機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、目錄之中。機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目: 物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 20094805 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)制f0 指導(dǎo)教師： 2012年 12月13日1中文摘要隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shí)也對(duì)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(gè)重要方面。本論文是針對(duì)供水要求設(shè)計(jì)的基于plc的物業(yè)供水系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)由plc、四臺(tái)水泵、壓力傳感器等組成，系統(tǒng)工作時(shí)分手動(dòng)操作和自動(dòng)操作，自動(dòng)操作時(shí)首先由傳感器把信號(hào)傳給plc，再由plc根據(jù)水壓的高低信號(hào)分析控制四臺(tái)水泵的工作狀態(tài)；手動(dòng)操作時(shí)，可以通過(guò)各

2、個(gè)水泵的啟動(dòng)停止按鈕獨(dú)立的工作。該系統(tǒng)還設(shè)有過(guò)載等保護(hù)。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(jì)32.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想32.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(jì)52.4軟件設(shè)計(jì)72.4.1設(shè)計(jì)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(jì)總結(jié)16謝辭17參考文獻(xiàn)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(shí)代特征的前提下，我們這個(gè)水資源和電能短缺

3、的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)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(dòng)化程度低，而隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shí)也對(duì)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(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)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(jì)的。1.2可編程控制器（plc）介紹可編程控制器(programmable controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱plc，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)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(guò)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(jiǎn)稱pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱plc。它在設(shè)計(jì)上有以下優(yōu)點(diǎn)：1、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；2、接口模塊功能強(qiáng)，品種多；3、硬件配置齊全，用戶使用方面，適應(yīng)性強(qiáng)；4、編程方法簡(jiǎn)單、直觀；5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量??；6、經(jīng)濟(jì)方面、維修工作量??；7、體積小、耗能低、重量輕；plc發(fā)展的新動(dòng)向：1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小

5、兩個(gè)方向發(fā)展 大：i/o點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多cpu并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 小：1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(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛。 3：不斷加強(qiáng)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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)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(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的plc指令系統(tǒng)。 6：發(fā)展容錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)化。2第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)是基于plc的物業(yè)供水系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：1.供水系統(tǒng)有水泵4臺(tái)，供水管道安裝壓力檢測(cè)開(kāi)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(dòng)工作和自動(dòng)工作兩種狀態(tài)，自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，k3接通，此時(shí)可延時(shí)30s后撤除1臺(tái)水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當(dāng)用水量多時(shí)，壓力降低，k1接通，此時(shí)可延時(shí)30s后增設(shè)1臺(tái)水泵工作，要求未曾工作過(guò)的水泵增加投入運(yùn)行；當(dāng)k2接通，表示供水正常，可維持水泵運(yùn)行數(shù)量。工作時(shí)，要求水泵

7、數(shù)量最少為1臺(tái)，最多不得超出4臺(tái)；手動(dòng)工作時(shí)，要求4臺(tái)水泵可分別獨(dú)立操作（分設(shè)起動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)），并分別具有過(guò)載保護(hù)，可隨時(shí)對(duì)單臺(tái)水泵進(jìn)行斷電控制（若輸入點(diǎn)不夠，可用i/o擴(kuò)展模塊）。3.并設(shè)有“自動(dòng)/手動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)（on手動(dòng)，off自動(dòng)），另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開(kāi)關(guān)（on自動(dòng)運(yùn)行，off自動(dòng)運(yùn)行停止）。各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想本程序是物業(yè)供水系統(tǒng)水泵控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，主電路有四個(gè)電機(jī)，分別設(shè)有過(guò)載保護(hù)，開(kāi)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(dòng)控制階段易于設(shè)計(jì)，分別增設(shè)長(zhǎng)開(kāi)長(zhǎng)閉開(kāi)關(guān)，保證手動(dòng)控制每臺(tái)電路的通斷。本程序的設(shè)

8、計(jì)難點(diǎn)在于增減水泵時(shí)判斷誰(shuí)先誰(shuí)后，先打開(kāi)的水泵先關(guān)閉，即先進(jìn)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(hào)標(biāo)記，為便于畫(huà)程序梯形圖，絞盡腦汁想另一種方法。于是，我想到運(yùn)用兩個(gè)左以為指令控制開(kāi)斷電機(jī)的順序，保證電機(jī)的先進(jìn)先出。然后用一個(gè)置位指令打開(kāi)剩余電機(jī)，用復(fù)位指令保證關(guān)閉的電機(jī)。具體實(shí)現(xiàn)步驟見(jiàn)下文。32.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.3.1 plc輸入輸出口分配本設(shè)計(jì)的控制部分由plc完成，由于本系統(tǒng)控制分手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)水泵分別有啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)輸入，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要有自動(dòng)運(yùn)行/停止開(kāi)關(guān)輸入，水壓判斷開(kāi)關(guān)以及保護(hù)輸入等，還有四個(gè)水泵輸出。plc的i/o點(diǎn)分配表2-1控制

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

10、12i1.7泵4的過(guò)載保護(hù)常閉按鈕sb13i2.0輸出信號(hào)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(hào)指示燈hl1q0.4泵2指示燈信號(hào)指示燈hl2q0.5泵3指示燈信號(hào)指示燈hl3q0.6泵4指示燈信號(hào)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(jì)由設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求可知，本設(shè)計(jì)需要用到四臺(tái)水泵，水泵的型號(hào)都為：j02-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380v，8.4a。在設(shè)計(jì)主電路時(shí)水泵以電動(dòng)機(jī)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(guò)載保護(hù)

11、。5硬件設(shè)計(jì)主電路圖如圖2-2所示：圖2-2 硬件設(shè)計(jì)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(gè)數(shù)）型號(hào)plc1s7-200cpu226三相異步電動(dòng)機(jī)4j02-41-4，4.0kw熔斷器5rl6-60接觸器43tb43熱繼電器4dh48s轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1m301583壓力感應(yīng)開(kāi)關(guān)3按鈕13la4-3a2.4軟件設(shè)計(jì)2.4.1設(shè)計(jì)要求物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺(tái)，供水管道安裝壓力檢測(cè)開(kāi)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(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，k3接通，此時(shí)可延時(shí)

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

13、停止）。2.4.2流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)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(xiě)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(dòng)模式啟動(dòng)ld i0.0= m3.1network 3 / 自動(dòng)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(kāi)始計(jì)時(shí)ldn t37a m3.0an i1.3a i1.2an c30ton t37, 300network 5

14、 / t37時(shí)間到，mb0左移位ldn t37edrlb mb0, 1network 6 / 通過(guò)中間繼電器控制各水泵依次打開(kāi)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(shí)間到mb1左移位ldn t38edrlb mb1, 1network 8 / 水壓高t38開(kāi)始計(jì)時(shí)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(kāi)啟14臺(tái)ld t37ld

15、 t38ld m3.0euctud c30, 3network 10 / t38時(shí)間到，復(fù)位水泵開(kāi)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(dòng)控制水泵1開(kāi)斷與過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)ld i0.1o q0.0a m3.1an i0.2o m2.0lpsan i1.5= q0.0lpp= q0.4network 12 / 手動(dòng)控制水泵2開(kāi)斷與過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)ld i0.3o q0.1a m3.1an i0.4o m2.1lpsan i1.6= q

16、0.1lpp= q0.5network 13 / 手動(dòng)控制水泵3開(kāi)斷與過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)ld i0.5o q0.2a m3.1ani i0.6o m2.2lpsan i1.7= q0.2lpp= q0.6network 14 / 手動(dòng)控制水泵4開(kāi)斷與過(guò)載保護(hù)開(kāi)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(jì)要求最少有一臺(tái)水泵工作所以開(kāi)始初試化開(kāi)關(guān)打開(kāi)，即定義水泵1打開(kāi)。 接下來(lái)設(shè)計(jì)手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，i0.0分別啟動(dòng)自動(dòng)手動(dòng)模式。自動(dòng)過(guò)程分析，模擬低水壓信號(hào)k1閉合，定時(shí)30s，2號(hào)電機(jī)接通，水泵2打開(kāi)，此時(shí)兩

17、個(gè)電機(jī)工作。當(dāng)水壓仍然偏低則接著定時(shí)30s后，3號(hào)電機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)三個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。如水壓仍低，則4號(hào)水泵打開(kāi)，此時(shí)四臺(tái)水泵同事運(yùn)行。最多四臺(tái)水泵工作供水，所以此后定時(shí)器不再計(jì)時(shí)。模擬水壓k2閉合，說(shuō)明水壓正常，維持現(xiàn)有水泵數(shù)目。當(dāng)模擬水壓偏高信號(hào)出現(xiàn)，k3閉合，30s后把先啟動(dòng)的那臺(tái)水泵撤掉，如水壓仍偏高，則把第二臺(tái)啟動(dòng)的電機(jī)撤掉。如果一直偏高則一直按照先工作電機(jī)線撤銷的原則進(jìn)行電機(jī)的撤銷，直到只剩一臺(tái)電機(jī)為止。手動(dòng)狀態(tài)分析，此時(shí)sb1、sb2分別控制1號(hào)電機(jī)的通斷；sb3、sb4分別控制2號(hào)電機(jī)的通斷；sb5、sb6分別控制3號(hào)電機(jī)的通斷；sb7和sb8分別控制4號(hào)電機(jī)開(kāi)斷。這一狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)人為

18、的控制任何一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止，可以根據(jù)實(shí)際情況操作。另外分別為4臺(tái)電機(jī)設(shè)置國(guó)電保護(hù)開(kāi)關(guān)sb10、sb11、sb12、sb13。為每臺(tái)水泵設(shè)計(jì)工作狀態(tài)信號(hào)燈，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)著信號(hào)燈打開(kāi)，電機(jī)停止信號(hào)燈關(guān)閉。15第3章 設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多關(guān)于電路與程序設(shè)計(jì)中很細(xì)節(jié)的東西，讓我明白，很多東西原本以為會(huì)的其實(shí)真正要拿出來(lái)用還是需要多多鍛煉的。以后每次設(shè)計(jì)經(jīng)歷都不會(huì)一樣，設(shè)計(jì)過(guò)程中的靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)是至關(guān)重要的。還要勤學(xué)苦問(wèn)，也許有些東西沒(méi)用過(guò)，但是通過(guò)現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，把東西搞出來(lái)才是真的學(xué)習(xí)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(jì)很結(jié)合實(shí)際，有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)控制過(guò)程、調(diào)試程序，讓我對(duì)plc在實(shí)際運(yùn)用中的作用有了更充分的認(rèn)識(shí)，在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的那么廣泛和實(shí)際，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制不可缺少的一部分，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我一定要好好研究，努力使自己對(duì)門(mén)課程有更深的理解和運(yùn)用。 16謝辭感謝王宗才老師在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)為我們指導(dǎo)本次課程設(shè)計(jì)，讓我們學(xué)到很多實(shí)際運(yùn)用知識(shí)，課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)書(shū)寫(xiě)格式的規(guī)范性等等。感謝自立同學(xué)可以坐下來(lái)和我一塊分析、