可编程控制器课程设计水泵的PLC控制

水泵的PLC控制课程设计说明书 课程名称 可编程控制器课程设计 系 别 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 2014年 12月摘 要 基于PLC抽水泵监控系统的控制部分是为了一些地方正常生产和安全的各种有关参数或状态的集中监测，并对有关环节加以控制。本文主要介绍了一种基于西门子S7-200PLC的抽水泵PLC控制系统的设计方法和思路。西门子S7-200型PLC给出了抽水泵系统传感器及执行机构的通信网络结构和系统功能设计，实现了对水泵的控制和水位监测，同时也实现了水泵运行的合理调度，并且PLC和组态能进行通讯，提高了设备利用率。关键词：PLC；水泵；组态 目 录1 绪论12 系统的硬件配置22.1 PLC简介22.2 PLC的分类22.3 PLC的特点22.4 编程元件地址分配42.5控制要求：42.6流程图52.7输入输出接线图63 系统软件设计73.1梯形图74 组态图85 课设总结10参考文献11 III水泵的PLC控制1 绪论随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。当然抽说泵也不例外，例如许多矿井下的排水系统，但有些主要还采用人工控制，也预测不了水位的增长速度，这将会影响这些地方的自动化管理水平和经济效益。目前，抽水泵PLC的控制可以应用于许多实际生产中去，可以使许多问题得到解决，关于如何实现抽水泵PLC的控制，本文将提出一种抽水泵PLC控制的设计方案，并对其工作原理和结构做一简要介绍。2 系统的硬件配置2.1 PLC简介 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。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。”具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造； 体积小，重量轻，能耗低等特点。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。2.2 PLC的分类世界上PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。本实验综合实验台及其性能指标最后我们决定采用西门子的PLC。 2.3 PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性好PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。具体措施主要有以下几个方面： 1）隔离：这是抗干扰的主要措施之一。PLC的输入、输出接口电路一般采用光电耦合器来传递信号。这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间避免了电的联系，可有效的抑制外部干扰源对于PLC的影响，同时防止外部高电压串入，从而减少故障和误操作。2）滤波：这是抗干扰的另一个主要措施。在PLC的电源电路和输入/输出电路中设置了多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效的抑制。3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保护供电质量。另外使输入输出接口电路电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。4）内部设置了连锁、环境检测与诊断、watchdog（“看门狗”）等电路，一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT）规定时间（预示程序进入了死循环），立即报警，以保证CPU可靠运行。5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采用信息保护和恢复措施。6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。8）以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。而采用循环扫描的工作循环方式，也提高了抗干扰能力。（2）控制系统结构简单，通用性强PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。（3）编程方便，易于使用PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。（4）功能完善PLC的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。（5）设计、施工、调试、的周期短用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。2.4 编程元件地址分配根据要求，本次课程设计的 I/O分配表如下面的表1所示， 共4个开关，(1)SB1常开为传感器H1，SB2为传感器H2，SB3为传感器H3，SB4为蓄水池蓄水开关，(2)刚开始蓄水池，水塔无水，池干指示灯和无水指示灯亮，水泵指示灯灭，（3）SB3打开，蓄水池开始注水，SB1打开，水塔开始注水，SB2打开，池干指示灯和无水指示灯灭，水泵指示灯亮，(4)水塔注满水是SB3打开，停止注水，水泵指示灯灭。表1 抽水泵西门子S7200型PLC控制I/0口分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号传感器SB1(阀门)I0.0接触器KMQ0.2传感器SB2I0.1池干指示灯EL1Q0.0传感器SB3I0.2无水指示灯EL2Q0.12.5控制要求：传感器H1为池中有无水检测传感器；H2为池中低水位检测传感器；H3为池中高水位检测传感器。所有传感器在检测到有水时动作（即常开触点闭合，常闭触点断开），无水时复位。（1） 当液位传感器H1检测到储水池有水，并且传感器H2检测到水塔处于低水位时，抽水泵电动机运行，抽水到水塔。（2） 当H1检测到储水池无水，电动机停止运行，同时池干指示灯亮。（3） 若传感器H3检测到水塔水满（高于上限），电动机停止运行。（4） 若传感器H2检测到水塔内水位低于下限，水塔无水指示灯亮。开始储水池有水且水塔低水位抽水泵工作水塔水满抽水泵停止工作结束是是否否2.6流程图2.7输入输出接线图3 系统软件设计3.1梯形图所有的液位开关当液位超过液位开关时，液位开关给PLC的值为1就好 4 组态图（一）工程组态图 （二）H1，H2低水位画面(三)SB4打开，SB1打开，SB2打开画面（4） SB3打开画面 5 课设总结通过这次课程设计使我深刻的了解了抽水泵的原理以及在实践中的作用，平常我们只是在书本中了解相关的知识，不能将知识完全的掌握和运用到实践中去，而通过这次的课程设计使我们全面的了解了抽水泵的原理，而其使我们能用于现实生活中去，即锻炼了我们动手能，又在课程设计中发现我们这样或者那样的错误使我更好的对自己有个充分的认识，通过对这错误的发现与改正使我们将来能更好的把理论与现实生活结合到一起，而不是只会看书本上的知识，不在是纸上谈兵，通过这次课程设计我们发现了问题并解决了，使我们以前在书本上的知识和现实生活中的问题联系到了一起，更好的丰富了我们对知识的认识和现实生活问题的解决的方法，使我们能够全面的发展，而在现在这种发展飞快时代，同时具有理论和实践能力对我们十分重要，这次课程设计也是使我们能同时具备理论与实践的能力的训练，让我们将来在社会有更强的竞争力。这次的课程设计使我受益匪浅，最主要的是我在这次实验中得到了平时在书本上无法得到了实践能力，并且在课程设计中发现了自己的种种不足加强了对自我的认识，增强了自己的动手能力，并且通过自己所学的知识去解决实际中的问题，把理论