水塔水位的PLC控制设计

1、中原工学院课程设计水塔水位的plc控制设计院系名称：机电学院 班级： 机自074学号： 200700314416指导教师： 靳继勇姓名： 石亚罕日期：2010 年 9 月 16一、 目录一、目录2二、前言3三、设计任务书4四、控制方案的选择66、硬件的选择6（1）确定plc的cpu的型号6（2）液位传感器的选用67、信号指示的设计68、采用顺序启动6五、输入输出的分配7六、plc接线图9七、主线路原理图10八、控制电路11九、操作面板12十、系统操作说明12十一、系统的调试说明以及注意事项1310、调试说明1311、注意事项13十二、参考书目14十三、附录1：系统梯形图15十四、附录2：主程序

2、19十五、课设小结.26二、 前言在工业控制过程中, 继电接触器控制系统因其没有运算、处理、通讯等功能, 而不能完成复杂的控制方式, 20 世纪60 年代plc 控制系统应运而生, 它综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技, 是当今工业自动控制的标准设备之一; 20 世纪70年代以后, 又相继出现了集散控制系统dcs、现场总线控制系统fcs, 现在以及今后很长一段时间内三种控制方式将并存。可编程序控制器( p rogrammab le logiccon t ro ller 简称plc) 是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统, 它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一

3、体, 成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备, 具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。随着技术的进步, 其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制, 成为自动化领域的三大技术支柱(plc、机器人、cad cam ) 之一。其主要应用的技术领域有: 顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、结合网络技术等。下面根据io 点数简要介绍plc 的应用领域。课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节。通过机电传动控制课程的学习，在掌握了机电传动控制技术的基本工作原理和方法后，为使学生更进一步加深对机电传动控制技术应用特点理

4、解和提高应用技术水平，结合生产工艺和机械设备的要求，通过课程设计教学环节进行初步的工程训练。课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，如：独立工作能力、文献信息检索能力、知识综合运用能力、写作及表达能力、创新能力。为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。三、 设计任务书1、 水位的plc控制任务描述某水塔高51m，正常水位变化2.5m，为保证水塔的正常水位，需要用水泵为其供水。水泵房有5台异步电动机，交流380v，22kw。正常运行时，4台电动机运转，1台电动机备用。2、 控制任务和要求（1） 为防止某一台电动机因长期闲置而产生锈蚀，备用电

5、机可通过预置开关随意设置。如果为设置备用电动机组号，则系统默认为5号电动机组为备用。（2） 每台电动机都有手动和自动两种控制状态。在自动控制状态时，不论设置哪一台电动机作为备用，其余的4台电动机都要按顺序逐台启动。（3） 在自动控制状态下，如果由于故障使某台电动机停车，而水塔水位又未达到高水位时，备用电动机自动启动；同时对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机报警信号，提醒维护人员及时排除故障。当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序启动。（4） 因水泵房距离水塔较远，每台电动机都有现场操作按钮

6、和远程操作按钮。（5） 每台电动机都有运行状态指示灯（运行、备用和故障）。（6） 液位传感器要有位置状态指示灯。3、 设计方案提示在自动控制状态下，系统的流程图如图所示。4、 设计说明书要求（1）完整的设计任务书（2）正确地编程元件的地址分配（3）画出输入、输出接线图及相关的图纸（4）设计梯形图控制程序（5）设计操作控制面板，编制系统的操作说明（6）编制系统的调试说明及注意事项。5、 水塔水位的plc控制系统的流程图四、 控制方案的选择从工程实际出发，充分考虑功能的组成及实现的可能性，根据工艺流程图和控制任务要求，制定了如下控制系统的方案：6、 硬件的选择（1） 确定plc的cpu的型号由于本

7、控制方案采用三菱plc编程软件（gx，developer）的fxcpu,plc类型：fx1n(c)选用这种plc就能满足控制任务的要求。（2） 液位传感器的选用 根据水塔高51m，正常水位变化2.5m液位传感器采用stlp- r08- oa-tm1-p5-l10-s0型7、 信号指示的设计（1）对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机报警信号，提醒维护人员及时排除故障。当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序启动。（2）每台电动机都有运行状态指示灯（运行、备用和故障）。（3）液位传感器要有位置状

8、态指示灯。8、 采用顺序启动用时间继电器实现各台电动机的顺序启动，默认5号电动机为备用电机9、 子程序诊断当一台电动机出现故障停止运行的时候，为了保持水位的正常，plc通过子程序的诊断能自动调用备用电机开始工作以维持水位的正常。五、 输入输出的分配i/o分配表六、 plc接线图七、 主线路原理图八、 控制电路九、 操作面板sb7：第三电机组远程操作按钮；sb8：第四电机组现场操作按钮；sb9：第四电机组远程操作按钮；sb10：第五电机组现场操作按钮；sb11：第五电机组远程操作按钮；电机组运行指示灯：l1l5；电机组备用指示灯：l6l10；电机组故障指示灯：l11l15。sa1：第一电机组备用

9、选择开关；sa2：第二电机组备用选择开关； sa3：第三电机组备用选择开关；sa4：第四电机组备用选择开关；sa5：第五电机组备用选择开关；sb1：总开关；sb2：第一电机组现场操作按钮；sb3：第一电机组远程操作按钮；sb4：第二电机组现场操作按钮；sb5：第二电机组远程操作按钮；sb6：第三电机组现场操作按钮；十、 系统操作说明在系统运行前通过预置开关可以设置五组电机里的任意一组为备用电机，不进行设置操作时，默认第五组为备用电机。在设计期间为了满足使用需求，备用电机有备用状态指示灯和故障灯。当电机出现故障时故障灯能够发出报警信号，提醒操纵人员进行维修。正常情况下，系统能根据水位的高低进行运

10、转和停止以保持水位的正常。为了方便操作每台电机有两个开关可以实现远程和近程启动和停止。电机还可以实现手动启动和停止。备用电机每隔10天要重置，不能连续设置同一台电机为备用电机，以防止电机长时间不运行而生锈损坏。本系统通过液位传感器的使用实现全自动控制，操作人员只需要打开总电源开关系统即开始自动运行，但是系统运行过程中注意备用电机的间隔换用，以防止电机生锈损坏，从而提高系统的使用寿命。十一、 系统的调试说明以及注意事项10、 调试说明本系统的设计难点在于备用电机的自动调用。由于五组电机中的任意一台都可以作为备用电机，所以设计方法很不好找。五台电机中的任意一台设为备用电机后，其余的四台电机还需保证

11、按顺序启动，及实现顺序启动。综合考虑，把调用备用电机的程序段作为一个子程序单独编辑，当工作中的任意一台电机出现故障时主程序自动调用启动备用电机的子程序，并发出故障报警信号，以实现自动维持系统的正常运转等待维修人员对系统进修维修。各电动机的两地启动控制是通过两个按钮非常容易实现的。另外本系统的报警灯（故障灯）的设计也很巧妙，因为既要考虑到各电机的顺序启动，又要考虑电机的备用调动，要做到各故障灯在相应的电机出现故障后发出警报，也要动番心思。11、 注意事项此系统的各电机只有在低液位传感器闭合后才能启动。当低液位指示灯亮时，系统会自动运行，且在系统启动时电机5的备用指示灯是亮的，因为系统默认5号电机

12、为备用电机。十二、 参考书目（1）机电传动控制（第四版）/邓星钟 等编著.-武汉：华中科技大学出版社，2007年7月 isbn 987-7-5609-3900-1（2）电工学上册，电工技术/秦曾煌主编.-6版.-北京：高等教育出版社，2004.1（3）电工学下册，电工技术/秦曾煌主编.-6版.-北京：高等教育出版社，2004.1十三、 附录1：系统梯形图十四、 附录2：主程序 十五、 课设小结plc课程设计经过两周的努力终于结束了，本来只有一周的时间去做plc的设计，但由于内容太多做了两周才做完。这学期的plc课程设计和以往的课程设计有很大的区别，plc的设计灵活性很强，能够充分发挥自己的潜力，能把时间和理论充分的结合到一起。这次设计我们十几个人做一个题目，刚开始大家都没有思路，但大家坐在一起记过讨论还把问题一点点的解决了。但在用软件画图的时候还是出了很多问题，因为软件是大家以前没用过的，所有东西都要自己学，在这中间我们遇到了很多问题，但在大家的探讨下都被一一解觉了。记过这次课程设计再一次感受到了团队力量的伟大。这次课程设计中我们遇到的最大的问题就是plc软件编程，在输入梯形图的过程中我们遇到了很多问题，有时符号输入不进去，有时一些功能找不到。在我们遇到这些问题时我们就去翻阅图书，上网找视频来学习软件的应