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損壞，壽命短，系統(tǒng)可靠性差；二是用plc控制系統(tǒng)；plc的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，信號(hào)的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的；但plc的控制與繼電器的控制有根本的不同之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）控制邏輯繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很

16、困難。而plc采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中。（2）工作方式電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應(yīng)吸合，不該吸合的都因受某種條件的限制不能吸合，它屬于并行工作方式。而plc的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)據(jù)輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計(jì)算得出的，所以它屬于串行工作方式。（3）可靠性合可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)開閉時(shí)會(huì)受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性合可維護(hù)性差。而plc采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高。（4）控

17、制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開閉動(dòng)作一般在幾十毫秒數(shù)量級(jí)。另外，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題，而plc時(shí)由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。（5）定時(shí)控制繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制。一般來說，時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，而且受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問題。plc使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，用戶可根據(jù)需要在程序設(shè)定時(shí)間，然后由軟件來控制定時(shí)時(shí)間。（6）設(shè)計(jì)合施工使用繼電器控制邏輯完

18、成一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而且修改困難。工程越大，這一點(diǎn)就越突出。而用plc完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)（包括梯形圖設(shè)計(jì)）可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改的都很方便。2.控制方案的確定從以上幾個(gè)方面的比較可以知道，plc在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用方便。所以我的控制方案選擇用plc來進(jìn)行控制。（二）plc的系統(tǒng)組成1.plc的結(jié)構(gòu)plc的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等

19、幾個(gè)主要部分組成。plc的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2 plc的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.plc的各組成元素的構(gòu)成及功能（1）cpu的構(gòu)成及功能-cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，cpu單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。（2）i/o模塊- plc與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o種類有開關(guān)量輸入（di），開關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等。（3）內(nèi)存-內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。（4）電源模塊-plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作

20、電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vac）。 （5）底板或機(jī)架-大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。（6）plc系統(tǒng)的其它設(shè)備-編程設(shè)備，人機(jī)界面，輸入輸出設(shè)備。 （7）plc的通信聯(lián)網(wǎng)-依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。（三）plc的工作原理及特點(diǎn)1.plc的工作原理plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在plc運(yùn)行時(shí)，cpu根據(jù)用戶按控制

21、要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)

22、果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。三、方案分析（一）對(duì)plc的選取s7-200系列是一類可編程邏輯控制器（micro plc）。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要，下圖展示一臺(tái)s7-200 micro plc的 cpu22*系列plc的cpu外型圖，具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得s7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的cpu類型和電壓等級(jí)

23、使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。圖3 s7-200 cpu外型圖s7-200 cpu模塊包括一個(gè)中央處理器單元（cpu）、電源以及數(shù)字量i/o點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。1.cpu負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制。2.輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點(diǎn)：輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如傳感器或開關(guān)）中采集信號(hào)，輸出部分則控制泵、電機(jī)、以及工業(yè)過程中的其他設(shè)備。3.通訊端口允許將s7-200cpu同編程器或一些設(shè)備連接起來。4.狀態(tài)信號(hào)燈顯示了cpu的工作模式（運(yùn)行或停止），本機(jī)的i/o的當(dāng)前狀態(tài)，以及檢查出來的系統(tǒng)錯(cuò)誤。5.通過擴(kuò)展模塊可以增加cpu

24、的i/o點(diǎn)數(shù)（cpu221不可以擴(kuò)展），可以提供其通訊功能。（二）對(duì)擴(kuò)展模塊的選取s7-200plc的i/o擴(kuò)展模塊有：1.輸入擴(kuò)展模塊em221: 共有3種產(chǎn)品，即8點(diǎn)和16點(diǎn)dc、8點(diǎn)ac。2.輸出擴(kuò)展模塊em222：共有5種產(chǎn)品，即8點(diǎn)dc和4點(diǎn)dc、8點(diǎn)ac、8點(diǎn)繼電器和4點(diǎn)繼電器。3.輸入/輸出混合模塊em223：共有6種產(chǎn)品。其中dc輸入/dc輸出的有3種，dc輸入/繼電器輸出的有三種，它們對(duì)應(yīng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分別為4點(diǎn)、8點(diǎn)和16點(diǎn)。4.模擬量輸入擴(kuò)展模塊em231。5.模擬量輸出擴(kuò)展模塊em232。6.模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊em235。（三）系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析 1.水泵參數(shù)（1

25、）流量 水泵的流量大致決定于泵的口徑，流量q（米3吵）可用式（1-1）算出下表1可作為估算用。 q=60dv/4 (11)式中 d-口徑（米）； v-流速（米/秒），流速一般設(shè)在13米/秒之內(nèi)，表1口徑與流量、流速的關(guān)系口徑毫米（英寸）流量（米/秒）流速（米/秒）標(biāo)準(zhǔn)最大標(biāo)準(zhǔn)最大25(1.0)40(1.6)50(2.0)65(2.5)80(3.0)100(4.0)125(5.0)0.050.130.200.30.40.50.60.851.101.41.70.060.150.250.450.651.201.901.701.731.701.512.011.662.101.81-2.341.902.

26、311.041.992.212.262.162.552.58（2）揚(yáng)程又稱水頭，它是指被輸送的單位重量的液體從水泵進(jìn)口到出口所增加的能量，單位為米。（3）功率是指機(jī)械在單位時(shí)間（每秒）內(nèi)做功的大小，單位用千瓦表示。 在水泵銘牌或有關(guān)資料上，常見有有效功率、軸功率、配套功率。有效功率是指水流經(jīng)過水泵時(shí)所獲得的能量，即水泵傳給水流的凈功率。軸功率是指水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由動(dòng)力機(jī)傳遞給水泵軸上的功率。配套功率是指帶動(dòng)水泵正常工作的動(dòng)力機(jī)應(yīng)具有的功率。效率是表示水泵能量利用的指標(biāo)。 轉(zhuǎn)速n是指泵軸（葉輪）每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，常用轉(zhuǎn)分鐘表示。水泵的額定轉(zhuǎn)速，一般為485、730、970、1450、2900轉(zhuǎn)分鐘。 允

27、許吸上真空高度是指水面到抽水泵體葉輪的最大高程差。 口徑是指水泵進(jìn)口的內(nèi)徑，其大小常用英寸表示（英寸為非法定計(jì)量單位，1英寸=25.4毫米）。 比轉(zhuǎn)數(shù)是指模型水泵產(chǎn)生1米的揚(yáng)程。一般同型號(hào)、同口徑的水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)越大，揚(yáng)程、功率越?。环粗绒D(zhuǎn)數(shù)越小，揚(yáng)程越大， 功率也越大。所以我選擇的水泵型號(hào)為：lg（高層建筑給水泵）2.方案分析（1）根據(jù)系統(tǒng)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的要求選用三臺(tái)10kw電機(jī)控制三臺(tái)水泵進(jìn)行供水。其中一臺(tái)備用，當(dāng)用水高峰時(shí)三臺(tái)水泵運(yùn)行以滿足水壓要求，用水低峰時(shí)一臺(tái)水泵運(yùn)行，用水正常時(shí)兩臺(tái)水泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。（2）選用plc（西門子cpu222）、壓力繼電器(eds 344-2-040-0

28、00)進(jìn)行控制。四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（一）主電路圖下圖5所示為電控系統(tǒng)主電路。四臺(tái)電機(jī)分別為ma1、ma2、ma3、ma4。接觸器qa1、qa2、qa3、qa4分別控制ma1、ma2、ma3、ma4的運(yùn)行，bb1、bb2、bb3、ma4分別為四臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；qa0為主電源電路總開關(guān)。圖5主電路圖（二）控制電路接線圖下圖6所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。啟動(dòng)開關(guān)sf1閉合，四臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)按1# 2# 3# 4#順序起動(dòng)，啟動(dòng)完成后，遠(yuǎn)程的壓力傳感器傳來壓力信號(hào)，如果壓力信號(hào)是常壓信號(hào)，開關(guān)bg1閉合，進(jìn)入cpu控制電機(jī)的運(yùn)行，即有兩臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行1#、2#，3#,一臺(tái)停止待用4#，兩

29、小時(shí)后先啟動(dòng)的1#水泵關(guān)閉，停止待用的4#啟動(dòng)運(yùn)行，按同樣的方式，依次1# 2# 3# 4#順序切換，正常壓力下得持兩臺(tái)水泵運(yùn)行，切換時(shí)總是切除運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵。當(dāng)壓力傳感器傳來低壓信號(hào)時(shí)，開關(guān)bg2閉合，bg1斷開，停止待用的水泵立即投入運(yùn)行，即四臺(tái)水泵全部運(yùn)行，待壓力傳感器傳來常壓信號(hào)時(shí)，bg1閉合，bg2斷開，將運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)水泵停止待用。當(dāng)壓力傳感器傳來高壓信號(hào)時(shí)，bg3閉合，bg1斷開，停止運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的那臺(tái)水泵，即只有一臺(tái)水泵運(yùn)行，待壓力傳感器傳來常壓信號(hào)時(shí)，使最先停止待用的水泵投入運(yùn)行。圖6控制電路接線圖五、軟件設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)流程圖1.根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫出下面的主程序流程圖7

30、：開始1#2#3#4#水泵順序啟動(dòng)達(dá)到管道正常壓力停4#，開1#、2#,3#壓力超限？ y n運(yùn)行2h中斷0停1#，開2#、3#,4# 低壓壓力超限狀況壓力超限？ y n運(yùn)行2h 高壓中斷1停2#，開1#、3#,4#壓力超限？ y n運(yùn)行2h停3#，開2#、1#,4#壓力超限？ y n運(yùn)行2h圖7主程序流程圖2.中斷0，低壓處理流程圖8：中斷0水泵運(yùn)行組態(tài)1#、3#,2#1#、3#,4#2#、3#,4#1#、2#,4#開4#開2#開3#開1#四臺(tái)水泵運(yùn)行壓力正常？ n y返回下一組態(tài)圖8低壓中斷程序流程圖3.中斷1，高壓處理流程圖：中斷1水泵運(yùn)行組態(tài)1#、3#,2#1#、3#,4#2#、3#,

31、4#1#、2#,4#停4#停2#停3#停1#兩臺(tái)水泵運(yùn)行壓力正常？n y返回下一組態(tài)圖9高壓中斷程序流程圖（二）地址分配表及plc的cpu型號(hào)1.水泵控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的代碼和作用如下表2所示：表2輸入/輸出繼電器地址分配表編程元件i/o端子作用輸入繼電器i0.0啟動(dòng)開關(guān)i0.1停止開關(guān)i0.2常壓信號(hào)i0.3低壓信號(hào)i0.4高壓信號(hào)輸出繼電器q0.01號(hào)水泵q0.12號(hào)水泵q0.23號(hào)水泵q0.34號(hào)水泵2.水泵控制系統(tǒng)的輔助元件的代碼和作用如下表3所示：表3.其他編程元件地址分配表編程元件編程地址pv值作用定時(shí)器t37/t3830s接通延時(shí)t39600s接通延時(shí)輔助繼電器m1.0啟動(dòng)

32、/停止1#標(biāo)志m1.1啟動(dòng)/停止2#標(biāo)志m1.2啟動(dòng)/停止3#標(biāo)志m1.3啟動(dòng)/停止4#標(biāo)志m3.01#,2#,4#的邏輯控制m3.12#,3#,4#的邏輯控制m3.21#,3#,4#的邏輯控制m3.31#,3#,2#的邏輯控制特殊繼電器sm0.0 每個(gè)掃描周期都激活sm0.1只在第1個(gè)掃描周期激活3.從上面分析可以知道，系統(tǒng)一共有輸入點(diǎn)5個(gè)，輸出點(diǎn)3個(gè)。如果選用cpu224plc,有大量的輸入、輸出點(diǎn)沒有作用浪費(fèi)了，如果選用cpu222plc，輸入、輸出點(diǎn)剛好可以，不用浪費(fèi)多余的點(diǎn)，參照西門子s7-200plc產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為cpu222（8入/ 6繼電器輸出）一臺(tái)就行，這

33、樣的選擇是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。（三）根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫的恒壓供水的水泵控制梯形圖（見附錄）（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備一臺(tái)西門子公司生產(chǎn)的s7-200 plc實(shí)驗(yàn)臺(tái)，cpu是s7-200系列中的cpu224，還有一臺(tái)安裝有step-7-micro/win編程軟件的計(jì)算機(jī)，編程電纜1根。利用plc輸出端子q0.0,q0.1,q0.2,q0.03指示燈的亮，更分別表示1#，2#，3#,4#水泵的運(yùn)行與停止。2.數(shù)據(jù)分析經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)是：（1）開始啟動(dòng)后四個(gè)燈依次亮起，每次亮一個(gè)燈都間隔了10s，四個(gè)燈全亮起后表示啟動(dòng)結(jié)束；然后第四個(gè)燈熄滅，過了30s后，第一個(gè)燈熄滅而第四個(gè)燈亮起；再過30s后，

34、第二個(gè)燈熄滅，第一個(gè)燈亮起；如此循環(huán)。（2）在循環(huán)的過程中啟動(dòng)中斷信號(hào)，即在試驗(yàn)臺(tái)上按下短信號(hào)開關(guān)，如啟動(dòng)的是低壓信號(hào)，則進(jìn)入低壓中斷程序運(yùn)行，于是四個(gè)燈全部亮起，如啟動(dòng)的是高壓信號(hào)，則進(jìn)入高壓中斷程序運(yùn)行，于是只有一個(gè)燈亮起。（3）進(jìn)入了中斷程序運(yùn)行后，則返回時(shí)就進(jìn)入了下個(gè)循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行。3.實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題經(jīng)過上plc實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了模擬四臺(tái)水泵循環(huán)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)，程序出現(xiàn)了兩個(gè)重要的問題：（1）在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的問題是，當(dāng)四臺(tái)水泵全部順序啟動(dòng)完成后出現(xiàn)了四臺(tái)水泵全部停止的情況。（2）在循環(huán)過程中出現(xiàn)的問題是，當(dāng)有高壓或者有低壓信號(hào)來時(shí)不能進(jìn)入中斷程序運(yùn)行。4.解決問題的方法（1）對(duì)上面（1）問題的解

35、決方法是：在程序中加入了信號(hào)的上升沿啟動(dòng)和啟動(dòng)結(jié)束標(biāo)志后就沒出現(xiàn)這個(gè)問題。（2）對(duì)上面（2）問題的解決方法是：由于此段程序過長(zhǎng)引起，把程序分成兩段后就解決這個(gè)問題。六、總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)后，我發(fā)現(xiàn)我對(duì)高壓和低壓信號(hào)的計(jì)算沒有用模糊控制的計(jì)算，應(yīng)該對(duì)壓力進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和判斷，要不就會(huì)出現(xiàn)有可能要進(jìn)入中斷但有不能進(jìn)入中斷的控制；還應(yīng)該加入一個(gè)故障報(bào)警器，以防出現(xiàn)故障后能及時(shí)報(bào)警進(jìn)行修理；在有條件的情況下可以加入一個(gè)變頻器進(jìn)行電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，以達(dá)到精確的調(diào)節(jié)，這樣就能更好的進(jìn)行供水調(diào)節(jié)。還有就是在電源方面的干擾措施的處理上要注意電源的輸入/輸出對(duì)電機(jī)的影響，不要出現(xiàn)漏電等情況出現(xiàn)引發(fā)事故。直流電源的容量要保持一致，防止在帶動(dòng)水泵供水時(shí)管道的壓力不一致。再有就是整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)措施要仔細(xì)檢查，防止事故的發(fā)生。經(jīng)過兩周的忙碌和工作，本次課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的課程設(shè)計(jì)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)的完成