水電站射流泵課程設計說明書

1、課程設計說明書 課 程 名 稱: 電氣自動控制課程設計 課 程 代 碼: 106003499 題 目:水電站集水井射流泵排水 PLC控制系統(tǒng)設計 學 生 姓 名: xxxxxxxxxxxxxxx 學 號: xxxxxxxxxxxxxx 年級/專業(yè)/班: 2014級機電xxxxxx 學院(直屬系) : 機械工程學院 指 導 教 師: x x 電 氣 自 動 控 制 課 程 設 計 說 明 書目 錄目 錄- -引 言- -第 1 章 水電站集水井射流泵排水PLC控制系統(tǒng)方案設計- -1.1 方案設計原則- -1.2 系統(tǒng)的整體設計要求- -1.3 控制系統(tǒng)的設計- -第 2 章 水電站集水井射流泵

2、排水PLC控制系統(tǒng)的硬件設計- -2.1 硬件選型- -2.1.1 PLC 機型選擇- -2.1.2 PLC 容量選擇- -2.1.3 I/O 模塊的選擇- -2.1.4 電源模塊的選擇- -2.2 PLC I/O 點分配- -2.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量- -2.2.2 PLC 的I/O 接線圖- -2.3 主電路的設計- -第 3 章 水電站集水井射流泵排水PLC控制系統(tǒng)的軟件設計- -3.1 程序設計的一般方法- -3.1.1 順序設計法- -3.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖- -3.2.1 控制流程圖- -3.3 可編程控制器梯形圖- -第4 章 仿真系統(tǒng)調(diào)試- -結(jié) 論- -設計

3、總結(jié)- -謝 辭- -參考文獻- -摘 要水電站集水井是電站滲漏水、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，所以設有集水井，把滲漏水集中起來，用水泵抽出。本設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)

4、引 言當今社會，集水井排水裝置在生活、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，為了滿足當前企業(yè)的生產(chǎn)需要，設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70年代初，可編程控制器進入實用化發(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80年代初，可編程控制器在發(fā)達國家中已經(jīng)獲得廣泛的應用，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

5、編程控制器已經(jīng)逐漸進入成熟階段。上世紀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入了控制領域。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)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展而本次設計則是將PLC 用于水電站集水井射流泵排水控制裝置的設計的控制，將所學理論知識和生活實際緊密的結(jié)合在一起。在鞏固所學的同時，對實際中的問題也做了一些深入的了解。第 1 章 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)方案設計1.1 方案設計原則整個設計過程是按工藝流程設計，為設備安裝、運行和保護檢修服務，設

6、計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設計原則主要包括：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、合理、合用，減小設備成本。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?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，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)的操作模式應盡量和改造前的相類似，以

7、便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)方案。1.2 系統(tǒng)的整體設計要求（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。泵運行時應有運行指示；（3）兩臺泵的工作關(guān)系應能做出選擇（手動、自動、備用的選擇）。主、備用泵應能單獨手動啟

8、停，兩臺泵的工作關(guān)系應能輪換，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，應自動投入主用水泵；（5）當工作泵發(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，應自動投入備用水泵；（6）當備用泵投入時，應同時發(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設計主回路；（9）使用埋電極的方法測水井的水位，應設計出驅(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PLC。1.3 控制系統(tǒng)的設計就目前的現(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)、單片機控制

9、、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，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。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)自動化的首選控制

10、裝置。故選擇PLC來實施本次設計。1 開關(guān)量的邏輯控制這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，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)中用得較多的調(diào)

11、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用。4 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（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 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(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)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。根據(jù)本控制系統(tǒng)

12、的控制要求應該選擇可編程序控制器控制。第 2 章 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的硬件設計2.1 硬件選型2.1.1 PLC 機型選擇機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述。1結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的設計選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC 能夠達到要求。2功能強、弱適當對于開關(guān)量控制的工程項目，根據(jù)水電站集水井排水系統(tǒng)的控制要求，選用西門子公司的S7-300 系列機。3機型統(tǒng)一PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊

13、式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC 的I/O 和CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC 功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用PLC 時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓；其外部設備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC 聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC

14、。4是否在線編程PLC 的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。PLC 的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程。5PLC 的環(huán)境適應性由于PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般PLC及其外部電路（I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度：工作溫度055，最高為60儲存溫度

15、： -4085濕度：相對濕度5%95%(無凝結(jié)霜)振動和沖擊： 滿足國際電工委員會標準電源：交流220V，允許變化范圍為-15%15%，頻率為4753Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境：周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應用在特殊環(huán)境下的PLC，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。2.1.2 PLC 容量選擇PLC 容量包括兩個方面：一是I/O 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關(guān)量I/O 乘以8；對于有模擬量控制功能的

16、PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱PLC 產(chǎn)品使用手冊。I/O 點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前I/O 點數(shù)較多的PLC 價格也較高，若備用的I/O 點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O 點數(shù)按實際需要的10%15%考慮備用量。2.1.3 I/O 模塊的選擇PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O

17、接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。同時控制器又通過I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而PLC 的CPU 所處理的信息只能是標準電平，所以I/O 接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC 的I/O 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC 相應有許多種I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、

18、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。1確定I/O 點數(shù)I/O 點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O 點數(shù)就可能有所不同。2開關(guān)量I/O標準的I/O 接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O 信號為24240V（AC），直流I/O 信號為524V（DC）。3選擇開關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC 輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜

19、太遠。如12V 電壓模塊一般不超過10m，距離較遠的設備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32 點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%。4選擇開關(guān)量輸出模塊時應從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅(qū)動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都

20、屬于無觸點開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的驅(qū)動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。2.1.4 電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O 模塊、專用模

21、塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：1確定電源的輸入電壓；2將框架中每塊I/O 模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O 模塊所需的總背板電流值；3I/O 模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流：1） 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值；2） 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地 I/O 適配器模塊時，應加上其最大電流值。4如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理；1） 列出將來要擴展的 I/O 模塊所需的背板電流；2） 將所有擴展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。5在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。6根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板

22、電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。具體應考隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，PLC 產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日益完善。PLC 的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同，當然使用場合也有所不同。因此選擇合理的PLC 對提高PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標意義重大。因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方面的慮：1）合理的結(jié)構(gòu)形式2）安裝方式的選擇3）相當?shù)墓δ芤?）系統(tǒng)可靠性的要求綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇 S7-300 系列PLC，S7-300 系列PLC 屬于中型模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，本機自帶RS¾485 通信接口，內(nèi)置電源和I/O 接口，它的結(jié)

23、構(gòu)簡單，運行速度快，可靠性高，具有極其豐富的指令系統(tǒng)和擴展模塊，實時性和通信能力強大，便于操作，易于掌握，性價比高，是中小規(guī)模控制系統(tǒng)的理想控制設備。2.2 PLC I/O 點分配2.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量通過分析控制任務，共需要13個數(shù)字量輸入和7個數(shù)字量輸出，CPU 型號可以選擇S7-300PLC 的CPU312（本機上有16個數(shù)字量輸入和16個數(shù)字量輸出）。QA01為電源開關(guān)、KF1-KF4為電磁閥1#、2#啟停開關(guān)；BG1-BG4行程開關(guān)來控制主、備用泵的自動啟停；PG1-PG2分別指示工作泵和備用泵的工作情況；PG3來指示備用泵的光報警；KF5、KF6為1#、2#泵手動啟停開關(guān)

24、；SF1、SF2為1#、2#泵的手動、自動、備用選擇開關(guān)；PG4為電源的指示燈。該系統(tǒng)具體所使用的輸入輸出設備的I/O口分配如表2-1 所示。表 2-1 I/O口分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號1#電磁閥開啟閥芯行程開關(guān)BG1I1.31#電磁閥關(guān)閉閥芯行程開關(guān)BG2I1.42#電磁閥開啟閥芯行程開關(guān)BG3I1.52#電磁閥關(guān)閉閥芯行程開關(guān)BG4I1.61#工作泵啟動信號常開開關(guān)KF5I0.02#備用泵啟動信號常開開關(guān)KF6I0.11#工作泵選擇手動信號選擇開關(guān)SF2I0.31#工作泵選擇自動信號選擇開關(guān)SF2I0.41#工作泵選擇備用信號選擇開關(guān)SF2I0.52#備用泵選

25、擇手動信號選擇開關(guān)SF3I1.02#備用泵選擇自動信號選擇開關(guān)SF3I1.12#備用泵選擇備用信號選擇開關(guān)SF3I1.2手動、自動輪換信號旋鈕SF1I0.2輸出信號1#工作泵開啟信號線圈KF1Q0.01#工作泵停止信號線圈KF2Q0.12#工作泵開啟信號線圈KF3Q0.22#工作泵停止信號線圈KF4Q0.31#工作泵開啟光信號發(fā)光管PG1Q1.02#工作泵開啟光信號發(fā)光管PG2Q1.1過高水位光信號發(fā)光管PG3Q1.22.2.2 PLC 的I/O 接線圖根據(jù)表2-1 及I/O 分配表畫出I/O 接線圖如圖2-1所示。圖 2-1 I/O口接線圖2.3 主電路的設計根據(jù)以上所選的器件可畫出其硬件電

26、氣原理圖如圖2-2 所示。其中本次設計中的集水井排水控制系統(tǒng)由線圈驅(qū)動。圖 2-2 電氣連線圖第 3章 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的軟件設計3.1 程序設計的一般方法3.1.1 順序設計法對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。綜上所述，本控制系統(tǒng)采用順序設計法設計。3.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖3.2.1 控制流程圖水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的過程為：按下電源開關(guān)，

27、輪換方式若為自動輪換判斷水位即行程開關(guān)位置信號若水位達到工作泵啟動水位，I1.3接通 Q0.0線圈接通，工作泵工作若水位達到過高水位，I0.5接通Q0.2線圈接通備用泵工作當水位低于備用泵啟動水位時，I0.4接通Q0.1線圈接通，備用泵停止工作當水位低于工作泵啟動水位時，I0.6接通Q0.3線圈接通工作泵停止工作；按下電源開關(guān)，輪換方式若為手動輪換判斷1#、2#選擇開關(guān)位置信號若在手動位置 接通I0.0工作泵工作接通I0.1備用泵工作；若在自動位置啟動停止方式同自動輪換；若1#、1#在備用位置則工作泵、備用泵都工作。系統(tǒng)的控制流程圖，如圖 3-1 所示。圖 3-1 控制流程圖3.3 可編程控制

28、器梯形圖標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線，左邊畫輸入、右邊畫輸出。2. 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC 輸入點接的開關(guān)也可以是PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結(jié)果供CPU 內(nèi)部使用。5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的

29、值在用戶程序中可以當作條件使用。梯形圖的編制采用 STEP7¾Micro/WIN32 軟件，STEP7¾Micro/WIN32 軟件是西門子S7-300PLC 的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，該軟件具有Windows 應用軟件的通用界面,易學易用?；赑LC的水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的梯形圖梯形圖分析：1.初始狀態(tài) 當裝置投入運行時，所有設備處于斷電狀態(tài)。2.控制過程如下：（1）合上電源開關(guān)啟動電源，旋鈕SF1閉合時(即I0.2為ON)，此時為自動輪換方式.當水位上升使行程開關(guān)I0.3閉合時,工作泵中間觸點導通,然后使Q0.0得電啟動

30、工作泵,并且指示燈Q1.0點亮; 當水位繼續(xù)上升使行程開關(guān)I1.5閉合時,備用泵中間觸點導通,然后使Q0.2得電啟動備用泵,并且指示燈Q0.1,Q1.2點亮,蜂鳴器Q1.5鳴叫。（2）合上電源開關(guān)啟動電源，旋鈕SF1未閉合時(即I0.2為OFF)，此時為手動輪換方式.當1#工作泵選擇開關(guān)選為手動時,閉合工作泵開關(guān)(即I0.3為ON),此時手動中間觸點M0.2導通,然后Q0.0得電工作泵啟動,并且指示燈Q1.0點亮; 當1#工作泵選擇開關(guān)選為自動時,此時情況同(1)中自動輪換方式; 當1#工作泵選擇開關(guān)選為備用時,工作泵啟動并且指示燈Q1.0點亮.（3）合上電源開關(guān)啟動電源，旋鈕SF1未閉合時(

31、即I0.2為OFF)，此時為手動輪換方式. 當2#備用泵選擇開關(guān)選為手動時,閉合備用泵開關(guān)(即I1.0為ON),此時手動中間觸點M0.3導通,然后Q0.2得電工作泵啟動, 并且指示燈Q0.1,Q1.2點亮,蜂鳴器Q1.5鳴叫; 當2#備用泵選擇開關(guān)選為自動時,此時情況同(1)中自動輪換方式; 當2#備用泵選擇開關(guān)選為備用時,備用泵啟動并且指示燈Q0.1,Q1.2點亮,蜂鳴器Q1.5鳴叫.（4）當1#電磁閥閥芯關(guān)閉行程開關(guān)閉合時,線圈SF2導通(即Q0.1接通),此時工作泵停止工作.并且Q1.0指示燈熄滅.（5）當2#電磁閥閥芯關(guān)閉行程開關(guān)閉合時,線圈SF4導通(即Q0.3接通),此時備用泵停止

32、工作.并且Q1.1 、Q1.2指示燈熄滅、蜂鳴器停止鳴叫.第4 章 仿真系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)集水井射流泵排水PLC控制系統(tǒng)所設計的梯形圖，選用STEP7¾SIMATIC Manager 軟件進行硬件組態(tài)和程序調(diào)試。本次設計的梯形圖運行狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試圖如下：硬件組態(tài)電源，CPU，數(shù)字量輸入、輸出模塊選型如圖4-1所示：圖 4-1 硬件組態(tài)圖符號表如圖4-2所示：圖 4-2 符號表圖仿真界面如圖4-3所示：圖 4-3 仿真界面圖自動輪換方式下工作泵啟動如圖4-4所示：圖 4-4 工作泵啟動圖自動輪換方式下工作泵、備用泵都啟動如圖4-5所示： 圖 4-5 工作泵、備用泵都啟動圖手動輪換方式下1#選擇

33、開關(guān)為手動模式時工作泵啟動如圖4-6所示： 圖 4-6 工作泵啟動圖手動輪換方式下2#選擇開關(guān)為手動模式時備用泵啟動如圖4-7所示： 圖 4-7 備用泵啟動圖手動輪換方式下選擇開關(guān)都為自動模式時工作泵、備用泵都啟動如圖4-8所示：圖 4-8 工作泵、備用泵都啟動圖手動輪換方式下1#選擇開關(guān)為備用模式時工作泵啟動如圖4-9所示：圖 4-9 工作泵啟動圖手動輪換方式下1#、2#選擇開關(guān)都為備用模式時工作泵啟動如圖4-10所示：圖 4-10 工作泵、備用泵都啟動圖結(jié) 論本設計使用了西門子S7-300型號PLC（CPU312）設計控制程序，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了，運行實施穩(wěn)定可靠。對集水井排水系統(tǒng)的射流泵自

34、動控制進行了相應的闡述。由于客觀條件的限制，本次設計，我們沒有對硬件系統(tǒng)進行安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和安裝運行都無法完成。但是我們通過實驗仿真驗證了程序和各個輸入/輸出的正確性。如果在條件允許的情況下，可以對以上設計進行進一步確認和完善。這次設計總的說來耗費的時間和精力都較多，一些任務也比較繁瑣。在這個設計和學習的過程中，通過同學的幫助和老師的指導我學到了很多東西，諸如一些設備的選用標準，器件的安裝方式，繪制正確的圖紙等等。在這樣逐步深入設計的過程中我一點點的增長了自己相應的知識，對如何完成一份課程設計也有了一些自己的體會和感悟，對我所做的課題也有了一定程度的了解，在以后的學習和生活中，我會把這次的經(jīng)歷作為一種借鑒，使自己在進行其他設計時可以做到更好。設計總結(jié)通過此次課程設計，我再次明白了學以致用的重要性。 了解書本上的知識是一方面，將它運用在我們的生活我們的工作中則是更重要的一方面。這次設計遇到了很多的困難和不足，同時也暴露出了自己的很多問題，例如在自己動手進行程序編制這一方面，反復的思考，反復的檢查，反復的糾正，我們終于找到了問題的所在，解決了困難。這樣的過程是非常難得的體驗，在不斷糾正的過程中更新