PLC课程设计物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

郑州航空工业管理学院物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试摘要 供水设备是为解决由于压力不足，无法到达用户用水的高度或流量，而专门研发设计的新型环保节能的专业设备。基于PLC的物业供水系统能实现这一目的，并且可根据要求编程控制水泵的电机停转来实现用户对水的需求。原始的物业供水一般为手动控制，很麻烦并且很难实现绝对的保证。利用可编程控制器可实现供水的自动控制，大大节省了人力资源并且可以实现节能，随时保证用户对水的需求。同时附带手动控制，即自动手动一体化。本设计由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。该系统还设有过载等保护。本设计是基于PLC的物业供水系统，通过调试表明本系统能够满足设计要求并有很好的使用价值。关键词 ： PLC，物业供水，水压，水泵电机目录一、 概述1、 供水设备的介绍 2、 可编程控制器（PLC）介绍二 硬件设计 1、 主电路图 2、 I/O点分配表 3、 I/O外部接线图 4、 元件选择 三 软件设计 1、 设计要求 2、 流程图 3、 梯形图 4、 指令表 5、 程序分析四、 设计总结五、 参考文献一、 概述1、 供水设备的介绍供水设备是为解决由于压力不足，无法到达用户用水的高度或流量，而专门研发设计的新型环保节能的专业设备。供水设备一般由水泵机组，变频控制柜，隔膜压力罐，压力传感器和一些辅件构成。但由于不同的类型，也会使用一些特殊的设备，如：无负压变频供水设备会用到无负压稳流罐；无塔变频供水设备会用到液位传感器由于构成的不同，价格也不近相同。随着现代化工业设备的自动化应用越来越广泛，基于PLC的物业供水设备种类也越来越多，要求也越来越高。在现代化生产过程中，为了提高生产效率，降低成本，减低工人的劳动负担，要求整个过程实行全程自动控制。物业供水就是基于PLC控制系统来自动完成供水任务。通过对水泵电机的控制，实现用户对水的需求，因此PLC程序设计的好坏直接影响到电机运行的正常与否，与用户的实际生活息息相关，具有很大的使用价值。2、 可编程控制器（PLC）介绍可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。它在设计上有以下优点：1、可靠性高、抗干扰能力强；2、接口模块功能强，品种多；3、硬件配置齐全，用户使用方面，适应性强；4、编程方法简单、直观；5、系统的设计、安装、调试工作量小；6、经济方面、维修工作量小；7、体积小、耗能低、重量轻；PLC发展的新动向：1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。 3：不断加强通讯功能。 4：新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。二、 硬件设计1、主电路图硬件设设计主电路图如图2-1所示： 图2-1 硬件设计主电路图2、I/O点分配表PLC的I/O点分配表如表2-2所示：表2-2 I/O点分配表输入输出X0上电初始化开关SB0Y01号电机KM1X1手动/自动切换开关SB1Y12号电机KM2X2自动运行起停开关SB2Y23号电机KM3X3低水压模拟开关K1Y34号电机KM4X4正常水压模拟开关K2X5高水压模拟开关K3X61号电机手动启动开关SB3X71号电机手动停止开关SB4X102号电机手动启动开关SB5X112号电机手动停止开关SB6X123号电机手动启动开关SB7X133号电机手动停止开关SB8X144号电机手动启动开关SB9X154号电机手动停止开关SB10X161号电机过载保护FR1X172号电机过载保护FR2X203号电机过载保护FR3X21 4号电机过载保护FR4 3、I/O外部接线图PLC的I/O外部接线图如图2-3所示： 图2-3 I/O外部接线图4、 电气元件选择电气元件一览表如2-4表所示： 表2-4 电气元件一览表元件数量（个数）型号PLC1FX2N-24M三相异步电动机4J02-41-4，4.0KW熔断器5RL6-60接触器43TB43热继电器4DH48S开关3M301583按钮11LA4-3A 三、 软件设计1、 设计要求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。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，此时可以延时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，可维持水泵运行的数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不超过4台。各水泵工作时，均应有工作状态显示。手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设启动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单水泵进行断电控制。设置“自动/手动”切换开关（ON-手动，OFF-自动），另外自动运行控制开关（ON-自动运行，OFF-自动运行停止）。2、流程图根据设计要求绘制流程图如图3-1所示：图3-1 流程图3、梯形图根据流程图编写梯形图如图3-2所示：图3-2 梯形图4、指令表5、程序分析该设计要求要有始终都要有一个电机参与工作，故要设置一个初始化开关X0进行初始化，定时3S后上电自动跳转P2状态让1号运行。设置自动/手动开关X1，高电平时跳转到P1手动状态。低电平时同时闭合开关X2，自动跳转到P0自动状态。P0状态时，模拟低水压信号X3闭合，定时30S，2号电机接通，此时俩个电机运转供水。当水压仍然偏低时接着定时30S后，3号电机接通，此时3个电机运转供水。如果水压仍偏低30后4号电机也工作。最多4台同时工作供水。若模拟信号X4闭合时说明此时水压正常，则会维持电机数量。使现在所工作的电机继续工作，而不再增加或者减少电机的数量。若出现X5模拟水压偏高信号出现时，30S自动把先启动的那台电机撤掉，若仍然水压偏高则把第二启动的电机撤销掉。如果一直偏高则一直按照先工作的电机先撤销的原则进行电机的撤销，直到撤销到只剩一台电机工作为止。P1状态时为手动状态，此时X6，X7分别控制1号电机的运转与停止；X10和X11分别控制2号电机的运转和停止；X12X13别控制1号电机的运转与停止X14X15别控制1号电机的运转与停止。此时是人为的控制，控制者根据实际需要来操作哪一台电机工作和不工作。水压低时多开几台电机；水压高的时候关掉几台电机。完全由操控者操作。P2为电机运行状态，X16、X17、X21、X22分别为1号，2号，3号，4号电机的过电保护开关。Y0、Y1、Y2、Y3分别为电机1、2、3、4的输出。本程序采取了枚举法对P0状态的控制，把每一种可能列举出来，使得自动工作时根据水压信号的不同选择不同的电机工作状态。四、 设计总结 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 物业供水系统有着很明显的实际应用功能，通过该课程设计使我认识到了PLC在现实中的应用是那么的广泛和实际，实现自动控制不可缺少的一部分。在以后的工作和学习中要继续钻研该学科，努力使自己对该门课程有更好的理解和应用。 在这一次的设计中，也是我的自信心有了很大的提高，使我明白在面对困难时我要轻言放弃，要相信自己，并努力的发现困难解决困难。同时也是我明白在面对一件事情时不要被他的表象所迷惑，不要第一眼看去认为他难他就难，有时只要我们认真的按部就班的来做，所有的问题都能解决，到后来我们也会发现他也并不像我们想象的那么难。参考文献马志溪电气工程设计 M北京: 机械工业出版社，2002刘增良，刘国亭电气工程CAD M北京: 中国水利水电出版社，2002张万忠可编程控制器应用技术 M北京: 化学工业出版社，2001王兆义小型可编程控制器实用技术 M北京: 机械工业出版社，2002吴晓君，杨向明电气控制与可编程控制器应用 M北京: 中国建材工业出版社，2004