供水系统设计.doc

机电系统设计课程设计设计任务书题目：供水系统设计 姓名及学号：毕笙荃-0812105299 韩传江-0812105256 闫昭吉-0812104115 指导老师：程卫东 目 录一概述 1 1.1设备概况介绍1 1.2 供水系统特点1二硬件设计2 2.1 供水系统主电路设计2 2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图3 2.3 供水系统的元件选择3三软件设计53.1 系统流程图 53.2 程序梯形图 5 3.3 程序指令表8 3.4 程序分析13参考文献14一 . 概 述1.1设备概况介绍系统由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。系统还设有过载等保护。1.2供水系统特点1.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。2.系统分手动工作和自动工作两种状态，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；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）。3.并设有“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）。各水泵工作时，均应有工作状态显示。二 . 硬件设计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，水泵的型号都为：J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。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，主电路并设有短路过载保护。主电路如图2-1所示。 图 2-1 主电路图2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图 本设计的控制部分由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输入，自动运行时，需要有自动运行/停止开关输入，水压判断开关以及保护输入等，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，I/O接线图如图2-2所示。表2-1 I/O地址分配表输入点对应信号输入点对应信号输出点对应信号X0自动/手动切换X11自动启动/停止Y0供水水泵1X1手动启动泵1X12低压开关K1Y1供水水泵2X2手动停止泵1X13水压正常反馈K2Y2供水水泵3X3手动启动泵2X14高压开关K3Y3供水水泵4X4手动停止泵2X15泵1的过载保护X5手动启动泵3X16泵2的过载保护X6手动停止泵3X17泵3的过载保护X7手动启动泵4X20泵4的过载保护X10手动停止泵42.3 供水系统的元件选择 本系统主要用到的元器件有：可编程序控制器PLC，水泵，以及继电器，接触器等。PLC选用的是FX2N-48MR，四台水泵选用J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。图 2-2 I/O接线图 三 . 软件设计3.1 系统流程图由于该系统即可以手动运行又可以自动运行，所以本系统设计主要分两部分，一部分是手动模块，一部分是自动模块。系统的总流程图如图3-1所示。图 3-1 程序流程图该流程图主要介绍了本系统的设计思路，其中的具体细节没有在流程图中给出，详细介绍将会在后面的程序分析中介绍。3.2 程序梯形图程序梯形图如图3-2所示。图3-2 程序流程图3.3 程序指令表由梯形图转换为指令表如下：0LDIX0001CJP14LDX0005CJP08P09LDX00110ORM011ANIX00212OUTM013LDX00314ORM115ANIX00416OUTM117LDX00518ORM219ANIX00620OUTM221LDX00722ORM323ANIX01024OUTM325LDM800026CJP229P130LDX01131ANIX00032OUTM433LDX01234ANDM435ANIX01336ANIT037OUTT0K30040LDX01441ANDM442ANIX01343ANIT144OUTT1K30047LDIM2048ANIM2149ANIM2250ANIM2351SET M2052LDPT054MPS55ANDM2056ANDM2157ANDM2258ANDM2359CJP262MRD63ANDM2064ANDM2165ANDM2266ANIM2367SETM2368SETM2669MRD70ANDM2371ANDM2072ANDM2173ANIM2274SETM2275SETM2776MRD77ANDM2278ANDM2379ANDM2080ANIM2181SETM2182SETM2883MRD84ANDM2185ANDM2286ANDM2387ANIM2088SETM2089SETM2990MRD91ANDM2092ANDM2193ANDM2294ANDM2395SETM2296 MRD97 ANDM2198 ANDM2299 ANIM23100 ANIM20101 SETM23102 MRD103 ANDM22104 ANDM23105 ANIM20106 ANIM21107 SETM20108 MRD109 ANDM23110 ANDM20111 ANIM21112 ANIM22113 SETM21114 MRD115 ANDM20116 ANIM21117 ANIM22118 ANIM23119 SETM21120 MRD121 ANDM21122 ANIM22123 ANIM23124 ANIM20125SETM22126MRD127ANDM22128ANIM23129ANIM20130ANIM21131SETM23132MPP133ANDM23134ANIM20135ANIM21136ANIM22137SETM20138LDPT1140MPS141ANDM20142ANIM21143ANIM22144ANIM23145CJP2148MRD149ANDM21150ANIM22151ANIM23152ANIM20153CJP2156MRD157ANDM22158ANIM23159ANIM20160 ANIM21161 CJP2164 MRD165 ANDM23166 ANIM20167 ANIM21168 ANIM22169 CJP2172 MRD173 ANDM20174 ANDM21175 ANIM22176 ANIM23177 RSTM20178 MRD179 ANDM21180 ANDM22181 ANIM23182 ANIM20183 RSTM21184 MRD185 ANDM22186 ANDM23187 ANIM20188 ANIM21189 RSTM22190 MRD191 ANDM23192ANDM20193ANIM21194ANIM22195RSTM23196MRD197ANDM20198ANDM21199ANDM22200ANIM23201RSTM20202MRD203ANDM21204ANDM22205ANDM23206ANIM20207RSTM21208MRD209ANDM22210ANDM23211ANDM20212ANIM21213RSTM22214MRD215ANDM23216ANDM20217ANDM21218ANIM22219RSTM23220MRD221ANDM20222ANDM21223ANDM22224ANDM23225ANDM26226RSTM20227RSTM26228MRD229ANDM20230ANDM21231ANDM22232ANDM23233ANDM27234RSTM23235RSTM27236MRD237ANDM20238ANDM21239ANDM22240ANDM23241ANDM28242RSTM22243RSTM28244MPP245ANDM20246ANDM21247ANDM22248ANDM23249ANDM29250RSTM21251RSTM29252P2253LDM0254ORM20255ANIX015256OUTY000257LDM1258ORM21259ANIX016260OUTY001261LDM2262ORM22263ANIX017264OUTY002265LDM3266ORM23267ANIX020268OUTY003269END3.4 程序分析本系统主要分为手动运行和自动运行两部分，在编程过程中将本系统主要分为三大模块：手动运行模块（P0）、自动运行模块（P1）、输出模块（P2）。在系统一上电情况下首先通过判断自动/手动开关X0，判断是进入手动模块（P0）还是进入自动模块(P1)，X0为ON表示手动，OFF表示自动。然后进入相应的模块执行程序。手动模块，当进入手动模块后，X1是泵1的手动启动开关，X2是泵1的手动停止开关；X3是泵2的手动启动开关，X4是泵2的手动停止开关；X5是泵3的手动启动开关，X6是泵3的手动停止开关；X7是泵4的手动启动开关，X10是泵4的手动停止开关；可以通过上述开关相对独立的对单台水泵进行通断电控制。自动模块，当进入自动模块后，在自动运行模块还设有自动运行停止开关X11（ON表示运行，OFF表示停止），在X11为ON的情况下，系统首先判断四台水泵的运行状态，如四台水泵都没工作则将自动把第一台水泵打开，其中M20、M21、M22、M23分别是四台水泵自动运行的标志，然后再通过压力传感器判断水压的高低，在系统中X12表示低压，X13表示水压正常、X14表示水压高。水压低/高的时候延时30秒，增加/减少一台水泵工作，增加的顺序是没工作过的优先增加本程序为了满足这个要求采用的是四台水泵按M20M21M22M23M20的顺序依次循环启动或停止，这样就能满足没工作过的优先则加和工作过的优先停止的要求。其次在选择增加那个水泵时考虑到PLC工作室扫描程序遵受从上到下从左到右的原则，为了避免上面程序对下面产生的影响对结果产生影响，在设计过程中对于水压低需要加泵时先写四台水泵同时工作的情况，然后逐次减一到只有一台工作；对于水压高需要减泵时先从一条水泵工作，然后逐次加一到四台全工作这样就能满足上述要求。每次当自动模块执行完之后程序跳到公共输出模块执行。输出模块，在输出模块中，M0、M20别是泵1的手泵和自动运行标志，X15是泵1的过载保护；M1、M21别是泵2的手泵和自动运行标志，X16是泵2的过载保护；M2、M22别是泵3的手泵和自动运行标志，X17是泵3的过载保护；M3、M23别是泵4的手泵和自动运行标志，X20是泵4的过载保护。参考文献【1】周亚军，张卫.电气控制与PLC原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，2010【2】 宋序彤我国城市供水发展有关问题分析城镇供水，2001(2)：3235【3】 魏志精可编程控制器应用技术北京：电子工