基于PLC的高层建筑给水控制系统设计

Xi建筑科技大学课程设计(论文)任务书专业课：学生姓名：讲师(签名):一、课程设计主题(论文)基于可编程控制器的高层建筑供水控制系统设计第二，课程设计(论文)应该达到的目标本课程的课程设计实际上是在学习建筑设备自动化系统、电器控制及PLC应用等课程后，对建筑电气与智能专业学生的一种全面综合的训练。其主要目的是：1.进一步巩固理论知识，加深学生对建筑设备自动控制技术理论知识的理解和这些理论的实际应用能力；2.可编程控制器广泛应用于建筑设备的自动控制领域，大大提高了建筑设备的自动化程度和生产效率。通过PLC应用系统的设计，提高了学生分析和解决实际问题的能力。3.培养学生根据系统要求编写相应控制程序，然后调试和检查设备的能力。由于整个过程相当于在项目现场完成一个小规模的项目，这对于加深对施工设备自动控制技术理论的理解，掌握可编程控制器的使用和操作方法，加快梯形图语言的学习，建立施工设备自动控制系统的概念，积累项目现场经验，培养实践能力都有很大的帮助。4.培养查阅书籍和参考书的能力，培养独立分析和解决问题的能力，学会分析和处理实验数据，编写设计规范和技术总结报告。三、课程设计(论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术参数、设计要求等)1.掌握高层建筑给水系统的运行原理。根据高层建筑给水系统的实际运行要求，制定了合理的监控方案。2.掌握可编程控制器的工作原理、编程、调试方法、可编程控制器控制系统的设计方法以及在生产设备中的应用技术。3.正确确定输入输出点数，合理选择可编程控制器，编写梯形图程序。4.绘制相关图纸：高层建筑给水系统监控示意图5.利用组态王设计上位机监控界面，并与plc通信。6.掌握建立计算机控制技术系统的方法，根据系统要求组成系统，并进行调试以满足给定的要求或模拟操作。7.写一篇课程设计论文(3000-5000字)，画出系统结构图，并提供程序梯形图。具体要求如下根据给定的控制对象(见附图，低区和高区的泵为恒速泵)，制定监控原则，正确确定输入输出点，合理选择可编程控制器，编写梯形图程序。根据高层建筑给水系统的实际运行要求，对其进行控制并采集监测点。上位机监控界面采用组态软件设计，并与plc通讯进行控制。四、应收集的数据和主要参考资料：1.电气控制与PLC应用，何波，中国电力出版社2.微型计算机控制技术，王砚方潘新民，高等教育出版社3.建筑设备自动化系统，王克冲，人民交通出版社4.建筑电气控制技术，马晓军，机械工业出版社5.电气工程师设计手册V.审批意见教学与研究部主任(签名)某高层建筑给水系统结构图基于可编程控制器的高层建筑供水控制系统设计类别：情报0901名称：李冰教官：颜秀英摘要随着我国社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，城市中各种居住区的建设发展非常迅速。同时，也对居住区的基础设施建设提出了更高的要求。居住区供水系统是其中的一个重要方面。本文是一个基于可编程控制器的物业供水系统，是为满足供水需求而设计的。本设计由可编程控制器、四个水泵(两个恒速水泵向高区供水，两个恒速水泵向低区供水)、压力传感器等组成。该系统独立自动运行。在自动运行中，传感器首先向可编程控制器传输信号，然后可编程控制器根据水压高低信号分析和控制四个水泵的工作状态。对于手动操作，每个水泵的启动和停止按钮可以独立工作。本设计是一个基于可编程控制器的物业供水系统。调试表明，该系统能够满足设计要求，具有良好的使用价值。关键词：高层供水、水池报警、水网供水目录摘要11概述31.1主题3的背景和意义1.2可编程控制器供水的发展3Plc设计52.1硬件设计52.1.1供水系统主回路设计52.1.2系统输入输出点的确定62.1.3供水系统部件的选择82.2软件设计82.2.1系统流程图82.2.2梯形图92.2.3程序分析152.3组态王工作原理162.3.1组态王和可编程控制器连接162.3.2变量定义182.3.3构建配置屏幕192.3.4用户权限设置202.3.5设计结果20结论22参考文献231概述1.1项目背景和意义我们都知道水是人类生活和生产中不可缺少的重要物质。在建设节约型社会的前提下，我国水资源和电能短缺，城市供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等技术长期相对落后，自动化程度低。然而，随着我国社会经济的发展，人民生活水平的不断提高和住房制度改革的深入，城市中各种居住区的建设发展非常迅速，同时对居住区的基础设施建设提出了更高的要求。高层供水系统的建设是其中一个重要方面。供水的可靠性、稳定性和经济性直接影响居民的正常工作和生活。本系统就是在这种背景下设计的。本设计是基于可编程控制器的物业供水系统，具有以下特点：(1):供水系统分为高区和低区，每个区有两台水泵。下面是一个低洼地区供水的例子。压力检测开关K1、K2和K3安装在供水管道中。K1开启，表示水压低；K2开启，表示正常水压；K3打开，表示水压高。(2)系统处于两种状态：手动操作和自动操作。在自动操作中，当耗水量低且压力增加时，K3打开，然后两个泵关闭。当用水量过高时，K2开启，此时压力正常。水泵开始工作，要求未工作的水泵投入运行，同时每30分钟更换一次水泵。当用水量继续增加时，水压下降，K1接通，两台水泵同时工作。对于手动操作，要求4台水泵可以独立运行(启动和停止开关分开设置)。(3):还有一个“自动/手动”开关(手动，关闭自动)和一个自动操作控制开关(自动操作，关闭自动操作停止)。每台水泵工作时，应有工作状态显示。1.2可编程控制器供水的发展可编程控制器也广泛应用于物业供水。传统的社区供水方式包括恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水和气压水箱供水。这些传统供水方法或多或少都有其自身的缺点和不足。例如，恒速泵加压供水方法不能及时响应供水网络的压力。水泵的增减取决于手动操作。水塔高位水箱投资大、占地面积大、维护不方便、泵电机启动困难、启动电流大。综上所述，传统的供水方式普遍不同程度地浪费了水力和电力资源。低效率；可靠性差；自动化程度不高等缺点，我本文基于PLC的物业供水系统设计属于恒压供水。与传统供水系统相比，该系统具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等特点，具有很大的实用价值。如图1-1所示：图1-1供水系统效果图Plc设计本设计基于西门子s7-200PLC。西门子拥有非常丰富的可编程逻辑控制器产品。S7系列是传统的可编程控制器。S7-200是一个小型可编程控制器。1998年升级到第二代，2004年升级到第三代。其特点如下6:(1)功能强大。S7-200有5种中央处理器模块，最多可扩展7个扩展模块至248点数字量输入/输出或38通道模拟量输入/输出，最大程序存储空间和数据存储空间超过30KB；(2)先进的程序结构，强大便捷的编程软件；(3)灵活方便的寻址方式；(4)强大的通讯功能和丰富的匹配人机界面；(5)有竞争力的价格；(6)完善的在线技术支持等。2.1硬件设计2.1.1供水系统主回路设计根据设计内容和要求，可以得到主电路图，如图2-1所示：图2-1系统主电路2.1.2系统输入输出点的确定本设计的控制部分由可编程控制器完成。由于该系统控制手动操作和自动操作，在手动操作时每个水泵分别有一个启动和停止开关的输入。在自动操作中，有自动操作/停止开关、水压判断开关、保护输入等输入。以及四个水泵输出。系统监控点示意图如图2-2所示。图2-2系统监控点示意图可编程逻辑控制器输入输出地址分配表如图2-3所示：输入点相应信号输出点相应信号I0.0泳池高警报Q0.0游泳池供水泵I0.1泳池低警报Q0.1系统自动操作指示器I0.2低区域低水压Q0.2低区泵1I0.3低区水压Q0.3低区泵2I0.4低区水压高Q0.4高区泵1I0.5低区域水流开关1Q0.5高区泵2I0.6低区域水流开关2Q0.6低故障警报I0.7供水水流开关Q0.7高级故障警报I1.0高面积和低水压I1.1高区域的水压I1.2高区域的高水压I1.3高区1号水流开关I1.4高渠水流开关2I1.5自动操作开启I1.6自动操作开关图2-3可编程逻辑控制器输入/输出地址分配图2.1.3供水系统部件的选择本系统中使用的主要部件有：可编程控制器、水泵、继电器、接触器等。PLC为s7-200，根据具体要求选择四台水泵。2.2软件设计2.2.1系统流程图由于系统可以手动或自动操作，系统设计主要分为两个部分，一个是手动模块，另一个是自动模块。系统总体流程如图2-4所示。图2-4系统流程图流程图主要介绍系统的设计思路，具体细节在流程图中没有给出，具体介绍将在后续的程序分析中介绍。2.2.2梯形图2.2.3程序分析该系统主要分为手动操作和自动操作。由于实验输入输出点的限制，这里只写自动操作过程。自动模块：当系统进入自动运行时，系统等待信号输入，开始检测水管的水压。当耗水量低且水压增加时，K3接通，然后两台泵关闭；当用水量过高时，K2接通，此时压力正常，一台水泵工作，同时每三小时更换一次泵。由于时间继电器不能延迟三个小时，计数器用于增加时间继电器的延迟时间。当用水量继续增加时，水压下降，K1接通，两台水泵同时工作。在水池的这一侧，液位传感器用于测量水池的液位。当水池水位达到低报警时，供水泵开启。当水池水位达到高位报警时，关闭给水泵。我想增加一个高级警报。当水位达到高水位时，供水泵可能出现故障，无法关闭。这时，转身组态王直接与现场输入输出设备通信。如图2-3-1所示图2-5组态王与设备通讯I/0设备的输入提供现场信息，如水泵故障状态、水管水压、水池水位等。输入输出设备的输出通常用于控制现场，如启动和停止泵、改变泵的数量、控制阀和指示灯等。一些输入输出设备(如可编程逻辑控制器)有自己的程序来控制现场。程序根据输入确定每个输出的值。输入和输出值存储在输入/输出设备的寄存器中，这些寄存器由它们的地址引用。大多数输入/输出设备提供通信端口或数据通道来与其他设备或计算机通信。组态王通过这些通信通道读写输入/输出设备的寄存器。收集的数据可用于进一步监测。在不读写输入输出设备寄存器的情况下，组态王提供了一种数据定义方法。定义输入输出变量后，变量名可直接用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示。2.3.1组态王与可编程控制器相连通过PPI通信电缆连接可编程控制器端口和计算机端口，在组态王设备定义中定义设备为可编程控制器西门子S7-200系列PPI。下图2-6:图2-6组态王输入输出设备定义2.3.2变量定义分别定义设定水压，液位为输入输出离散，记忆整数，如下图2-7所示。图2-7组态王变量定义2.3.3建筑配置屏幕本次设计中设计的高层供水系统主要包括水池储水系统和启动水泵数量控制系统，因此虚拟组态画面由高区供水系统、低区供水系统和水池供水系统组成。每个配置屏幕的效果图如图2-8所示。图2-8高层供水及水池储水系统示意图2.3.4用户权限设置该项目可以在开发系统中加密。只有正确输入密码，才能将项目打开到项目的开发系统中。为屏幕上的图形对象设置访问权限，并将访问优先级和安全区域分配给操作员。当操作员的优先级低于对象的访问优先级或不在对象的访问安全区域内时，对象在运行时不可访问。为了保护系统的安全，系统设置了项目密码、系统管理员用户和登录密码，并为重要参数设置了优先级和安全区域，以保证系统的安全运行。2.3.5设计结果本设计以高层供水为对象，实现了自动模式和手动模式下供水泵的启停，并能在系统报警后自动停止运行相应设备并发出报警。