PLC楼栋供水系统课设报告.docx

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PLC楼栋供水系统课设报告楼栋供水系统课设报告PLC课程设计报告设计题目：

物业供水系统水泵控制系统设计姓名：

学号：

专业：

自动化指导老师：

报告日期：

2013年5月20日引言随着社会的进步，无论是城市还是农村，楼房都越来越高，而楼栋用户的供水就成了首要问题，离开了电人可以忍受，可是离开了水人们是无法生活的，我经常看到新闻说，某某小区的供水水压不足，导致居民用水困难，生活苦不堪言。

所以一个安全稳定的楼栋供水系统就变得尤为重要，它是高楼中的居民生活的最基本的保障。

选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。

对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。

就目前我国城市给水状况而言，水压一般可满足建筑五六层的生活用水要求，高区部分的供水应根据具体情况确定。

高区部分可以采用的分区给水方式有：

高位水箱给水方式；变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。

本课设研究的是多个水泵的自动投入撤除供水方式目录第一章课题要求及分析.31.1课程设计目的、内容及目标.31.2课程设计要求分析.3第二章系统总体方案设计.42.1系统硬件配置及组成原理.42.2系统变量定义及分配表.52.3系统接线图设计.6第三章控制系统设计.73.1控制过程工艺流程图设计.73.2控制程序设计思路.8第四章人机界面设计.94.1选用界面介绍.94.2画面制作与设计.10第五章系统调试及结果分析.125.1系统调试及解决的问题.125.2结果分析.12结束语.13参考文献及附录.13第一章课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容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。

控制要求内容：

（1）自动工作时，当水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30S后撤除一台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当水量多，压力降低，K1接通，此时可延时30S后曾设一台水泵工作，要求未曾工作过得水泵增加投入运行；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，并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制。

（4）设置“自动/手动”切换开关，并另设自动运行控制开关。

目标：

实现楼栋的供水1.2课程设计要求分析分析可知系统需要14个输入，其中系统上电按钮一个，自动、手动控制开关1个（但是占2个输入），当系统处于手动控制状态时，每个水泵需1个启动按钮，1个停止按钮（共8个），另外还有3个输入分别是水压检测开关K1、K2和K3。

系统需要输出10个，每个水泵需1个工作指示灯，1个输出控制（共占8个输出），还有1个水压偏高指示灯，1个水压偏低指示灯。

第二章系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理系统中有四个水泵及其工作状态指示灯，两个水压指示灯，分别显示水压偏高和水压偏低以及一个水压检测装置，当水压检测装置检测到此时水压偏低时，则相应的压力检测开关K1接通，水压偏低指示灯亮，若此时处在自动控制状态且不是所有的水泵都在工作，则自动投入一个水泵来增加水压。

同样，当水压检测装置检测到此时水压偏高时，则相应的压力检测开关K3接通，水压偏高指示灯亮，若此时处在自动控制状态且不是只有一个水泵在工作，则自动撤除一个水泵来降低水压。

若水压检测装置检测到水压正常，则不动作。

同时，系统中还有四个过载保护装置，当水泵出现过载时，过载保护装置就将水泵与电源断开，从而保护水泵不被烧坏。

2.2系统变量定义及分配表类型地址符号功能输入0.01SB1系统上电开关0.02SB2自动开关0.03SB3手动开关0.04K1水压低检测开关0.05K3水压高检测开关0.06K2水压正常检测开关2.00SB11水泵1启动按钮2.01SB12水泵2启动按钮2.02SB13水泵3启动按钮2.03SB14水泵4启动按钮2.04SB01水泵1停止按钮2.05SB02水泵2停止按钮2.06SB03水泵3停止按钮2.07SB04水泵4停止按钮输出1.00KM1水泵1输出1.01KM2水泵2输出1.02KM3水泵3输出1.03KM4水泵4输出1.04LD水压低指示灯1.05LG水压高指示灯3.00L1水泵1工作指示灯3.01L2水泵2工作指示灯3.02L3水泵3工作指示灯3.03L4水泵4工作指示灯2.3系统接线图设计第三章控制系统设计3.2控制程序设计思路首先设置一个方式选择，当选择手动的时候，让一个工作区的继电器得电，自动让另外一个工作区的继电器得电，然后分别编写手动工作方式和自动工作方式的控制梯形图。

当处在手动控制下时，就用简单的起保停电路来完成每个水泵的控制。

当初在自动的控制方式时，要求先工作的先停，先休息的先投入工作，刚开始我想用定时器来实现工作长短的判断，然后再决定如何操作，可是发现程序会很繁琐，而且容易混乱，咨询了老师以后，老师建议我是不是可以建一个表，把水泵放到表中，通过取表中的数据来操作，这样就不会太混乱。

我回去后就查了下指令集，发现有堆栈指令，而且可以做到先入先出，所以我就设想，建立两个堆栈，一个存放正在工作的水泵，叫做工作堆栈，一个存放正在休息的水泵，叫做休息堆栈，每次只取休息区的栈底的水泵让它投入工作，同时把它压入工作堆栈，同样，要关掉一个水泵的时候，就取工作区的栈底的水泵，让它关掉，同时把它压入休息区堆栈。

这样就保证每次从休息区取的都是休息最久的水泵，从工作区取得都是工作最久的水泵，就不用用定时器去判断哪个是工作最久的水泵哪个是休息最久的水泵了，时控制更稳定可靠，出错的几率更小。

同时，在自动状态下还要求最少有一个水泵工作最多有四个水泵工作，在每次投入水泵和撤除水泵之前，我都用了一个堆栈中的指令来分别计算工作区堆栈中有几个数据，休息区堆栈有几个数据，就可以知道当前有几个水泵在工作有几个水泵在休息，然后再利用判断比较指令，当有休息区没有水泵时，就断开投入水泵的操作，当工作区只有一个水泵时就断开撤除水泵的操作，这样就实现了最多四个水泵工作最少一个水泵工作。

第四章人机界面设计4.1选用界面介绍选用的是组态王6.5的界面，组态王6.5可以运行在Windows98/NT/XP等操作系统下，组态王软件包本身由工程管理器、工程浏览器、画面开发系统、画面运行系统和信息窗口组成。

通过单击“开始”“程序”“组态王6.5”“组态王”或桌面快捷图标进入工程管理器，工程管理器可以新建工程、搜索工程、工程备份、工程恢复、变量导入和导出以及定义工程属性等。

工程浏览器是组态王软件的核心部分，它具有管理开发系统的功能。

将画面制作系统中设计的图形画面、命令语言、设备管理、变量管理、网络配置、配方管理、系统配置、工程资源进行了集中的管理，在一个窗口中进行树形结构的排列，界面上与Windows操作系统的管理器相近。

左边部分为“工程目录显示区”，右边部分为“目录内容显示区”。

4.2画面制作与设计如图，画面中有14个按钮，分别为系统上电按钮，手动工作方式按钮，自动工作方式按钮，每个水泵还有单独的启动和停止按钮，为了方便程序调试还设置了水压高按钮、水压正常和水压低按钮，其中系统上电按钮可以实现单按钮起停控制。

另外还有六盏灯，其中四盏灯是用来显示四个水泵的工作状态的，另外两盏灯是为了在手动操作中观察水压地高低而设置的水压高显示灯和水压低显示灯。

为了形象还在图中放了四个水泵，用管道来模拟水泵出水。

画面制作过程如下：

（1）打开组态王软件新建一个项目（名称设为楼栋供述系统）；

（2）将COM1中的数据位和停止位分别改为7和2新建一个设备PLC欧姆龙CJ1系列Hoslink；（3）测试新设备CIO1添加读取；（4）数据词典新建输入（I/O实数、新I/O设备、CIO0、数据类型是无符号数、读取）；（5）用同样的方法建立一个输出，只是通道改为CIO1，其他的不变；（6）新建内部灯L1（内存离散），用同样的方法建立内部灯L2、L3、L4以及内部灯H、L和四个内部水泵M1、M2、M3、M4，另外还要建立四个内部管道G1、G2、G3、G4。

（7）画面新建（名称为楼栋供水系统）把需要的按钮和指示灯都画到界面上右键单击按钮字符串替换为把按钮名称改为对应的启动、停止等等双击按钮单击按下时全部函数Bitset变量Var改为“输入”BitON改为相应的位（如为0.00则对应第一位，及改为1）ONOFF改为1用同样的方法修改弹起时，只是ONOFF改为0确定用同样的方法设置其他的按钮；（8）双击指示灯变量名称改为对应指示灯L1其他指示灯相应的改为指示灯L2、L3、L4、H、L等在界面中单击右键画面属性命令语言“变量”画面灯L1“=”Bit变量Var改为输出BitON改为对应位用同样的方法把其他几个内部灯与输出对应起来确定；（9）双击管道“隐含时”Bit变量Var改为输出BitON改为相应的位（如为0.00则对应第一位，及改为1）；（10）将程序下载到PLC中（注意网络选为SYSMACWAY）画面全部存切换到View打开楼栋供水系统进入调试阶段。

第五章系统调试及结果分析5.1系统调试及解决的问题最开始调试的时候我是用的欧姆龙中的CX-Designer软件制作的触摸屏界面，可以在在线模拟的状态下观察程序运行的结果。

在调试过程中发现，当处在自动控制状态下并且四个水泵都工作过一次以后，发现无论水压有多低都无法让四个水泵全部启动，而是只能启动三个。

在监视模式下以十六进制数形式观察内存中的堆栈区D0D10、D20D30，以及用到的工作寄存器区W10、W11的变化情况，W10控制水泵的启动按钮，W11控制水泵的停止按钮。

观察发现，W10里存放的值对应最后启动的那个水泵而W11中存放的值对应最后撤除的那个水泵，四个水泵都工作过一次以后，假如当前有三个水泵在工作，则在休息的那个水泵肯定是最后撤除的水泵，也就是W11存放值对应着在休息的那个水泵，此时就把此水泵的停止按钮变为1并且一直保持，这样就算W10让改水泵的启动按钮变为1了也不能使水泵启动。

为了解决这个问题，在W10和W11驱动相应的启动停止按钮以后立即把其中的内容清零，这样就不会让它的停止按钮一直为1，也不会让它的启动按钮一直为1，从而为下一次的启动做准备。

在该界面下调节好以后就制作了组态王界面，其实两种界面在外观上没什么区别，指示组态王可以通过控制界面来控制程序在PLC中的运行，而上面的界面不能达到这一点。

制作好组态王以后，调试中发现界面上的灯总是在PLC中的灯亮了几秒以后才亮，询问老师，老师说是扫描延时的原因，跟程序无关。

5.2结果分析在手动控制控制下时，四个水泵均可以单独的启动和停止，而且四个水泵都可以停止，虽然设计要求时没说要把要满足至少一个水泵工作，但是我个人觉得应该也要加一个保护，让最少能有一个水泵工作，这样可以避免误操作而导致所有的水泵都撤除工作的情况，自动状态时可以实现先工作的水泵先撤除，先休息的水泵先投入工作。

但程序中没有考虑电机坏了的情况，当有一个电机坏掉的时候，应该让其脱离系统，等修理好了再投入系统中使用。

结束语通过这次课程设计，让我学习了几个新的指令，同时使以前所学的基本指令的掌握也更加牢固，还学会了如何用组态王来制作界面。

但更重要的是我学会了如何调试系统以及分析制作一个系统，以前调试系统总是只看它的表面结果，有很多东西都搞不明白到底是为什么，现在我知道了调试系统的时候应该观察相应地址里面数值的变化，这样才能看到根本的问题所在，分析出错误原因以及想出解决办法。

我们在设计一个系统的时候，首先要想到它可能用到的所有输入以及输出，列出一个输入输出表，这样对我们编程序是很有好处的，不然想到一个就写一个很容易把地址搞混造成重复输出，在检查程序的时候也会很不方便，在分析系统的时候，我们可以把它的要求划分成一个一个小的模块，一个一个的完成，最后汇在一起，这种模块化设计方法用在梯形图的编写当中是很有好处的，如果不划分而是直接写一个庞大的系统的话会让人觉得无从下手，在编写过程中想到什么要求再添加什么要求是很麻烦的，而首先分析好再各个击破比这个要有条理又容易多了。

另外，我们课程设计中所完成的系统往往都只是满足了最基本要求的系统，都是在最理想情况下的系统，好多不好的情况我们都没有考虑，就如我做的楼栋供水系统，没有考虑当水泵坏掉的情况等等，就像老师说的我们要以悲观的心态来设计一个系统，我们要学习的东西还有很多，相信在不断的努力下，我们一定可以学习更多的知识。

参考文献欧姆龙CJ1M指令集附录梯形图程序：