揚(yáng)大PLC課程設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)課 程：電氣控制及可編程控制器課程設(shè)計(jì)專 業(yè)：建筑電氣與智能化班 級：建電1102班學(xué) 號：111705xxx姓 名：xx指導(dǎo)老師：xxxxxxx完成日期：2014年6月27日揚(yáng)州大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)目錄1 任務(wù)書21.1設(shè)計(jì)課題21.2、概況及控制要求21.3設(shè)計(jì)目的及要求31.4課題要求41.5日程安排42 課題分析與方案選擇42.1 系統(tǒng)概述42.2 方案論證53 具體軟件硬件設(shè)計(jì)63.1 流程圖63.2 主電路73.3 I/O分配73.4 I/O接線圖83.5 元器件選型83.6 軟件設(shè)計(jì)93.6.1梯形圖93.6.2指令助記符124.心 得

2、體 會145參 考 文 獻(xiàn)151 任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)課題消防泵2用2備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2、概況及控制要求小區(qū)供水系統(tǒng)用于對小區(qū)內(nèi)生活、消防和噴淋用水的自動供給，是小區(qū)公用設(shè)施的重要組成部分。供水系統(tǒng)通過對水泵、閥門等設(shè)備的開、關(guān)和聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)小區(qū)的正常供水，從而達(dá)到居民正常生活和人員、設(shè)備安全的目的。1、自動狀態(tài)下，輸入自動啟泵信號，提示燈閃光3次（工作2秒停止2秒），蜂鳴器發(fā)出3聲提示音，12秒后按星形方式啟動第一臺泵，15秒后轉(zhuǎn)為按三角形方式運(yùn)行，30秒后按相同的方式啟動第二臺泵。可自動狀態(tài)下強(qiáng)制停泵。2、當(dāng)其中運(yùn)行中的一臺過載，30秒后啟動備用泵。3、自動狀態(tài)只能啟動2臺泵（內(nèi)有互鎖）。4、

3、手動狀態(tài)下可以手動一臺臺啟動泵。5、當(dāng)水泵啟動（星形）時(shí)，該泵運(yùn)行指示燈閃爍，運(yùn)行三角（形）時(shí)運(yùn)行指示燈常亮，當(dāng)過載時(shí)該泵運(yùn)行指示燈閃爍，并蜂鳴器和過載燈光信號輸出工作，直到過載信號消失，可按下聲音消除按鈕關(guān)閉蜂鳴器。6、在自動手動切換過程中應(yīng)該停止所有運(yùn)行的泵。7、自動狀態(tài)下在沒有消防用水需求下，第一臺水泵啟動（星形）15秒鐘，運(yùn)行（三角形）10秒后，停機(jī)待命120小時(shí)（五天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺水泵啟動15秒，運(yùn)行10秒，停機(jī)待命120小時(shí)，如此周而復(fù)始地循環(huán)。在有消防用水需求時(shí)，泵組立即自動啟動，加壓供水，充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用。1.3設(shè)計(jì)目的及要求 1、熟悉電氣控制系統(tǒng)的

4、一般設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序。 2、掌握電氣設(shè)計(jì)制圖的基本規(guī)范，熟練掌握PLC程序設(shè)計(jì)的方法和步驟。 3、學(xué)會收集、分析、運(yùn)用電氣設(shè)計(jì)有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。4、培養(yǎng)獨(dú)立工作能力、工程設(shè)計(jì)能力以及綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力3揚(yáng)州大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)1.4課題要求 1、設(shè)計(jì)原則：國家現(xiàn)行有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范及主管部門規(guī)定等。 2、設(shè)計(jì)范圍：控制系統(tǒng)主電路及控制電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)。 3、設(shè)計(jì)成果：課程設(shè)計(jì)報(bào)告（設(shè)計(jì)說明書及計(jì)算書等），主電路圖、控制電路圖、流程圖、I/O端子接線圖、梯形圖及程序。（所有成果均應(yīng)為打印稿）1.5日程安排 本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間共1周，進(jìn)度安排如下： 設(shè)計(jì)準(zhǔn)

5、備，熟悉有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，熟悉課題設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容。（1天） 分析控制要求、主電路及控制電路方案設(shè)計(jì)。（1天） 繪制控制流程圖、I/O端子接線圖。（1天） 梯形圖設(shè)計(jì)、編制程序及程序說明。（1天） 整理計(jì)算書及圖紙、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（1天）2 課題分析與方案選擇2.1 系統(tǒng)概述區(qū)供水系統(tǒng)用于對小區(qū)內(nèi)生活、消防和噴淋用水的自動供給，是小區(qū)公用設(shè)施的重要組成部分。供水系統(tǒng)通過對水泵、閥門等設(shè)備的開、關(guān)和聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)小區(qū)的正常供水，從而達(dá)到居民正常生活和人員、設(shè)備安全的目的。具體要求如下：1、自動狀態(tài)下，輸入自動啟泵信號，提示燈閃光3次（工作2秒停止2秒），蜂鳴器發(fā)出3聲提示音，12秒后按星形方式啟動第

6、一臺泵，15秒后轉(zhuǎn)為按三角形方式運(yùn)行，30秒后按相同的方式啟動第二臺泵?？勺詣訝顟B(tài)下強(qiáng)制停泵。 2、當(dāng)其中運(yùn)行中的一臺過載，30秒后啟動備用泵。 3、自動狀態(tài)只能啟動2臺泵（內(nèi)有互鎖）。 4、手動狀態(tài)下可以手動一臺臺啟動泵。 5、當(dāng)水泵啟動（星形）時(shí)，該泵運(yùn)行指示燈閃爍，運(yùn)行三角（形）時(shí)運(yùn)行指示燈常亮，當(dāng)過載時(shí)該泵運(yùn)行指示燈閃爍，并蜂鳴器和過載燈光信號輸出工作，直到過載信號消失，可按下聲音消除按鈕關(guān)閉蜂鳴器。 6、在自動手動切換過程中應(yīng)該停止所有運(yùn)行的泵。 7、自動狀態(tài)下在沒有消防用水需求下，第一臺水泵啟動（星形）15秒鐘，運(yùn)行（三角

7、形）10秒后，停機(jī)待命120小時(shí)（五天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺水泵啟動15秒，運(yùn)行10秒，停機(jī)待命120小時(shí)，如此周而復(fù)始地循環(huán)。在有消防用水需求時(shí)，泵組立即自動啟動，加壓供水，充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用2.2 方案論證對于PLC型號的選擇問題，則有以下幾個方面要考慮： 1功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。如對PLC與PLC，PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度，用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細(xì)的了解，以便做

8、出正確的選擇。 2價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似，質(zhì)量相當(dāng)，I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因素。 3個人喜好方面 有些工程技術(shù)人員對某些品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。另外，甚至一些政治因素或個人情感有時(shí)也會成為選擇的理由。 對于本課設(shè)來說不需要擴(kuò)展單元與模擬量單元，可知PLC可以選擇我們所熟悉的西門子系列PLC,根據(jù)以上的分析可知我們可以選擇西門子S7-200系列PLC。3 具體軟件硬件設(shè)計(jì)3.1 流程圖過載轉(zhuǎn)為備用二主二星三角減壓啟動過載轉(zhuǎn)為備用一主一星三角減壓啟動自啟信號自動狀態(tài)

9、下泵組啟動加壓供水YY第一臺啟動后待命五天N有無消防用水第一臺啟動后待命五天N有無消防用水 圖3.1 系統(tǒng)原理方框圖3.2 主電路 圖3.2 系統(tǒng)主電路3.3 I/O分配輸入信號輸出信號I0.00起泵信號O10.01閃光燈I0.01手動總開關(guān)O10.02蜂鳴器I0.02過載開關(guān)1O10.03一號星形啟動器I0.03過載開關(guān)2O10.04一號三角啟動器I0.04無消防用水信號O10.05二號星形啟動器10.06二號三角啟動器10.07一號備用泵10.08二號備用泵表3-1 I/O地址分配表3.4 I/O接線圖圖3.3 I/O接線圖3.5 元器件選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工

10、作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 1.輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%到20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入10點(diǎn)，輸出

11、10點(diǎn)。 2.存儲器容量的選擇存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)，能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替，存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲索要儲存的程序，這樣

12、才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3.6 軟件設(shè)計(jì)3.6.1梯形圖圖3.4閃光提示音梯形圖 圖3.5星三角減壓啟動圖3.6過載切換保護(hù)圖3.7星形啟動燈光閃爍圖3.8運(yùn)行指示燈光圖3.9自動巡檢3.6.2指令助記符15LD 0.00ANDNOT 0.01ANDNOT CNT000ANDNOT TIM001OUT 10.02OUT 10.01TIM 001 #20LD TIM001AND 0.01ANDNOT CNT000ANDNOT TIM002OUT 200.11TIM 002 #20LD TIM002LD 0.00CNT 000 #3LD 0.00OR TIM003TIM 003 #12

13、0TIM 004 #150LD 0.00OR 10.01OR TIM001ANDNOT 0.01ANDNOT CNT000ANDNOT TIM001OUT 10.01OUT 10.02TIM 001 #20LD TIM003OR 10.00ANDNOT 0.01ANDNOT 0.02OUT 10.00LD 10.00ANDNOT 10.02TIM 003 #30ANDNOT TIM003OUT 10.03LD TIM003OR 10.04ANDNOT 10.00ANDNOT 10.03OUT 10.04LD TIM004OR 10.05ANDNOT 0.01ANDNOT 0.03OUT 10.

14、05LD 10.05AND 10.06TIM 004 #150ANDNOT TIM004OUT 10.06LD TIM004OR 10.07ANDNOT 10.05ANDNOT 10.06OUT 10.07LD TIM005AND 0.02ANDNOT 10.03OUT 10.09LD TIM006AND 0.03ANDNOT 10.07OUT 11.00LD 0.02OR TIM005TIM 005 #30LD 0.03OR TIM006TIM 006 #300LD 10.05OR 10.03OR 200.02ANDNOT TIM007OUT 11.01TIM 007 #10LD TIM00

15、7ANDNOT TIM009OUT 200.01TIM 009 #10LD 10.04OR 10.07OUT 11.02LD 0.02OR 0.03OUT 200.02LD 0.04OR 11.02ANDNOT 0.01ANDNOT 0.02OUT 11.02LD 11.02ANDNOT 11.03TIM 010 #150ANDNOT TIM010OUT 10.03LD TIM010OR 10.02ANDNOT 10.02ANDNOT 10.03OUT TR0AND TIM011OUT 10.02LD TR0TIM 011 #600LD TIM012LD CNT013CNT 013 #60LD

16、 CNT013LD CNT014CNT 014 #120LD TIM015OR 11.04AND 0.04AND 0.01ANDNOT 0.03OUT 11.04LD 11.04ANDNOT 11.05TIM 016 #150ANDNOT TIM016OUT 10.06LD TIM016OR 10.07ANDNOT 11.04ANDNOT 10.06OUT TR0AND TIM017OUT 10.07LD TR0TIM 017 #100LD TIM017TIM 018 #600LD TIM018LD CNT013CNT 019 #60LD CNT019LD CNT020CNT 020 #120 4設(shè)計(jì)總結(jié)在本次課程設(shè)計(jì)中，接線調(diào)試是十分重要的環(huán)節(jié)。通過調(diào)試過程來反饋程序中所存在的不足并得以改進(jìn)。例如，在實(shí)現(xiàn)水泵控制系統(tǒng)的循環(huán)檢測時(shí)，因?yàn)榇龣C(jī)狀態(tài)為五天對于實(shí)驗(yàn)?zāi)M來說時(shí)間不被允許，所以改為五分鐘進(jìn)行模擬調(diào)試，由此發(fā)現(xiàn)該循環(huán)系統(tǒng)只工作一個周期后即結(jié)束流程，通過反復(fù)核對，發(fā)現(xiàn)對于計(jì)數(shù)器