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基于PLC的小区供水系统设计课程设计 辽宁工业大学 PLC技术及应用课程设计（论文）题目：基于PLC的小区供水系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间： 2022.12.9-2022.12.18 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 学号100302114 学生姓名王佳斌专业班级自动化104 课程设计（论 文）题目 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、设计任务及要求、技术参数 实现功能 某小区供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3，分别对应水压偏低，水压正常，水压偏高。自动工作时，当用水量少时，K3接通，延时30s 后撤除1台水泵，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，K1接通，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。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（分设起动和停止开关）；设置“自动/手动”切换开关。 设计任务及要求 1、根据系统功能，确定输入输出点数，选择PLC的型号； 2、选择水泵电机； 3、建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的的外部接线； 4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序； 5、上机调试、完善程序； 6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数 水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、布置任务，查阅资料，确定系统的组成（1天） 2、建立I/O分配，完成外部接线设计（2天） 3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2天） 4、上机调试、修改程序（2天） 5、撰写、打印设计说明书（2天） 6、答辩（1天） 指 导 教师 评 语 及成 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60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 本文基于S7-200PLC对小区供水，依据压力检测开关K1，K2，K3分别控制管道压力。自动工作时，当用水量少时，K3接通，延时30s后撤除1台水泵，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时， K1接通，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。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（分设起动和停止开关）；设置“自动/手动”切换开关。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本系统由PLC、3个压力检测控制开关与4台水泵电机组成。具有自动化程度高，节省人力物力，同时对管道压力的良好控制，既极大的增强了小区供水的质量，也保护了供水设备的安全与供水管道的损坏。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 关键词：PLC；压力控制开关；水泵电机；手动/自动切换 目录 第1章绪论. 0酽锕极額閉镇桧猪訣锥。第2章课程设计的方案. 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 2.1 概述. 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 2.2 I/O点数的确定. 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 2.3系统的总体组成结构. 3茕桢广鳓鯡选块网羈泪。第3章硬件设计. 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 3.1系统的设备组成. 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 3.2 PLC及其扩展模块的选型. 5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.3 水泵电机的选型. 5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.4 供水系统主电路的设计. 6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.5 PLC的I/O分配以及外部接线图. 7擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第4章软件设计. 8贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.1 软件流程图设计. 8坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.2梯形图设计. 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。第5章课程设计总结 . 16買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。参考文献. 17綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 第1章绪论 水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已经成为时代特征的显示条件下，我们这个水资源和电资源短缺的国家，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，自动化程度较低，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，同时对小区的基础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。传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高水位箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等。不过传统的供水方式普遍有不同程度的水力电力资源的浪费；效率低；可靠性差；自动化程度低等缺点。目前的供水方式是朝着高效节能、自动可靠的方向发展的，这对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、 更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。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、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 第2章课程设计的方案 2.1 概述 就供水体系的技能功能而言，整个供水体系应满意用户对水质、水量和水压的需求。除此之外，在整个基建进程和出产运转中还需求基建投资省,常常运转费用低，操作办理便利，无塔供水设备能安全出产以及充分发挥整个供水体系的经济效益。因而，正确挑选供水体系，具有十分重要的含义。 影响供水体系挑选的要素许多，主要有城镇或小区的计划、当地地势、用户对供水体系的需求和水派的类型竿。因为上述要素的不一样，供水体系能够有各种不一样的方式及其组成。如以符合卫生需求的深层地下水作水源，供应居民生活饮用，则就不需求净化处置，仅缔造取水和翰配水工程即可，如以江河水作为居民生活用水的水源时，碳钢无塔供水设备则需求取水、净化和畅配水等进程。在建设进程中，有必要根据具体情况，挑选合理的供水体系。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 由于日常生活作息的原因，在一天中不同时刻居民的用水量有所不同，供水不足或供水过剩的情况时有发生，而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少时水压低，用水少而供水多时水压高。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 本设计是通过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台水泵的运行数量，以实现供水压力的闭环控制，从而保证不论何时管网压力都能保持稳定，达到稳定压力、提高供水质量和节能的目的。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 2.2 I/O点数的确定 根据要求情况，本系统有一下I/O点： （1）系统启动/停止按钮，需要2个输入点； （2）三个压力检测开关，需要3个输入点； （3）四台水泵电机星-角减压启动，需要8个输出点； （4）水泵工作时，工作状态的显示，需要4个输出点； （5）手动/自动转换开关，需要1个输入点； （6）四台水泵独立操作开关，需要8个输入点。 2.3 系统的总体组成结构 根据题目所给出的要求，确定了系统各个环节的组成。其中包括控制器PLC，压力检测装置构成的输入，以及被控对象水泵电机。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 图2.1系统总体结构 第3章硬件设计 3.1 系统的设备组成 根据基于PLC的供水系统原理图，系统的电气控制总框图如图3.2所示。 图3.1电气控制框图 从以上系统总框图可以看出，该系统的主要硬件设备应包括以下几部分：（1）PLC及其扩展模块；（2）压力检测开关；（3）水泵机组等。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 3.2 PLC及其扩展模块的选型 PLC是整个供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入号的采集、所有输出单元的控制。因此，在选择PLC时，既要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议，还要带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面的因素。由于个供水控制系统控制设备相对较少，因此PLC选用釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 德国SIEMENS公司的S7-200型。 S7-200型PLC的结构紧凑，价格低廉，具有较高的性价比，广泛适用于一些小型控制系统，具有如下特点：怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 1）编程方法简单易学； 2）功能强，性能价格比高； 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强； 4）可靠性高，抗干扰能力强； 5）系统的设计、安装、调试工作量少； 6）维修工作量小，维修方便； 7）体积小，能耗低。 PLC可以上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。PLC和上位机的通信采用PC/PPI电缆，支持点对点接口（PPI）协议，PC/PPI电缆可以方便实现PLC的通信接口RS485到PC机的通信接口RS232的转换，用户程序有三级口令保护，可以对程序实施安全保护。谚辞調担鈧谄动禪泻類。 根据控制系统实际所需端子数目，考虑PLC端子数目要有一定的预留量，因此选用的S7-200型PLC的主模块为CPU224，其开关量输出为10点，输出形式为AC220V继电器输出；开关量输入CPU224为14点，输入形式为+24V直流输入。由于实际中需要数字量输出点12个，所以需要扩展，扩展模块选择的是EM222，该模块有8个数字输出点。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 3.3 水泵电机的选型 水泵电机按结构分类应分为卧式电机和立式电机。因水泵的工作特性为启动 力矩相对较小，启动频次相对较少，连续运行时间相对较长等特征，因此水泵电机多数为鼠笼转子的异步电动机或同步电动机。其能广泛应用于不同领域，除在易燃、易爆或有腐蚀性气体的场合外，如运输、混合、印刷、农业机械和视频处理机中应用外，还可以应用与机床、泵类、鼓风机、压缩机等配套设备。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 根据题目所给的要求，即额定功率1Kw，额定电压380V，额定转速1450rpm。通过网上查阅发现载泽Y160M4比较符合题目所给的参数要求。载泽Y160M4鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 的参数为1.1kw，1460转/分，380v，22.5A。 3.4 供水系统主电路的设计 在设计主电路时，水泵用电动机来代替，FR为热继电器。主电路如图3.1所示： 图3.2主电路设计