PLC物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、 煙 臺(tái) 南 山 學(xué) 院PLC課程設(shè)計(jì)題目 物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試姓 名： 劉美麗 所在學(xué)院： 工學(xué)院電氣與電子工程系 所學(xué)專(zhuān)業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣工程1102 學(xué) 號(hào)： 201102011119 指導(dǎo)教師： 姜倩倩 小組成員： 劉瀚文，李勝楠，劉松松 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、基本情況 學(xué)時(shí)：1周 學(xué)分：1學(xué)分 適應(yīng)班級(jí)：11電氣工程二、課程設(shè)計(jì)的意義、性質(zhì)、目標(biāo)、要求1意義課程設(shè)計(jì)是PLC課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的系統(tǒng)的訓(xùn)練。進(jìn)行課程設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生把學(xué)過(guò)的比較零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，真正的能夠把學(xué)過(guò)的知識(shí)落到實(shí)處，能夠開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生

2、再深一步學(xué)習(xí)的熱情，因此課程設(shè)計(jì)是必不少的，是非常必要的。2性質(zhì)課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生PLC技術(shù)應(yīng)用能力以及文字總結(jié)能力的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，是配合PLC課程內(nèi)容掌握、應(yīng)用得的專(zhuān)門(mén)性實(shí)踐類(lèi)課程。3目標(biāo)通過(guò)典型實(shí)際問(wèn)題的實(shí)際，訓(xùn)練學(xué)生的軟硬件的綜合設(shè)計(jì)、調(diào)試能力以及文字組織能力，建立系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，加強(qiáng)工程應(yīng)用思維方式的訓(xùn)練，同時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容做一定的擴(kuò)充。4要求（1）課程設(shè)計(jì)的基本要求PLC課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計(jì)與撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告等。其中理論設(shè)計(jì)又包括選擇總體方案，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)進(jìn)一步完善程序設(shè)計(jì)，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。課程設(shè)計(jì)的最后要求是寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)

3、報(bào)告，把設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，若有實(shí)踐條件，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。（2）課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求PLC課程設(shè)計(jì)的教學(xué)采用相對(duì)集中的方式進(jìn)行，以班為單位全班學(xué)生集中到設(shè)計(jì)室進(jìn)行。做到實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在實(shí)訓(xùn)期間（一周）累計(jì)曠課達(dá)到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計(jì)達(dá)到8次以上的學(xué)生，該課程考核按不及格處理。在實(shí)訓(xùn)期間需要外出查找資料，必須在指定的時(shí)間內(nèi)方可外出。 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)相對(duì)分散，每35名學(xué)生組成一個(gè)小組，完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)。但每個(gè)學(xué)生必須單獨(dú)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，要有完整的設(shè)計(jì)資料，獨(dú)

4、立撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過(guò)50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。三、課程設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)過(guò)程一、題目：物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試二、內(nèi)容及要求：某物業(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。 1. 控制要求： （1）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)，要求水泵數(shù)量

5、最少為1臺(tái)，最多不得超出4臺(tái)。 （2）各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。 （3）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（注：若輸入點(diǎn)不夠，可減少一個(gè)過(guò)載保護(hù)輸入）。 （4）設(shè)置“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）。 2. 畫(huà)出運(yùn)行框圖，I/O編址，編程并調(diào)試 3. 畫(huà)出I/O端子接線圖。 4、設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書(shū)寫(xiě)工整；詳見(jiàn)“課程設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)作要求”。四、設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)完成后，必須撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告必須獨(dú)立完成，

6、格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于3000字，圖形繪制規(guī)范報(bào)告書(shū)用A4紙書(shū)寫(xiě)，裝訂成冊(cè)。設(shè)計(jì)報(bào)告的格式如下： 1、封面2、內(nèi)容提要（摘要）3、目錄4、正文(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；(2) 硬件電路設(shè)計(jì)及描述； 1）確定元器件的型號(hào)及參數(shù)。 2）畫(huà)出完整的原理圖。 3）列出元器件清單。(3) 軟件設(shè)計(jì)流程及描述；5、心得體會(huì)（總結(jié)）6、參考文獻(xiàn) 7、附錄（源程序代碼）8、有關(guān)圖紙五、進(jìn)度安排PLC課程設(shè)計(jì)共安排1周，合計(jì)40學(xué)時(shí)，具體分配如下：實(shí)習(xí)動(dòng)員及準(zhǔn)備工作： 2學(xué)時(shí)總體方案設(shè)計(jì)： 6學(xué)時(shí)硬件設(shè)計(jì)： 8學(xué)時(shí)軟件設(shè)計(jì)： 10學(xué)時(shí)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告： 6學(xué)時(shí)答辯與

7、總結(jié)： 4學(xué)時(shí)教師輔導(dǎo)： 6學(xué)時(shí)六、考核方法PLC課程設(shè)計(jì)的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，分?jǐn)?shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。 考核分三個(gè)方面進(jìn)行：平時(shí)表現(xiàn)20%；設(shè)計(jì)過(guò)程25%；設(shè)計(jì)報(bào)告 40%；設(shè)計(jì)答辯15%。有下列情形之一者，課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理： 1、設(shè)計(jì)期間累計(jì)遲到、早退達(dá)8次；2、設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)6節(jié)；3、設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過(guò)50%或無(wú)設(shè)計(jì)報(bào)告；4、不能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。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(lèi)小區(qū)的建設(shè)發(fā)展十

8、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81.1課題背景和意義81.2可編程控制器（PLC）介紹8第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)102.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求102.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想102.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)112.3.1

9、PLC輸入輸出口分配112.4軟件設(shè)計(jì)13設(shè)計(jì)要求13流程圖13梯形圖142.4.4結(jié)論17總結(jié)19參考文獻(xiàn)20第1章 引言1.1課題背景和意義我們都知道，水是人類(lèi)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(lèi)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

10、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(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它在設(shè)計(jì)上有以下優(yōu)點(diǎn)：1、

11、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?。?、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。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

12、能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)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。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，K

13、3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

14、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)?？刂齐娐凡捎肞LC，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)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。2.3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)

15、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。表2-1 PLC的I/O點(diǎn)分配控制信號(hào)信號(hào)名稱(chēng)地址編碼輸入信號(hào)自動(dòng)運(yùn)行I0.0自動(dòng)/手動(dòng)切換I0.1手動(dòng)停止泵1I0.2手動(dòng)啟動(dòng)泵2I0.3手動(dòng)停止泵2I0.4手動(dòng)啟動(dòng)泵3I0.5手動(dòng)停止泵3I0.6手動(dòng)啟動(dòng)泵4I0.7手動(dòng)停止泵4I1.0高壓開(kāi)關(guān)K3I1.2水壓正常反饋K2I1.3低壓開(kāi)關(guān)K1I1.4泵1的過(guò)載保護(hù)I1.5泵2的過(guò)載保護(hù)I1.6泵3的過(guò)載保護(hù)I1.7泵4的過(guò)載保護(hù)I2.0輸出信號(hào)泵1Q0.0泵2Q0.1泵3Q0.2泵4Q0.3 圖2-1 P

16、LC的I/O接線圖2.4軟件設(shè)計(jì)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)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

17、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)行停止）。流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制流程圖(如圖3-1所示)：圖3-1 流程圖梯形圖根據(jù)流程圖編寫(xiě)梯形圖如下所示：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)兩個(gè)電機(jī)工作。當(dāng)水壓仍然偏低則接著定時(shí)30S后，3

18、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(xiāo)的原則進(jìn)行電機(jī)的撤銷(xiāo)，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