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1、2017届课程设计PLC可编程控制课程设计楼房供水控制课程设计说明书学生姓名 陈祥坤、李倩妤、何圆春学 号5011213319 5011213332 5011213329所属学院 信息工程学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 计算机17-3班 指导教师 张鹏程 教师职称 讲师 塔里木大学教务处制 目录一、绪论21.1设计背景及意义21.2主要内容和预期目标31.3设计目的5二、PLC系统概述521概念522PLC的特点6三、供水系统73.1供水系统的特性73.2供水系统的组成833系统分析93.4压力变送器9四、程序设计104.1主电路图104.2梯形图114.3程序语言12总结14一、绪论
2、1.1设计背景及意义随着城市建设规模的不断扩大，人们对供水质量和供水可靠性提出了越来越高的要求。日常用水对人们生活有着极其重要的意义，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。传统的小区大多采用水塔供水系统，水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理等优点，但存在基建投资大，维护不方便，启动电流大等缺点，主要应用于高层建筑。 目前的供水方式朝高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。因此基于PLC（可编程控制器）的高楼供水系统，越来越
3、受到人们的重视和青睐。通过对现有供水系统的调研和分析，确定以可靠性高、使用简单、维护方便、编程灵活的工控设备变频器和PLC作为主要控制设备来设计整个高楼的供水系统，整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的技术经济性能。1.2主要内容和预期目标 利用PLC控制高楼供水，实现程序运行。系统由蓄水池、两个水泵、储水罐、变频器、压力传感器等组成。变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置，其内部结构含有微处理器芯片，可以进行算术逻辑运算和信号处理，具有多种自动控制功能。变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即交流调速取代直流调速。交流电动机变频调速技术具有节能、改善工艺流程、提
4、高产品工艺质量和便于自动化控制等诸多优势，被国内外公认为最有发展性的调试方式。 变频器技术随着微电子学、电力电子学、计算机技术和自动理论等的不断发展而发展，其作用越来越普及。 供水工程往往成为高层建筑或工矿企业和小型企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管供给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的供水系统是值得我们研究的课题。本文将研究和介绍利用PLC/PID/单片机等来检测它的水位状况，结合可编程控制技术、变频控制技术、
5、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置,通过PLC/PID解决控制系统的稳定性和准确性。从而取得较好的控制效果。压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的极端工况，任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2中方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用第一种方法，主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。1.3设计目的（1）熟悉plc主机的结构，熟悉编
6、程器的功能；（2）进一步熟悉编程器的使用方法，掌握输入输出、定时器计数器、微分、保持继电器等常用指令的功能和编程方法；（3）理解连锁、跳转、数据比较、数据位移、数据传送、数据转换、运算等指令的功能，掌握其使用方法；（4）通过基本训练，设计一个PLC控制楼房供水系统装置。按控制要求选择PLC机型和外部设备，设计PLC外部电路的接线图。编写控制程序，并学习上机调试程序的方法。二、PLC系统概述21概念可编程控制器，简称PLC(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC做了定义的是国际电工委员会(International Elec
7、trical Committee) 在1987年颁布的PLC标准草案中:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：开关量控制、模拟量控制、数字量控制、数据采集、用于
8、进行监控、用于联网、通讯。22PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使
9、系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。三、供水系统3.1供水系统的特性 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水
10、泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线（Q），如图1 所示。由图1可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q（u）间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图1中A点。
11、在这点，用户的用水流量Q和供水系统的供水流量Q处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。 图1. 供水系统的基本特性3.2供水系统的组成 在供水系统中，通常以流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬
12、程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。33系统分析 系统实现恒压供水的主体控制设备是PLC，控制电路的合理性，程序的可靠性直接关系到整个系统的运行性能。 PLC主要完成以下功能：(1) 自动控制两台水泵的投入运行；(2) 能在两台水泵之间实现变频泵的切换；(3) 两台水泵在启动时要有软启动功能；(4)对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；(5)系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。3.4压力变送器
13、压力变送器是工业应用中最为常用的一种压力传感器，广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成4-20mADC信号输出。主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，应变式压力变送器等。介质压力直接作用于敏感膜片上，分布于敏感膜片上的电阻组成的惠斯通电桥，利用压阻效应实现了压力量向电信号的转换，通过电子线路将敏感元件产生的毫伏信号放大为工业标准信号。四、程序设计4.1主电路图4.2梯形图4.3程序语言 O I 0.0 O M 0.0 = M 0
14、.0 O M 0.0 O m1 = m1 O M 0.0 O m2 = m2 A I 0.1 = DG L S5T#30S SP T 1 A I 0.2 = bianpinkuai L S5T#30S SP T 2 A I 0.3 = BJ A I 0.4 = bj2 总结通过一段时间的课程设计，我们对PLC有了更深的理解，让我们理解了理论知识还是应该和实践相结合。在这次课程设计中，我们理解了很多在生活中看似很小的应用里面包含了很多我们不了解的知识。基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统采用PLC的开关量输入/输出方式来控制电机的起动与停止、状态迁移、检修与故障处理等功能，我们知道了在现实生活中这么一个小小的供水系统里面包含了很多科学知识。控制系统在程序设计时充分考虑到负载均衡性原则，采取“先开先停”的排队策略，在楼房的供水控制系统中，我们还应额外准备一个消防用水的储水池以防发生火灾的意外。 通过这几周的课程设计的学习，我们了解到了PLC在社会上的应用，也充分的让我明白在当今这个竞争激烈的社会，只有自己不断的学习，你才
