基于PLC的小区供水系统设计

本科生课程设计(论文)辽宁工业大学PLC技术与应用课程设计(论文)主题：基于PLC的小区供水系统设计院(系): 电气工学学院专业班：学位：学生姓名：指导教师： (签字)开始时间： 2013.12.9-2013.12.18课程设计(论文)任务与评论院(系):电气工学学院教室：自动化取得学位学生姓名王佳斌专业班自动化104课程设计(论文)主题基于PLC的小区供水系统设计课程设计(论文)任务课题完成的功能、设计任务和要求、技术参数实现功能某小区供水系统有水泵4台，供水管道装有压力检测开关K1、K2和K3，各自水压低，水压正常，水压高。 自动动作时，使用水量少的情况下，投入K3，延迟30s后撤去1台泵，要求先切断先动作的泵的使用水量多的情况下，投入K1，延迟30s后增设泵使其动作，向未动作的泵投入要求增加投入运转的K2，供水正常工作时，泵的数量最少不得超过1台，最多不得超过4台。 各泵工作时，需要显示工作状态。手动作业时，要求4台泵能够分别独立操作(分别设置启动和停止开关)。 设置“自动/手动”切换开关。设计任务和要求1 .通过系统功能确定输入输出点数，选择PLC的形式2 .选择泵电机3 .制作I/o分配表，完成PLC和输入输出信号的外部接线4 .根据系统的控制要求，用梯形图设计程序5 .由上级调整，完善程序按照学校规定，制作、印刷部分设计说明书的设计说明书必须在4000字以上。 技术参数泵电机的相关参数为额定功率1Kw、额定电压380V、额定转速1450rpm。进度计划1、配置任务，查阅资料，确定系统组成(1天)2 .建立I/o分配，完成外部接线设计(2天)3 .根据系统控制要求完成梯形图设计(2天)4、调试升级机，修改程序(2天)5、制作、印刷设计说明书(2天)六、答辩(一天)指导教师的评论和成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量为60%，答辩率为20%摘要本文根据S7-200PLC对电池的供水，通过压力检测开关K1、K2、K3分别控制配管压力。 自动动作时，使用水量少的情况下，投入K3，延迟30s后撤去1台泵，要求先切断先动作的泵的使用水量多的情况下，投入K1，延迟30s后增设泵使其动作，向未动作的泵投入要求增加投入运转的K2，供水正常工作时，泵的数量最少不得超过1台，最多不得超过4台。 各泵工作时，需要显示工作状态。手动作业时，要求4台泵能够分别独立操作(分别设置启动和停止开关)。 设置“自动/手动”切换开关。本系统由PLC、3个压力检测控制开关和4台泵电机构成。 自动化程度高，在节约人力物力的同时，良好控制管道压力，大幅增强地区供水质量，保护供水设备安全和供水管道损坏。关键词： PLC压力控制开关泵电机手动/自动切换目录第一章绪论1第二章课程设计方案32.1概要32.2 I/O点数的决定32.3系统的整体结构4第三章硬件设计53.1系统的设备构成53.2 PLC及其扩展单元的选型53.3泵电机的选择63.4供水系统主回路的设计73.5 PLC的I/O分配和外部接线图7第四章软件设计94.1软件流程图设计94.2梯形图设计10第五章课程设计总结16参考文献17族第一章绪论水和电是人类生活、生产不可或缺的重要物质，在节水节能成为时代特征的情况下，我们这个水资源和电资源不足的国家，长期在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术落后，自动化程度很低。 但随着我国社会经济的发展，人们的生活水平提高，住房制度改革加深，城市各小区建设迅速发展，同时对小区基础设施提出了更高的要求。 小区供水系统建设是其重要方面之一，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响了小区居民的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。 传统的园区供水方式有恒速泵加压供水、气压箱供水、水塔高水位箱供水、液力偶合器和电池滑动离合器调速供水方式、单片机调速供水系统等。 但传统供水方式存在普遍不同程度的水电资源浪费、效率差、可靠性差、自动化程度低等缺点。 目前供水方式正在向高效节能、自动可靠的方向发展。 这在提高企业效率和人民生活水平、减少能源消费等方面具有重要的现实意义。PLC是专门为在工业环境中的应用而设计的数字运算操作的电子装置。 可编制程序的存储器用于将执行逻辑运算、序列运算、定时、计数、算术运算等操作的指令存储在内部，通过数字或模拟输入输出来控制各种类型的机器或生产过程。 PLC及其相关外围设备应以易于与工业控制系统集成、易于扩展其功能的原则为基础进行设计。1969年，美国数字设备公司开发的第一台可编程控制器PDP14在美国通用汽车公司的生产线试用成功，首次以编程方式应用于电气控制的是第一代可编程控制器，与可编程mable上世纪70年代初，微处理器出现了。 人们立即引进可编程控制器，在PLC中增加运算、数据传输、处理等功能，完成了真正具有计算机特点的工业控制装置。 此时的PLC是微机技术和继电器的通常控制概念的组合。 个人计算机发展后，为了容易反映可编程控制器的功能特征，可编程控制器被命名为programmablelogiccontroller (PLC )。20世纪70年代中期，可编程控制器进入了实用化的发展阶段，计算机技术被可编程控制器全面引入，使其功能得到了飞跃。 更快的运算速度、超小体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟运算、PID功能以及极高的性价比在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在发达工业国家得到了广泛应用。 世界上生产可编程控制器的国家在增加，产量也在增加。 这表明可编程控制器已进入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，PLC发展最快，年增长率一直保持在3040%。 在这一时期，PLC显着提高了模拟能力、数字算术能力、人机接口能力和网络能力，PLC逐渐进入过程控制区域，在一些应用中，PLC取代了在过程控制区域占主导地位的DCS系统。20世纪末，可编程控制器的发展特点是更好地适应现代工业的需求。 在这个时期发展了大型机和超小型机，诞生了各种各样的特殊功能单元，生产了各种各样的人机接口单元、通信单元，应用了可编程控制器的工业控制设备的组合变得更加容易了。第二章课程设计方案2.1概要关于供水系统的技能功能，整个供水系统必须满足用户对水质、水量、水压的需求。 此外，整个基础设施工艺和生产运行中需要基础设施投资部，经常运行费用低，操作方便，无塔供水设备安全生产，充分发挥供水系统整体经济效益。 因此正确选择供水系统具有非常重要的意义。影响供水系统选择的因素很多，主要有城镇和小区规划、当地地形、用户对供水系统的需求和水派类型的竿子。 根据上述因素的不同，供水系统可以有各种方式及其构成。 以符合卫生需求的深层地下水为水源，提供居民生活饮用，无需净化处理，只需进行取水和约翰配水工程即可。 以河水作为居民生活用水的水源，碳钢无塔供水设备需要取水、净化、顺利供水等工艺。 在建设过程中，需要根据情况选择合理的供水系统。由于日常生活放松的原因，一天中不同时期居民的用水量不同，会发生供水不足和供水过剩的情况，但水和供水的不平衡集中反映在供水的压力上，水多供水少则水低，水少则水压高。本设计由PLC、水泵、压力检测开关构成自动控制系统，根据用户管网水压的高低自动调整4台水泵的运转数，实现给水压力的闭环控制，管网压力随时稳定，实现稳定的压力、给水质量和节能2.2 I/O点数的确定如有必要，本系统具有I/O点(1)系统启动/停止按钮需要2个输入点(2)需要3个压力检测开关、3个输入点(3)4台泵马达的星-角减压启动需要8个输出点(4)泵工作时，工作状态的显示需要4个输出点(5)手动/自动切换开关需要1个输入点(6)4台泵独立操作开关，需要8个输入点。2.3系统的整体结构根据主题要求，确定了系统各环节的组成。 其中包括控制器PLC、来自压力检测装置的输入、被控制对象泵马达。图2.1系统整体结构第三章硬件设计3.1系统的设备构成根据PLC供水系统的原理图，系统的电气控制的总框图如图3.2所示。图3.1电气控制框图由以上系统的方块图可知，系统的主要硬件组件应包括： (1)PLC及其扩展模块(2)压力检测开关(3)泵单元等。3.2 PLC及其扩展单元的选择PLC是整个供水控制系统的核心，必须完成系统中所有输入编号的收集、处理有输出单元的控制。 因此，选择PLC时，必须考虑PLC的指令执行速度、指令具有丰富的内存空间、通信接口和协议、扩展模块的能力和编程软件的便利性等多方面要素。 由于供水控制系统控制设备比较少，因此不选择PLC德国西门子公司的S7-200型。S7-200型PLC结构紧凑，价格低廉，性价比高，广泛应用于几种小型控制系统，具有以下特点1 )编程方法很容易学会2 )功能强大，性能价格比高3 )硬件齐全，用户易用性、适应性强4 )可靠性高，抗干扰能力强5 )系统设计、安装和调试工作量较少；6 )维修工作量少，维修方便7 )体积小，功耗低。PLC与工程计算机相连，可监控自动控制系统。 PLC与上位机的通信采用PC/PPI电缆，支持点对点接口(PPI )协议，PC/PPPI电缆易于将PLC的通信接口RS485转换成PC的通信接口RS232，用户程序为三级路径考虑根据控制系统实际需要的端子数，PLC的端子数需要一定的预约量，因此选择的S7-200型PLC的主模块为CPU224，其开闭量输出为10点，输出形式为AC220V继电器输出的开闭量输入CPU224为14点，输入形式为实际上，需要12个数字输出点，需要扩展，扩展模块选择EM222，该模块具有8个数字输出点。3.3泵电机的选择泵马达按结构分为卧式马达和立式马达。 由于泵的工作特性具有起动转矩相对较小、起动频率相对较少、连续运行时间相对较长等特点，因此泵电动机大多为轿厢转子的异步电动机或同步电动机。 广泛应用于各个领域，易燃、易爆、有腐蚀性气体，除运输、混合、印刷、农业机械和视频处理器外，还可应用与机床、泵类、鼓风机、压缩机等相结合的设备。根据主题要求，额定功率1Kw、额定电压380V、额定转速1450rpm。 在网上调查了一下，装载泽Y160M4符合主题给出的参数要求。 搭载泽Y160M4的参数为1.1kw、1460转/分钟、380v、22.5A。3.4供水系统主回路的设计设计主回路时，泵用电机代替，FR为热继电器。 主电路如图3.1所示图3.2主电路设计3.5 PLC的I/O分配及外部接线图本设计进行分开控制和自动控制。 手动控制时，每台泵马达必须启动停止。 自动控制时需要系统的启动/停止按钮，配管内的压力检测开关需要控制电机的启动数。 I/O分配表如下所示表3.3 I/O分配表地址号码名字符号地址号码名字符号的双曲馀弦值I0.0自动/手动切换SB1战斗机输出Q0.0水泵星型接触器1KM1I0.1手动启动泵1SB2战斗机Q0.1水泵