PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试.docx

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PLC物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

烟台南山学院

PLC课程设计

题目物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

姓名：

刘美丽

所在学院：

工学院电气与电子工程系

所学专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气工程1102

学号：

指导教师：

姜倩倩

小组成员：

刘瀚文，李胜楠，刘松松

课程设计任务书

一、基本情况

学时：

1周学分：

1学分适应班级：

11电气工程

二、课程设计的意义、性质、目标、要求

1．意义

课程设计是PLC课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。

进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。

2．性质

课程设计是提高学生PLC技术应用能力以及文字总结能力的综合训练环节，是配合PLC课程内容掌握、应用得的专门性实践类课程。

3．目标

通过典型实际问题的实际，训练学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。

4．要求

（1）课程设计的基本要求

PLC课程设计的主要内容包括：

理论设计与撰写设计报告等。

其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计。

程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。

课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。

（2）课程设计的教学要求

PLC课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。

做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间（一周）累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。

在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。

课程设计的任务相对分散，每3—5名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。

小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。

但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。

三、课程设计题目及设计过程

一、题目：

物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

二、内容及要求：

某物业供水系统有水泵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。

1.控制要求：

（1）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。

（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。

（3）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（注：

若输入点不够，可减少一个过载保护输入）。

（4）设置“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）。

2.画出运行框图，I/O编址，编程并调试

3.画出I/O端子接线图。

4、设计报告

课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。

四、设计报告

设计完成后，必须撰写课程设计报告。

设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范报告书用A4纸书写，装订成册。

设计报告的格式如下：

1、封面

2、内容提要（摘要）

3、目录

4、正文

（1）所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；

（2）硬件电路设计及描述；

1）确定元器件的型号及参数。

2）画出完整的原理图。

3）列出元器件清单。

（3）软件设计流程及描述；

5、心得体会（总结）

6、参考文献

7、附录（源程序代码）

8、有关图纸

五、进度安排

PLC课程设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下：

实习动员及准备工作：

2学时

总体方案设计：

6学时

硬件设计：

8学时

软件设计：

10学时

撰写设计报告：

6学时

答辩与总结：

4学时

教师辅导：

6学时

六、考核方法

PLC课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。

考核分三个方面进行：

平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计答辩15%。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：

1、设计期间累计迟到、早退达8次；

2、设计期间累计旷课达6节；

3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；

4、不能完成设计任务，达不到设计要求。

摘要

随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，城市中各类小区的建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求，小区的供水系统是其中的一个重要方面。

本论文是针对供水要求设计的基于PLC的物业供水系统。

本设计由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。

该系统还设有过载等保护。

关键词：

PLC，物业供水，水压

第1章引言8

1.1课题背景和意义8

1.2可编程控制器（PLC）介绍8

第2章控制系统设计10

2.1系统整体设计要求10

2.2系统设计思想10

2.3系统硬件设计11

2.3.1PLC输入输出口分配11

2.4软件设计13

2.4.2流程图13

2.4.3梯形图14

总结19

参考文献20

第1章引言

1.1课题背景和意义

我们都知道，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在建设节约型时代特征的前提下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。

小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。

本系统就是在这种背景下设计的。

1.2可编程控制器（PLC）介绍

可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

它在设计上有以下优点：

1、可靠性高、抗干扰能力强；

2、接口模块功能强，品种多；

3、硬件配置齐全，用户使用方面，适应性强；

4、编程方法简单、直观；

5、系统的设计、安装、调试工作量小；

6、经济方面、维修工作量小；

7、体积小、耗能低、重量轻；

PLC发展的新动向：

1、产品规模向大、小两个方向发展大：

I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。

由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。

2、PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。

3、不断加强通讯功能。

4、新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。

5、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。

6、发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。

7、追求软硬件的标准化。

第2章控制系统设计

2.1系统整体设计要求

本设计是基于PLC的物业供水系统，具有以下特点：

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。

2.2系统设计思想

本程序是物业供水系统水泵控制程序设计与调试，主电路有四个电机，分别设有过载保护，开关。

控制电路采用PLC，手动控制阶段易于设计，分别增设长开长闭开关，保证手动控制每台电路的通断。

本程序的设计难点在于增减水泵时判断谁先谁后，先打开的水泵先关闭，即先进先出的原则。

最先想到的是出栈入栈指令，但查找资料未发现其具体符号标记，为便于画程序梯形图，绞尽脑汁想另一种方法。

于是，我想到运用两个左以为指令控制开断电机的顺序，保证电机的先进先出。

然后用一个置位指令打开剩余电机，用复位指令保证关闭的电机。

具体实现步骤见下文。

2.3系统硬件设计

2.3.1PLC输入输出口分配

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。

表2-1PLC的I/O点分配

控制信号

信号名称

地址编码

输入信号

自动运行

I0.0

自动/手动切换

I0.1

手动停止泵1

I0.2

手动启动泵2

I0.3

手动停止泵2

I0.4

手动启动泵3

I0.5

手动停止泵3

I0.6

手动启动泵4

I0.7

手动停止泵4

I1.0

高压开关K3

I1.2

水压正常反馈K2

I1.3

低压开关K1

I1.4

泵1的过载保护

I1.5

泵2的过载保护

I1.6

泵3的过载保护

I1.7

泵4的过载保护

I2.0

输出信号

泵1

Q0.0

泵2

Q0.1

泵3

Q0.2

泵4

Q0.3

图2-1PLC的I/O接线图

2.4软件设计

2.4.1设计要求

物业供水系统有水泵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。

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，此时可以延时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，可维持水泵运行的数量。

工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不超过4台。

各水泵工作时，均应有工作状态显示。

手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设启动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单水泵进行断电控制。

设置“自动/手动”切换开关（ON---手动，OFF---自动），另外自动运行控制开关（ON---自动运行，OFF---自动运行停止）。

2.4.2流程图

根据设计要求绘制流程图（如图3-1所示）：

图3-1流程图

2.4.3梯形图

根据流程图编写梯形图如下所示：

2.4.4结论

该设计要求最少有一台水泵工作所以开始初试化开关打开，即定义水泵1打开。

接下来设计手动自动转换开关，I0.0分别启动自动手动模式。

自动过程分析，模拟低水压信号K1闭合，定时30S，2号电机接通，水泵2打开，此时两个电机工作。

当水压仍然偏低则接着定时30S后，3号电机启动，此时三个电机运转。

如水压仍低，则4号水泵打开，此时四台水泵同事运行。

最多四台水泵工作供水，所以此后定时器不再计时。

模拟水压K2闭合，说明水压正常，维持现有水泵数目。

当模拟水压偏高信号出现，K3闭合，30S后把先启动的那台水泵撤掉，如水压仍偏高，则把第二台启动的电机撤掉。

如果一直偏高则一直按照先工作电机线撤销的原则进行电机的撤销，直到只剩一台电机为止。

手动状态分析，此时SB1、SB2分别控制1号电机的通断；SB3、SB4分别控制2号电机的通断；SB5、SB6分别控制3号电机的通断；SB7和SB8分别控制4号电机开断。

这一状态可以实现人为的控制任何一台电机的运转与停止，可以根据实际情况操作。

另外分别为4台电机设置国电保护开关SB10、SB11、SB12、SB13。

为每台水泵设计工作状态信号灯，电机运转着信号灯打开，电机停止信号灯关闭。

总结

通过这次课程设计，我学到了很多关于电路与程序设计中很细节的东西，让我明白，很多东西原本以为会的其实真正要拿出来用还是需要多多锻炼的。

以后每次设计经历都不会一样，设计过程中的灵活运用所学知识是至关重要的。

还要勤学苦问，也许有些东西没用过，但是通过现学现用，把东西搞出来才是真的学习能力的体现。

本次物业供水系统水泵控制程序设计很结合实际，有实际的应用价值，通过自己动手设计控制过程、调试程序，让我对PLC在实际运用中的作用有了更充分的认识，在现实中应用的那么广泛和实际，是实现自动控制不可缺少的一部分，在以后的学习过程中，我一定要好好研究，努力使自己对门课程有更深的理解和运用。

参考文献

[1]王宗才.机电传动与控制.电子工业出版社，2011.

[2]杨后川.可编程控制器原理与应用.北京航空航天大学出版社，2008.

[3]马志溪．电气工程设计[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[4]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[5]吴晓君.杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:

中国建材工业出版社，2004．

[6]廖常初.PLC编程及应用.北京：

机械工业出版社，2003.

[7]魏志精.可编程控制器应用技术．北京：

电子工业出版社，1995.