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1、湘潭大学专业课程设计 题 目 物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 五 学 号 姓 名 张书洋 指导教师 李明富 完成日期 2018 年 1 月 9 日目录一、引言11.1 物业供水系统的应用简介11.2 物业供水系统主要实现功能1二、系统总体设计方案22.1 系统硬件配置及组成原理2 2.2 系统变量定义及I/O分配表42.3 系统接线图设计5 三、控制系统设计63.1 控制程序流程图设计63.2 控制程序梯形图设计73.3 控制程序设计思路13四、系统调试及结果分析 4.1 系统调试及解决的问题14 4.2 实现的效果17
2、五、结束语17六、参考文献17附录：带功能注释的源程序18一、引言1.1 物业供水系统的应用简介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。针对目前的小区供水系统中存在的电能、水资源浪费且供水质量差等问题采用三菱FX2N PLC为核心控制器，构成恒压供水系统。该系统是以管网水压为设定参数，根据用水量的大小由PLC控制投入运行的水泵的数量实现管网水压的闭环调节，即实现恒压供水。1.2 物业供水系统主要实现功能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
3、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。1. 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。（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，可随时对单台水泵进行断电控制（注：若输入点不够，可减少一个过载保护输入）。（4
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）。二、系统总体设计方案2.1 系统硬件配置及组成原理由设计内容和要求可知，本设计要用到四台水泵，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，主电路中有短路过载保护。主电路如图所示：本系统用到的元器件有：可编程控制器PLC，水泵，以及继电器，接触器等。PLC选用的是S7-200。可编程序控制器英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用P
5、LC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。传统的继电器控制系统主要存在以下两个缺点，一是可靠性差，排除故障困难，因为它是接触控制，所以当触点发生磨损和断裂等损坏情况时很难做出相应处理；二是灵活性差，总体成本较高。继电器本身并不贵，但是控制柜内部的安装，接线工作量极大，工艺发生变化时相应的改动更是复杂。因此当市场需要适应新的变化时，PLC就应运而生了。PLC是微机技术
6、与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）曾先后于1982年、1985年和19
7、87年发布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿，并在1987年2月对PLC作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。定义强调了PLC是：1 数字运算操作的电子系统也是一种计算机；2 专为在工业环境下应用而设计；3 面向用户指令编程方便；4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作；5 数字量或模
8、拟量输入输出控制；6 易与控制系统联成一体、易于扩充。选择西门子仿真软件step7的原因：可靠PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。Plc采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。易操作PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示
9、，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。灵活PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。2.2 系统变量定义及I/O分配表供水系统的IO地址分配表本设计的控制部分有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，自动运行时需要有自动运行/停止开关。水压判断开关以及过载保护等，还有四个水泵输出。所以PLC的I/O地址分配表如表2-1所示：表2-1: I/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常开按钮
