PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试.docx
《PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试
烟台南山学院
PLC课程设计
题目物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试
姓名：
刘美丽
所在学院：
工学院电气与电子工程系
所学专业：
电气工程及其自动化
班级：
电气工程1102
学号：
指导教师：
姜倩倩
小组成员：
刘瀚文，李胜楠，刘松松
课程设计任务书
一、基本情况
学时：
1周学分：
1学分适应班级：
11电气工程
二、课程设计的意义、性质、目标、要求
1．意义
课程设计是PLC课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。
进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。
2．性质
课程设计是提高学生PLC技术应用能力以及文字总结能力的综合训练环节，是配合PLC课程内容掌握、应用得的专门性实践类课程。
3．目标
通过典型实际问题的实际，训练学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。
4．要求
（1）课程设计的基本要求
PLC课程设计的主要内容包括：
理论设计与撰写设计报告等。
其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计。
程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。
课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。
（2）课程设计的教学要求
PLC课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。
做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间（一周）累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。
在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。
课程设计的任务相对分散，每3—5名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。
小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。
但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
三、课程设计题目及设计过程
一、题目：
物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试
二、内容及要求：
某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。
K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。
1.控制要求：
（1）自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。
工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台。
（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。
（3）手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（注：
若输入点不够，可减少一个过载保护输入）。
（4）设置“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。
2.画出运行框图，I/O编址，编程并调试
3.画出I/O端子接线图。
4、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
四、设计报告
设计完成后，必须撰写课程设计报告。
设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范报告书用A4纸书写，装订成册。
设计报告的格式如下：
1、封面
2、内容提要（摘要）
3、目录
4、正文
（1）所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；
（2）硬件电路设计及描述；
1）确定元器件的型号及参数。
2）画出完整的原理图。
3）列出元器件清单。
（3）软件设计流程及描述；
5、心得体会（总结）
6、参考文献
7、附录（源程序代码）
8、有关图纸
五、进度安排
PLC课程设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下：
实习动员及准备工作：
2学时
总体方案设计：
6学时
硬件设计：
8学时
软件设计：
10学时
撰写设计报告：
6学时
答辩与总结：
4学时
教师辅导：
6学时
六、考核方法
PLC课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。
考核分三个方面进行：
平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计答辩15%。
有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：
1、设计期间累计迟到、早退达8次；
2、设计期间累计旷课达6节；
3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；
4、不能完成设计任务，达不到设计要求。
摘要
随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，城市中各类小区的建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求，小区的供水系统是其中的一个重要方面。
本论文是针对供水要求设计的基于PLC的物业供水系统。
本设计由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。
该系统还设有过载等保护。
关键词：
PLC，物业供水，水压
第1章引言
课题背景和意义
我们都知道，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在建设节约型时代特征的前提下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
本系统就是在这种背景下设计的。
可编程控制器（PLC）介绍
可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
它在设计上有以下优点：
1、可靠性高、抗干扰能力强；
2、接口模块功能强，品种多；
3、硬件配置齐全，用户使用方面，适应性强；
4、编程方法简单、直观；
5、系统的设计、安装、调试工作量小；
6、经济方面、维修工作量小；
7、体积小、耗能低、重量轻；
PLC发展的新动向：
1、产品规模向大、小两个方向发展大：
I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。
由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
2、PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。
3、不断加强通讯功能。
4、新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
5、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。
6、发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
7、追求软硬件的标准化。
第2章控制系统设计
系统整体设计要求
本设计是基于PLC的物业供水系统，具有以下特点：
1.供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。
K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。
2.系统分手动工作和自动工作两种状态，自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。
工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台；手动工作时，要求
4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）。
3.并设有“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。
各水泵工作时，均应有工作状态显示。
系统设计思想
本程序是物业供水系统水泵控制程序设计与调试，主电路有四个电机，分别设有过载保护，开关。
控制电路采用PLC，手动控制阶段易于设计，分别增设长开长闭开关，保证手动控制每台电路的通断。
本程序的设计难点在于增减水泵时判断谁先谁后，先打开的水泵先关闭，即先进先出的原则。
最先想到的是出栈入栈指令，但查找资料未发现其具体符号标记，为便于画程序梯形图，绞尽脑汁想另一种方法。
于是，我想到运用两个左以为指令控制开断电机的顺序，保证电机的先进先出。
然后用一个置位指令打开剩余电机，用复位指令保证关闭的电机。
具体实现步骤见下文。
系统硬件设计
2.3.1PLC输入输出口分配
本设计的控制部分由PLC完成，由于本系统控制分手动和自动运行，手动运行时，每台水泵分别有启动和停止开关输入，自动运行时，需要有自动运行/停止开关输入，水压判断开关以及保护输入等，还有四个水泵输出。
表2-1PLC的I/O点分配
控制信号
信号名称
地址编码
输入信号
自动运行
自动/手动切换
手动停止泵1
手动启动泵2
手动停止泵2
手动启动泵3
手动停止泵3
手动启动泵4
手动停止泵4
高压开关K3
水压正常反馈K2
低压开关K1
泵1的过载保护
泵2的过载保护
泵3的过载保护
泵4的过载保护
输出信号
泵1
泵2
泵3
泵4
图2-1PLC的I/O接线图
软件设计
2.4.1设计要求
物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。
K1接通，表示水压偏低；K2接通表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。
自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30S后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30S后增设1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可以延时30S后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行的数量。
工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不超过4台。
各水泵工作时，均应有工作状态显示。
手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设启动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单水泵进行断电控制。
设置“自动/手动”切换开关（ON---手动，OFF---自动），另外自动运行控制开关（ON---自动运行，OFF---自动运行停止）。
2.4.2流程图
根据设计要求绘制流程图（如图3-1所示）：
图3-1流程图
2.4.3梯形图
根据流程图编写梯形图如下所示：
2.4.4结论
该设计要求最少有一台水泵工作所以开始初试化开关打开，即定义水泵1打开。
接下来设计手动自动转换开关，分别启动自动手动模式。
自动过程分析，模拟低水压信号K1闭合，定时30S，2号电机接通，水泵2打开，此时两个电机工作。
当水压仍然偏低则接着定时30S后，3号电机启动，此时三个电机运转。
如水压仍低，则4号水泵打开，此时四台水泵同事运行。
最多四台水泵工作供水，所以此后定时器不再计时。
模拟水压K2闭合，说明水压正常，维持现有水泵数目。
当模拟水压偏高信号出现，K3闭合，30S后把先启动的那台水泵撤掉，如水压仍偏高，则把第二台启动的电机撤掉。
如果一直偏高则一直按照先工作电机线撤销的原则进行电机的撤销，直到只剩一台电机为止。
手动状态分析，此时SB1、SB2分别控制1号电机的通断；SB3、SB4分别控制2号电机的通断；SB5、SB6分别控制3号电机的通断；SB7和SB8分别控制4号电机开断。
这一状态可以实现人为的控制任何一台电机的运转与停止，可以根据实际情况操作。
另外分别为4台电机设置国电保护开关SB10、SB11、SB12、SB13。
为每台水泵设计工作状态信号灯，电机运转着信号灯打开，电机停止信号灯关闭。
总结
通过这次课程设计，我学到了很多关于电路与程序设计中很细节的东西，让我明白，很多东西原本以为会的其实真正要拿出来用还是需要多多锻炼的。
以后每次设计经历都不会一样，设计过程中的灵活运用所学知识是至关重要的。
还要勤学苦问，也许有些东西没用过，但是通过现学现用，把东西搞出来才是真的学习能力的体现。
本次物业供水系统水泵控制程序设计很结合实际，有实际的应用价值，通过自己动手设计控制过程、调试程序，让我对PLC在实际运用中的作用有了更充分的认识，在现实中应用的那么广泛和实际，是实现自动控制不可缺少的一部分，在以后的学习过程中，我一定要好好研究，努力使自己对门课程有更深的理解和运用。
参考文献
[1]王宗才.机电传动与控制.电子工业出版社，2011.
[2]杨后川.可编程控制器原理与应用.北京航空航天大学出版社，2008.
[3]马志溪．电气工程设计[M]．北京:
机械工业出版社，2002．
[4]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:
机械工业出版社，2002．
[5]吴晓君.杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:
中国建材工业出版社，2004．
[6]廖常初.PLC编程及应用.北京：
机械工业出版社，2003.
[7]魏志精.可编程控制器应用技术．北京：
电子工业出版社，1995.
升级会员 