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1、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程序设计与调试 学生姓名： 学 号： 20094805 专业班级： 机 制 F09 指导教师： 2012年 12 月 12 日内容摘要 现代社会的快速发展，高新技术的普遍应用，自动化控制技术的应用越来越重要。随着我国经济的发展，城乡一体化的加快，使对基础建设的投入也越来越大，自动化程度要求也越来越高，物业供水系统就是一个很好的例子。供水设备是为了用户用水的问题，而用户用水的关键在水压，水压过高水管易破损；水压过低无法达到用户用水的高度或流量。用人工控制，很麻烦且很难实现绝对的保证会，而采用近几十年来发展的可编程控制去实现供水的自动控制，
2、不仅大大节省了人力资源并且节能，而且随时保证用户对水的需要。同时附带手动控制，可实现自动手动一体化。本设计采用西门子S7200系列PLC控制，四台水泵、压力传感器、检测开关、各种控制按钮等制成，控制方式分为自动控制和手动控制。自动控制时，压力检测装置将供水系统压力信号传给PLC，再有PLC根据水压高低情况自动控制四台水泵的工作状态；手动控制时，可单独控制各台水泵的工作状态。同时系统还有过载保护等。关键词：物业供水；可编程控制器PLC；水压；水泵电机 23目 录 第1章概述-11.1设计背景与PLC简介-11.2控制要求与说明-2第2章PLC控制系统设计-32.1供水系统主电路设计-32.2PL
3、C类型选择-32.3I/O地址分配表与接线图-42.4控制流程图-62.5控制程序分析-72.6控制程序梯形图-82.7控制程序语句表-14结论-20设计总结-21谢辞-22 参考文献-23第1章 概 述 1.1 设计背景与PLC简介 水是生命之源，是人类生活、生产中不可缺少的重要物质。随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，城市中社区内的各种硬件设施不断提高和完善中，用水量也在不断加大。而在提倡建设节约型社会的今天，市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直落后，自动化程度也较低，水资源浪费较大。物业供水系统作为各种供水中的一部分，密切关系居民的切身利益，其可靠性、稳定性、安
4、全性、经济性直接影响到住户的正常生活。PLC由于简单易懂、控制灵活、安装维护方便等优点，受到社会的普遍欢迎和广泛应用，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电力、纺织、食品、交通等行业得到了广泛应用。本课程设计在这种情况下设计的，其要求是：根据物业供水系统的控制要求进行基于可编程控制器的水泵控制系统设计和调试。 继电器接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复杂，且触点时开时闭时容易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。可编程控制器（Programmable Controller）是在继电器顺序控制基础上发展起来的，以微处理为核心的通用工业自动化控制装置，简称PC
5、，但为了与个人计算机（Personal Computer)简称PC相区别，一般简称为PLC。它采用可编程程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、实现控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字的、模拟的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、制药、电力、机械制造、汽车、批量控制、装卸、造纸、食品加工、纺织、环保、娱乐等行业。可编程控制器具有以下特点：1、编程简单，使用方便；2、控制灵活，程序可变，具有很好的柔性；3、功能强，扩充方便；4系统设计周期短，安装容易，维护方便；5、可靠性高，抗干扰能力强；6、体积小，质量小，耗能低，
6、是“机电一体化”特有的产品；7、兼容性差。PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向发展，其价格会越来越低，功能越来越强大。这次设计可采用西门子公司生产的S7200系列PLC。S7200系列PLC的许多功能达到了中型、大型PLC的水平，而价格和小型PLC接近，它具有多种功能模块和人机界面可供选择，便于系统的集成，并很容易地组成PLC网络；此外，它还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得S7200系列PLC在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。1.2 控制要求与设计说明 本次课程设计
7、的设计内容是根据物业供水系统的控制要求进行基于可编程控制器的水泵控制系统设计和调试。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。 具体控制要求： （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
8、）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（若输入点不够，可用I/O扩展模块） （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）。 由上述控制要求可以知道,本设计中,控制方式有自动控制和手动控制两种,由自动/手动切换开关选择确定；手动运行时每台水泵分别设有启动和停止按钮，以随时实现对单台水泵的通、断电控制；自动运行时，由自动运行控制开关控制自动工作的启动或停止，自动工作时又由压力检测开关检测管道内的水压，从而控制供水系统增加或撤除水泵等。整个系统有四个水泵输出
9、和工作状态指示灯输出。需要特别说明的是，设计中，为了达到“撤除水泵时，先工作的水泵先切断；增设水泵时，未曾工作过的水泵增加投入运行”的控制要求，我们假定自动工作时水泵的启动和停止按照水泵1、水泵2、水泵3、水泵4的顺序循环进行。此外，由于供水系统的压力高低不断在变化，所以在程序中，要把水泵运行情况的各种可能性都罗列出来，自动工作时系统会匹配罗列出来的情况，从而增设或撤除水泵。例如，只有水泵4在工作，且水压偏低时，根据设计的程序，此时水泵1投入运行。第2章 PLC控制系统设计2.1 供水系统主电路设计 由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵（以四台电动机代表），主电路采用熔断器作为短路保护
10、，用接触器作为欠压和零压保护，用热继电器作为过载保护。供水系统主电路如图2-1所示，图中M为三相异步交流电动机，FU为熔断器，QS为转换开关，KM为接触器主触点，FR为热继电器。 图2-1 供水系统主电路图2.2 PLC类型选择 可编程控制器用于对外部设备进行控制时，外部信号的输入、PLC运算结果的输出都要通过PLC输入/输出端子来进行接线。S7-200系列PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XP等型号，各类型的CPU有不同的输入/输出接口数量，而且可拓展的模块数量也不尽相同，虽然是小型PLC，但是有着可比中型PLC的功能，且价格便宜。
11、本设计中，控制方式由自动/手动切换开关选择，手动运行时，每台水泵分别有启动和停止按钮各一个；自动运行时，有自动运行控制开关和低压、常压、高压检测开关各一个。整个系统还有四个水泵输出和四个工作状态指示灯输出。分析可知，该系统中共有13个输入和8个输出，故可选用S7-200系列PLC具有14DI/10DO的CPU224 。 2.3 I/O地址分配表与接线图 根据2.2中对输入、输出信号的分析，绘制出I/O地址分配表及接线图分别如表2-1和图2-2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/手动切换信号转换开关QS1I0.0泵1手动启动信号常开按钮SB1
12、I0.1泵1手动停止信号常开按钮SB2I0.2泵2手动启动信号常开按钮SB3I0.3泵2手动停止信号常开按钮SB4I0.4泵3手动启动信号常开按钮SB5I0.5泵3手动停止信号常开按钮SB6I0.6泵4手动启动信号常开按钮SB7I0.7泵4手动停止信号常开按钮SB8I1.0自动运行控制信号转换开关QS2I1.1低压检测信号低压检测开关K1I1.2常压检测信号常压检测开关K2I1.3高压检测信号高压检测开关K3I1.4输出信号泵1驱动信号接触器KM1Q0.0泵2驱动信号接触器KM2Q0.1泵3驱动信号接触器KM3Q0.2泵4驱动信号接触器KM4Q0.3泵1工作状态指示信号指示灯L1Q0.4泵2工作状态指示信号指示灯L2Q0.5泵3工作状态指示信号指示灯L3Q0.6泵4工作状态指示信号指示灯L4Q0.72.4 控制流程图该供水系统控制方式有手动控制和自动控制两种,故控制系统主要分两部分:一部分是手动控制模块,一部
