物业供水系统水泵控制程序设计与调试要点Word文档格式.docx

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2.4.2流程图7

2.4.3梯形图8

2.4.4指令表12

2.4.5结论15

第3章设计总结16

谢辞17

参考文献18

第1章引言

1.1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。

1.2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。

小：

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

2.1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。

2.2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，根据题目需要采用24入口/16输出的S7-200CPU226，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。

2.3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

元件名称

元件符号

地址编码

输入信号

自动/手动切换

转换开关

QA

I0.0

手动启动泵1

常开按钮

SB1

I0.1

手动停止泵1

常闭按钮

SB2

I0.2

手动启动泵2

SB3

I0.3

手动停止泵2

SB4

I0.4

手动启动泵3

SB5

I0.5

手动停止泵3

SB6

I0.6

手动启动泵4

SB7

I0.7

手动停止泵4

SB8

I1.0

自动启动/停止

SB9

I1.1

低压开关K1

压力感应开关

K1

I1.2

水压正常反馈K2

K2

I1.3

高压开关K3

K3

I1.4

泵1的过载保护

SB10

I1.5

泵2的过载保护

SB11

I1.6

泵3的过载保护

SB12

I1.7

泵4的过载保护

SB13

I2.0

输出信号

供水水泵1

接触器

KM1

Q0.0

供水水泵2

KM2

Q0.1

供水水泵3

KM3

Q0.2

供水水泵4

KM4

Q0.3

泵1指示灯信号

指示灯

HL1

Q0.4

泵2指示灯信号

HL2

Q0.5

泵3指示灯信号

HL3

Q0.6

泵4指示灯信号

HL4

Q0.7

图2-1PLC的I/O接线图

2.3.2供水系统主电路设计

由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵，水泵的型号都为：

J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。

在设计主电路时水泵以电动机代替，图中的KM为接触器线圈，FR为热继电器，主电路并设有短路过载保护。

硬件设计主电路图如图2-2所示：

图2-2硬件设计主电路图

2.3.3电气位置安装图

图2-3电气安装位置图

电气元件一览表如2-2表所示：

表2-2电气元件一览表

元件

数量（个数）

型号

PLC

1

S7-200CPU226

三相异步电动机

4

J02-41-4，4.0KW

熔断器

5

RL6-60

3TB43

热继电器

DH48S

M301583

3

按钮

13

LA4-3A

2.4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。

K2接通表示水压正常；

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。

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指令表

Network1

LDNI0.0

ANI1.1

=M3.0

Network2

//手动模式启动

LDI0.0

=M3.1

Network3

//自动模式，把00010001传送给MB0，把00010001传送给MB1

LDSM0.1

AM3.0

MOVB17,MB0

MOVB17,MB1

Network4

//水压低T37开始计时

LDNT37

ANI1.3

AI1.2

ANC30

TONT37,300

Network5

//T37时间到，MB0左移位

ED

RLBMB0,1

Network6

//通过中间继电器控制各水泵依次打开

LDM3.0

LPS

AM0.0

SM2.0,1

LRD

AM0.1

SM2.1,1

AM0.2

SM2.2,1

LPP

AM0.3

SM2.3,1

Network7

//T38时间到MB1左移位

LDNT38

RLBMB1,1

Network8

//水压高T38开始计时

AI1.4

AW>

=C30,1

TONT38,300

Network9

//比较T37和T38接通次数，保证水泵开启1~4台

LDT37

LDT38

EU

CTUDC30,3

Network10

//T38时间到，复位水泵开关

=C30,0

AM1.0

RM2.0,1

AM1.1

RM2.1,1

AM1.2

RM2.2,1

AM1.3

RM2.3,1

Network11

//手动控制水泵1开断与过载保护开关

LDI0.1

OQ0.0

AM3.1

ANI0.2

OM2.0

ANI1.5

=Q0.0

=Q0.4

Network12

//手动控制水泵2开断与过载保护开关

LDI0.3

OQ0.1

ANI0.4

OM2.1

ANI1.6

=Q0.1

=Q0.5

Network13

//手动控制水泵3开断与过载保护开关

LDI0.5

OQ0.2

ANII0.6

OM2.2

ANI1.7

=Q0.2

=Q0.6

Network14

//手动控制水泵4开断与过载保护开关

LDI0.7

OQ0.3

ANI1.0

OM2.3

ANI2.0

=Q0.3

=Q0.7

2.4.5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，I0.0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。

第3章设计总结

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。

谢辞

感谢王宗才老师在百忙之中抽出时间来为我们指导本次课程设计，让我们学到很多实际运用知识，课程设计说明书书写格式的规范性等等。

感谢自立同学可以坐下来和我一块分析、解决遇到的思路难题。

感谢留威同学能够耐心的为我解答我不懂不会的知识，让我的程序顺利的调试成功。

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:

[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.