物业供水系统课程设计说明书.docx

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机电工程学院

课程设计说明书

设计题目:

物业供水系统水泵控制

设计与调试

学生姓名：

学 号：

专业班级：

机制F1307

指导教师：

2017年 1月6日

内容摘要

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。

关键词：

PLC控制；物业供水；恒压控制

目 录

-2-

第1章引言 1

1.1物业供水系统应用现状 1

1.2供水系统的控制要求 1

第2章设计思路 2

2.1手动控制时的设计 2

2.2自动控制时的设计 2

2.3系统控制流程图 3

第3章PLC控制系统的硬件件设计 4

3.1PLC的类型选择 4

3.2PLC的I/O接口的分配与编号 5

3.3PLC的外部接线图 6

第4章PLC控制系统的程序设计 7

4.1基于置/复位-跳转指令的梯形图程序 7

4.1.1手动控制时的程序 7

4.1.2自动控制时的程序 8

4.2基于左移位指令的梯形图程序 15

4.2.1手动控制时的程序 15

4.2.2自动控制时的程序 17

第5章程序的调试与仿真 21

5.1基于置/复位-跳转指令的程序调试与仿真 21

5.2基于左移位指令的程序调试与仿真 28

第6章继电器-接触器控制 31

6.1控制电路的主电路图 33

6.2控制电路的控制电路图 34

结论 35

设计总结 36

致谢 37

附录1基于置/复位跳转指令的梯形图 38

附录2基于置/复位跳转指令的语句表 45

附录3基于左移位指令的梯形图 54

附录4基于左移位指令的语句表 58

附录5电气控制原理图 61

参考文献 62

第1章引言

1.1物业供水系统应用现状

我们都知道，水是人类生活生产中不可缺少的物质，在提倡节能环保的时代，对于我们这个水资源，电能短缺的国家，节约更显得尤为重要。

随着人们生活水平的提高，城市中各小区的建设发展的十分迅速，同时也对小区的基础建设提出了更高的要求。

小区的供水系统的建设正是其中的一部分，供水的可靠性、稳定性、经济型直接影响到小区居民的正常生活和工作，也直接体现出小区物业管理水平的高低。

1.2供水系统的控制要求

现在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接通表明水压正常；K3接通，表明水压偏高。

对于供水系统有以下控制要求：

（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，要求工作的水泵先切断；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，表示水压正常，可维持水泵运行数量。

工作时，要求水泵至少为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，可随时对单个水泵进行断电控制。

（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）。

第62页

第2章设计思路

2.1手动控制时的设计

本系统主要分为手动运行和自动运行两部分，在编程过程中将本系统主要分为三大模块：

手动运行模块、自动运行模块、输出模块。

在系统一上电情况下首先通过判断自动手动/开关I0.0，判断是进入手动模块还是自动模块，I0.0为ON表示手动，

OFF表示自动。

然后进入相应的模块执行程序。

手动模块，当进入手动手动模块后，I0.1是泵1的手动启动开关，I0.2是泵1的手动停止开关，I0.3是泵2的手动启动开关，I0.4是泵2的手动停止开关，I0.5是泵3的手动启动开关，I0.6是泵3的手动停止开关，I0.7是泵4的手动启动开关，I1.0是泵

4的手动启动开关。

可以通过上述开关相对独立的对单台水泵进行通断电控制。

并且分别设置I1.5、I1.6、I1.7、I2.0对泵1、泵2、泵3、泵4进行过载保护，随时对单台水泵进行断电控制。

2.2自动控制时的设计

自动模块，当进入自动模块后，在自动进行模块还有自动运行/停止开关I1.1（ON表示运行，OFF表示停止），在I1.1为ON的情况下，系统首先判断四台水泵的运行状态，如四台水泵都没有工作将自动把第一台水泵打开，其中M0.0、M0.1、M0.2、M0.3分别是四台水泵自动运行的标志，然后通过压力传感器判断水压的高低，在系统中

I1.2表示水压低，I1.3表示水压正常，I1.4表示水压高。

水压高/低的时候延时30秒减少/增加一台水泵工作，增加的顺序是没工作过的优先增加，程序为了满足这个要求，采用的是四台水泵按M0.0-M0.1-M0.2-M0.3-M0.0的顺序依次循环启动或停止。

这样就能满足没工作过的优先增加和工作过的优先停止的要求。

其次在选择增加四台水泵的

控制PLC，扫描程序遵照从上到下从左到右的原则，为了避免上面程序对下面的影响，在设计过程中对于水压高需要减少水泵时先写出四台水泵同时工作的情况，然后逐次减一到只有一台工作，对于水压低需要增加水泵时先让泵1工作，然后逐次加一到四台全工作，这样就能满足上述要求。

每当自动模块执行完之后程序跳到输出模块执行。

在输出模块中,Q0.0是泵1的运行标志；Q0.1是泵2的运行标志；Q0.2是泵3的运行标志；Q0.3是泵4的运行标志。

Q0.4是泵1的工作状态显示信号灯的输出；Q0.5是泵

2的工作状态显示信号灯的输出；Q0.6是泵3的工作状态显示信号灯的输出；Q0.7是

泵4的工作状态显示信号灯的输出。

2.3系统控制流程图

图2-1 系统控制流程图

第3章PLC控制系统的硬件件设计

3.1PLC的类型选择

PLC是整个恒压供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入信号的采集、所有输出单元的控制、恒压的实现以及对外的数据交换。

因此在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素，依据控制任务，从PLC的输入/输出点数、存储器容量、输入/输出接口模块类型等方面等来选PLC型号。

在本供水系统的设计中，选择

PLC的CPU的类型时主要是依据I/O接口的点数进行选择。

根据设计任务书的要求分析需要17个输入接口，8个输出接口，故选择S7-200型PLC，CPU选择226型。

CPU226它的主要参数如下:

数字量I/O点数:

24DI/16DO 输入电压：

20.4--28.2VDC/85--264VAC

允许扩展模块数量:

7个 基本指令执行时间:

0.55-0.7微秒程序空间:

24576B 通信功能:

强

输出形式:

继电型 输出能力:

最大输出电流1000mA

3.2PLC的I/O接口的分配与编号

表3-1I/O地址分配表

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∕手动切换信号

装换开关

QS

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

常开按钮

SB3

I0.3

手动停止泵2

常闭按钮

SB4

I0.4

手动启动泵3

常开按钮

SB5

I0.5

手动停止泵3

常闭按钮

SB6

I0.6

手动启动泵4

常开按钮

SB7

I0.7

手动停止泵4

常闭按钮

SB8

I1.0

自动启动∕停止信号

开关

K0

I1.1

低压开关K1

压力开关

K1

I1.2

续表：

水压正常反馈K2

压力开关

K2

I1.3

高压开关K3

压力开关

K3

I1.4

泵1过载保护

热继电器

FR1

I1.5

泵2过载保护

热继电器

FR2

I1.6

泵3过载保护

热继电器

FR3

I1.7

泵4过载保护

热继电器

FR4

I1.8

输出信号

泵1供水

接触器

KM1

Q0.0

泵2供水

接触器

KM2

Q0.1

泵3供水

接触器

KM3

Q0.2

泵4供水

接触器

KM4

Q0.3

信号灯1

信号灯

L1

Q0.4

信号灯2

信号灯

L2

Q0.5

信号灯3

信号灯

L3

Q0.6

信号灯4

信号灯

L4

Q0.7

3.3PLC的外部接线图

图3-1 PLC的外部接线图

第四章PLC控制系统的程序设计

4.1基于置/复位-跳转指令的梯形图程序

4.1.1手动控制时的程序

当自动/手动装换开关为ON时，即I0.0得电，进入手动控制状态.。

在手动控制中，I0.1得电泵1启动，I0.2得电泵1停止，M0.0得电或失电；I0.3得电泵2启动，

I0.4得电泵2停止，M0.1得电或失电；I0.5得电泵3启动，I0.6得电泵3停止，

M0.2得电或失电；I0.7得电泵4启动，I0.4得电泵4停止，M0.3得电或失电。

最后根据M0.0、M0.1、M0.2、M0.3的得电情况统一输出。

进入手动控制模块

泵1的启停控制

泵2的启停

泵3的启停控制

泵4的启停控制

4.1.2自动控制时的程序

自动控制时，自动/手动装换开关为OFF，I0.1得电后进入自动控制模块，自动控制时，根据水压的大小由压力开关K1、K2、K3的通断情况控制四个水泵的启停。

当没有水泵输出时，先让水泵1得电启动，当压力正常时K1接通，水泵保持原有状态输出；当水压过低时K1接通，此时I1.2得电，T37开始计时，30S后M0.1得电，泵2启动。

泵2启动运行一段时间后如果水压仍旧过低，则30S后启动泵3。

当水压过高时K3接通，此时I1.4得电T38开始计时，30S后将原来最先启动的水泵依次停止运行，保留一个水泵输出。

进入自动模块

先自行启动泵1

水压低时，I1.2得电，T37开始计时

T37计时