基于LOGO在循环水泵控制中的应用设计.docx

1、基于LOGO在循环水泵控制中的应用设计摘 要随着现代工业的快速发展，循环水泵系统的应用也越来越广泛，完善循环水泵控制系统，使其适应现代工业生产的需求已经成为目前急需解决的重要问题。采用LOGO!作为控制核心的循环水泵控制系统能很好的解决现有很多循环水泵控制系统故障率高、可靠性差、成本高、维修量大的缺陷。本文在分析循环水泵控制系统的结构和工作基本过程的基础上，介绍了基于LOGO!的循环水泵控制系统的设计过程，详细阐述了系统的硬件和软件设计。给出了控制系统主电路接线图、LOGO!硬件接线图、程序流程图、LOGO!功能块图等。利用LOGO!的仿真软件对所设计程序进行了仿真验证，结果表明，所设计的循环

2、水泵控制系统基本达到了设计要求。最后对循环水泵控制系统进行了模拟实验研究，实验结果证明了设计的可行性。关键词：控制系统、LOGO!、循环水泵ABSTRACTwater circulating pump system are increasingly being used with the rapid development of modern industry, Improving the water circulating pump control system to adapt to the demand of modern industrial production has become

3、 an important issue which needed to resolve urgently. Using LOGO! as the control core of this system can solve the high failure rate, poor reliability, high cost and huge work of maintenance defects of many existing water circulating pump control system.This paper analyzes the structure and basic wo

4、rking process of water circulating pump control system. Elaborating the designs process, hardware and software of this system which based on LOGO!. Showing the programming flowchart, the main circuit connection, LOGO! hardware wiring and function block diagram of the control system. The program is v

5、alidated by the LOGO! simulation software which shows the water circulating pump control system basically meet the design requirements. Finally, the experimental results of the systems simulation demonstrate the feasibility of the design.Keywords: Control System, LOGO!, Water Circulating Pump 第1章 绪论

6、随着我国现代工业的快速发展，循环水泵系统在工业中的应用也越来越广泛，并且与此同时对循环水泵系统也有了更高的要求。目前许多正在使用的循环水泵系统已经不能满足生产的需求，随着现代工业对生产效率和经济效益要求的提升，对其改造和升级势在必行。1.1 循环水泵系统的研究背景及意义循环水泵是输送流体或使其增压的机械，其作用是将水循环起来利用。在稳定工作条件下，循环水泵的流量变化比较小、扬程较低1。随着现代工业的发展，循环水泵在机械、水利、冶金、农业等各方面的作用越来越显著，广泛应用于各种需要循环提供冷却介质的场合，典型的比如汽轮机用循环水泵、汽车用循环水泵、大型空调机组等等。在循环水泵应用的越来越广泛的同

7、时，随着现代工业对生产效率和经济效益要求的提升，对循环水泵系统的要求也越来越高，然而目前许多的循环水泵系统已经不能满足现代工业这种越来越高的要求，严重影响了生产的正常进行2。现阶段我国的循环水泵控制系统总体上还是滞后于现代工业的发展。目前许多循环水泵系统有着严重的不足。具有控制功能简单，不能满足控制要求，系统故障率高，维修困难，水泵使用率低，容易生锈，建立系统所需资金较高等缺点。甚至很多的循环水泵控制还是最原始的用继电器和接触器构建的，不仅维护困难，甚至还需要随时有人在旁边来人工启停水泵。如何完善控制系统，降低循环水泵系统的故障率，提高水泵使用率已经成了完善循环水泵系统需要考虑的问题。循环水泵

8、系统作为许多现代工业生产的重要部分，它的落后将直接影响到工业生产。改进、完善循环水泵系统是十分必要的。为满足现代工业的生产需要，改变传统循环水泵固有的缺点，利用现代科技发展的最新成果，结合生产实际，设计一款编程简单、灵活、维护维修方便、可靠性高的循环水泵控制系统具有十分重要的现实意义与实用价值。1.2 循环水泵系统的发展由于循环水泵系统在现代工业的许多方面都有重要的作用，所以对于如何改进、完善循环水泵系统，人们投入了大量的资金和精力去发展和研究3。并且经过多年的研究，循环水泵系统在自动化和经济等多个方面都取得了很好的成效。最初的循环水泵系统是以继电器和接触器为主来设计整个循环水泵的控制系统，并

9、且整个系统只有一个水泵，这种循环水泵控制系统有很多的弊端。首先用继电器和接触器来构建循环水泵的控制系统所需要的继电器和接触器的数量非常多，接线复杂，因而故障率也高, 维修工作量大，并且购买大量继电器和接触器所需的资金也比较多4。特别是常规继电器体积较大，还需要一定的安装空间, 因而其电气控制箱的体积也较大，这样就会占据太多的工业用地。另外，整个系统只有一个水泵，在这个水泵产生故障时，整个系统都会受到影响而完全不能工作，使生产效益降低5。由于最初的循环水泵系统存在上述缺点，这种循环水泵系统逐渐被淘汰，随后人们设计了以单片机为控制核心的的循环水泵系统，并且配备了主备两台水泵。这种循环水泵系统能实现

10、完整的控制功能，且体积小，成本相对较低。并且由于此种循环水泵系统具有一个备用的循环水泵，解决了上述的因为水泵突然故障而导致整个系统不能运行的问题。但是这种系统也有明显的缺点，用单片机控制循环水泵受主板设计工艺、布局结构、所采用元器质量等因素影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，开发周期长6。而且在主水泵无故障的时候，备用水泵无法得到使用，长期以往备用水泵就会生锈，从而影响系统的稳定性。随着PLC即可编辑程序控制器的出现和发展，人们又对循环水泵系统进行了进一步的完善，设计了以PLC为控制核心，配置主备两台水泵的循环水泵控制系统，且当工程量大一个水泵不能满足工业需求时主、备泵能

11、同时运行。这种以PLC为控制核心的循环水泵系统抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短，并且备用水泵的使用率也得到了提高7。然而此种循环水泵系统费较高，对循环水泵控制系统这种要求不是很高的控制系统来说，性价比不是很高。1996年西门子公司推出了通用逻辑模块控制器，即LOGO!，针对控制系统不是很复杂的场合，LOGO!控制器具有编程方便，简单易学，性价比高的特点8。采用其设计的循环水泵系统能实现水位检测、水泵的自动控制和手动控制、主备水泵按星期日的不同切换等功能，这种循环水泵系统大大减少了建设的成本，并且很大程度上提高了备用水泵的使用率，在大多数的中小型场合中能得到良好的应用

12、。1.3本文的主要工作本设计的主要工作是采用通用逻辑控制模块设计一个能普遍适用大多数中小型应用场合的循环水泵系统，主要功能包括两个方面：一是能够根据星期日的不同改变两台水泵的主备次序；二是能够根据液位控制器的信号判断是否需要抽水，自动控制两台水泵的启停，从而实现循环水泵的自动控制功能。因此，为实现上述目标，本文的主要工作包括以下几个方面： 选取合适的硬件元件，设计合理的硬件电路。 分析设计控制要求和成本选择合适可行的控制方式，并且设计合理的控制程序。 对设计的控制程序进行仿真，完成整个程序的调试与改进，使设计达到要求。 进行循环水泵系统实物模拟实验，验证系统设计是否具有可行性。1.4 本章小结

13、本章主要介绍了循环水泵系统的研究背景及意义，阐述了循环水泵技术的发展历程，在此基础上，介绍了基于LOGO！的循环水泵系统的应用前景，最后概况了论文工作的主要安排。第2章 循环水泵控制系统方案研究循环水泵控制系统方案的研究主要是在了解循环水泵系统的结构与工作过程的基础上，根据系统具体的控制要求，确定系统的控制方式，从而设计合理的控制系统。使循环水泵系统达到控制功能完善、维护方便、价格便宜的目的。2.1 循环水泵系统简介循环水泵系统能够使水资源得到循环利用，主要用来供排水和提供冷却介质。本次设计的循环水泵控制系统的基本结构如图2.1所示。 图2.1 循环水泵系统基本结构图循环水泵系统主要包括液位控

14、制器和两台水泵。通过水泵工作来调节蓄水池水位的高低，采用液位传感器检测蓄水池液位信号，并将其信号送到主控制器，由控制器控制水泵的启停来调节水位的高低，具体的基本工作过程如图2.2所示。图2.2 循环水泵系统基本工作过程图循环水泵控制系统的基本工作过程是：先是液位控制器检测水位状况，并且转换为数字信号输入系统的控制器内，按照可编程逻辑控制器内编写好的程序输出信号，控制系统中两台水泵的启停，从而调节蓄水池的水位，调整循环系统的供水量。2.2 循环水泵系统设计要求及研究思路根据设计任务，本设计采用两台水泵控制蓄水池水位的高低，一主一备，其具体的控制要求如下：在自动控制方式下，两台水泵主与备每天切换控

15、制，星期一、星期三、星期五、星期日水泵M1作为主泵，水泵M2作备用水泵。星期二、星期四、星期六水泵M2作为主水泵，M1号水泵作备用水泵。当蓄水池水位在高水位时，两台水泵同时开启。当蓄水池水位在中水位时，当日主水泵开启。当蓄水池水位在低水位时，两台水泵都停机。处于手动控制方式时，可以手动选择水泵M1或水泵M2的开启，一旦进入手动控制状态，两台水泵都自动脱离自动开启和自动停机状态。另外系统具有急停，不论两台水泵哪台处于工作状态，一旦急停按钮动作，要求所有水泵立即停机。根据上述的控制要求及循环水泵系统的结构和工作过程分析，研究思路如下：由于本设计的循环水泵系统主要针对的是较小型的应用场合，所以采用两

16、台功率较小的水泵用来抽水，从而控制蓄水池的水位、调整系统的供水量。采用液位控制器作为水位状况信号采集工具，输入到LOGO!控制器，从而控制两台水泵的启停。分析控制要求，循环水泵系统要有手动控制方式和自动控制方式，在手动控制方式下时，能够紧急的应对突发状况，提高系统的灵活性，当液位控制器出现故障时，能够通过手动控制水泵启停保障系统继续运行。在处于自动控制方式下时，一是利用LOGO!中的周定时器模块，编程设定主备水泵。二是通过液位控制器检测水位信息，然后输入到核心控制器，决定是启动两台水泵还是当日主水泵，又或是停止水泵的运行。2.3控制方式的选择目前，在循环水泵控制系统的应用上，主要有4种控制方式能够符合循环水泵系统的控制要求，分别为继电接触器控制方式、单片机控制器控制方式、可编程逻辑控制器控制方式、可编程逻辑块控制器控制方式。继电接触器控制系统这种