居民小区供水系统设计 毕业设计.doc

1 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计（论 文） 论文题目： 居民小区供水系统设计 所属系部： 电子工程系 指导老师： 职 称： 副教授 学生姓名： 班级、学号: 10204107 专 业： 楼宇智能化工程技术 西安航空职业技术学院制 2 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 题目： 居民小区楼供水系统设计 任务与要求： 用 plc，变压器，pid 调节仪，压力传感器及低压电器部件组成，利用 plc 来 远程控制水泵的供水，plc 控制的恒压自动供水控制系统， 时间： 2012 年 10 月 11 日 至 2012 年 12 月 15 日 共 8 周 所属系部： 电子工程系 学生姓名： 学 号：10204107 专业： 楼宇智能化工程技术 指导单位或教研室： 西安航空职业技术学院 指导教师： 张慧玲 职 称： 副教授 西安航空职业技术学院制 3 2012 年 11 月 12 日 毕业设计(论文)进度计划表 日 期 工 作 内 容 执 行 情 况 指导教师 签 字 第一周 在指导教师指导下布置题目 第二、三 周 对设计题目进行分析，分析系 统功能并划分模块 第四周 进一步分析设计方案的可行性， 完善系统设计。 第五、六 周 设计楼内供水的走势图 第七周 做出系统的框图。 第八周 完成毕业设计，准备答辩 教师对进 度计划实 施情况总 评 签名 年 月 日 4 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 【摘要】 本设计是基于 plc 控制的大楼物业供水系统，本设计由 plc、水压传感器、 温度传感器、四台水泵等组成。通过调试表明本系统能够满足设计要求并有很 好的使用价值,在系统控制过程中水压信号、水池水位信号和报警信号。作为一 个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供 水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、变频 器报警,供水水源中断造成故障，因此系统必须要对各种报警量进行监测，由 plc 判断报警类别，进行显示保护动作控制，以免造成不必要的损失。系统具 有数据查询功能，plc 根据数据可以远程控制水泵的供水，这样使大楼物业管 理更加方便。 关键词：物业供水 plc 恒压 5 abstract: this design is the property of building water supply system based on plc control, the design by the plc, pressure sensor, temperature sensor, four water pumps etc debugging shows that the system can meet the design requirements and good value in use, the water pressure in the system control process signals, pool water level signal and alarm signal. as a control system, the alarm is an essential component. as the system can be applied to different areas of water supply, in order to ensure that the system is safe, reliable, smooth running, prevent motor overload, inverter alarm, the source of water supply interruption caused failure, the system must be the various alarm monitoring, alarm categories, judged by the plc to display protection action control, so as to avoid unnecessary losses. the system has a data query capabilities, plc according to the data can remotely control the water supply of the water pump, so that the property management of the building is more convenient. key words: the property water supply plc constant pressure 1 目录 前言 .2 1 绪论 .3 1.1 课题背景和意义 3 1.2 课题设计方案 3 2 大楼物业供水系统硬件设计 .4 2.1 大楼物业硬件系统组成 4 2.2 硬件系统所用原器件介绍 6 3 大楼物业供水系统软件设计 .16 3.1 流程图 16 3.2 供水系统主电路设计及供水系统的元件选择 17 3.3 供水系统的 i/o 地址分配表 18 3.4 外部接线图如图 3-3 所示： 19 3.5 程序梯形图 20 3.6 指令表 23 3.7 系统的控制要求 27 4 调试结果与分析 .29 总 结 .30 致 谢 31 参考文献 .32 2 前言 我们都知道水是人类生存不可缺少的重要物质，在我国提倡建设节约型社 会的前提下，我们国家水资源比较匮乏，长期以来国家对供水系统很重视。随 着我国国力的不断提高，城市中各类小区建设发展十分迅速，对高层建筑供水、 工业生产循环供水等方面技术要求更高，以及住房制度改革的不断深入，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。 水温是通过变频器控制温度低时，变频器控制热水泵水流速增加来讲升高 水温，水温高时变频器控制冷水泵的水流速加大来降低水温。供水压力，水温 一切正常水输送到用户，检测用户用水是否欠费，用户欠费系统自动将用户水 阀关闭。本设计对物业管理系统提供稳定 可靠的设备监控功能同时系统有很好 的兼容性可扩展性。 plc 通信含 plc 间的通信及 plc 与其它智能设备间的通信。 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 plc 厂商都十分重视 plc 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 plc 都具有通信接口， 通信非常方便。 随着控制技术的发展与完善，变频器及 plc 在各个行业的应用愈来愈广， plc 与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。同时传统的系统供水方式 暴露了很多缺点：水的二次污染，用水高低峰的不平衡，管道阀门易损坏，维 修保养费用过高等等。在此条件下各种供水方式应运而生，其中由变频器、plc 控制的方式尤为普遍，这种方式的特点：系统稳定，功能强大，变频器用于供 水更加节能，所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中。 3 1 绪论 1.1 课题背景和意义 随着我国国力的不断提高，城市中各类小区建设发展十分迅速，对高层建 筑供水、工业生产循环供水等方面技术要求更高，以及住房制度改革的不断深 入，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。 近年来我国城市发展建设速度加快，小区的规模越来越大，生活供水设备 作为物业的重要组成部分也越来越庞大、分散。随着最近计算机网络技术的飞 速发展，各种自来水管理系统应运而生。远程控制是未来城市自来水管理的一 个发展方向， 但各小区的生活供水设备管理水平还相对落后， 所以加强对现 有生活供水设备的信息化建设与改造具有重要意义。 本系统就是在这种背景下设计的。本设计是基于 plc、变频技术、传感器 的物业供水系统.系统应能提供稳定、可靠的设备监控功能，同时，系统应具有 很好的兼容性、可扩展性。当大楼欠费时可以通过控制室进行远程控制，将对 其自动关闭，方便物业管理本文的基于 plc 的物业供水系统设计属于恒压供水， 由于 plc 的可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等特点，与传 统的供水系统相比本系统有很大的实用价值。 1.2 课题设计方案 具体要求： （1）对每一栋单体建筑进行数据采集、计量、控制，现场不能修改参数， 只能显示监视数据。 （2）板换二次侧供水温度 t3 控制在 6.5，水泵变频控制。 （3）控制室具有数据查询包括日用量和月用量查询和用户资料查询，可以 显示选定某段时间的数据按每栋进行查询。 （4）当大楼欠费时可以通过控制室进行远程控制，将对应的冷源自动关闭， 方便物业管理。 系统应能提供稳定、可靠的设备监控功能，同时，系统应具有很好的兼容 性、可扩展性。 具体方案实施： 本设计旨在利用计算机信息技术、通信技术和自动控制技术，使得物业公 司能在办公室内对小区生活供水设备的主要运行参数、管网信息及设备运行状 况进行动态监测、实时调度和控制，从而实现自动化信息管理。系统具有如下 comment 微微微微1: 补充简单的文字 叙述，并对图编号 4 功能和 特点： (1)可同时监控多个泵房设备的运行情况，可足不出户第一时间巡查水泵设 备。 (2)能显示测量的压力、流量、水泵运行数量、水泵运行频率等数据。 (3)可远程进行数据设置，远程控制设备启停。 (4)具有各种动态系统图形显示功能，可分区、分段地显示每台水泵工作状 态情况，如运行、停止、故障等。 (5)具有故障报警、故障显示、故障查询功能。 (6)具有每台设备运行累积时间记录功能。 (7)预留系统网络接口，以便与自来水厂售后服务中心进行远程通信。 所用到的元器件如下: 用可编程序控制器 plc、变频器、接触器、继电器以及水泵等。plc 选用的 是 fx2n-48mr,变频器选用 fx系系列 xk-dqzn6型，四台水泵选用 j02-41- 4，4.0kw，1440 转/分，380v，8.4a。 1.3供水系统总图 comment 微微微微2: 补充简单的文字 叙述 5 2 大楼物业供水系统硬件设计 2.1大楼物业硬件系统组成 如下图 2-1与图 2-2所示： 外设 计算机 用图形 卡 视屏屏 体 显示屏 屏体 存储器 分配板 用户是否用水 不计费 用户是否缴费 禁止使用 开始计费归类 打印月报日报 y n y n 图 2-2大楼物业硬件系统组成图 它的功能实现设计过程： （）分级管理权限：系统设有三级权限，不同的权限能进行不同的操作， 图 2-1 外部硬件 6 每个操作员都有自己的权限和密码。系统运行时，操作员可通过验证登录系统 执行操作，然后退出系统，不影响计费系统的运行。 （）报警：操作员不仅对系统所有用户的使用情况一目了然，可以及时获 知系统故障位置及是否有人窃能。系统具体设置了五种报警类型：通讯失败、 无通讯、校验错、检测线断以及无市电，基本包括了所有可能的报警情况，便 于系统检修与维护。 （）自动数据采集：运行状态参数、热量表读数均可在监控界面实时读取、 分析，极大提高了物业管理的自动化水平。 （）分时段计费：可在不同的时段采用不同的单价，这样为不同时段使用 或实行分时段电价的用户提供方便的服务。 （）丰富的查询、报表功能：用量、房间用量、用户日报表、统计日报表、 用户月报表、统计月报表、收费情况报表、用户信息、设备设置情况、报警情 况、运行日志等都可以方便查询打印。每月月初，系统自动生成用户上月费用。 （）欠费禁用：超过设定期限而未付费的用户，每天按欠费数额交纳滞纳 金。当用户欠费达到一定数额，接到警告或通知后仍未付费时，系统管理员可 根据情况在监控系统设置该用户禁用，则该命令下发到采集器，使继电器断开， 二通阀关闭，停止该用户的供应。 2.2 硬件系统所用原器件介绍 2.2.1 变频器工作原理及应用 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电 路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路 的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤 波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收 在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交 流功率的“逆变器”。 (1)整流器 最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可 用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运 转。 (2)平波回路 在整流器整流后的直流电压中，含有电源 6 倍频率的脉动电压，此外逆变 器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸 收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可 7 以省去电感采用简单的平波回路。 (3)逆变器 同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所 确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。以电压型 pwm 逆变器为例示出开关时间和电压波形。 (4)控制电路 是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路， 它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机 的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及 逆变器和电动机的“保护电路”组成。 运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进 行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。 电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。 驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导 通、关断。 速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg 等)的信 号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时， 为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 传统调速系统中，直流调速以其控制容易，但是由于结构复杂，过流能力 不强，环境适应差，难以实现高速度化等原因，一直限制了其应用范围的进一 步扩大。相比较而言，交流异步电机具有环境适应能力强、过流能力大、牢固 耐用、结构简单、容易维护及价格低廉等优点，但异步电机的调速性能难以满 足生产要求。随着电力电子器件的产生和控制理论的飞速发展，现代控制理论 越来越多的应用到交流调速系统中，使得交流调速性能可以和直流调速相媲美、 相竞争，交流调速系统的应用领域不断扩大。近年来，电力电子技术的发展和 dsp 微处理器的推出，更为高性能交流调速系统的实现奠定了基础，目前己经 进入了实用化阶段，作为众多调速方案之一的变频调速，变频调速以其节能和 可平滑调速，调速范围宽等优点得到了广泛的应用。 plc 是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期 主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。plc 在自身发展同 时，也在吸收 dcs 系统的优点。plc 在过程控制的发展将是与现场总线技术结 合，发展向下拓展功能，开放总线。 2.2.2 变频器类型选择 8 变频器可分为通用型和专用型，一般的机械负载和要求高过载情况，选择 通用型变频器。专用型变频器又可分为风泵专用型、电梯专用型、张力控制专 用型等。根据自身应用环境加以选择。 2.2.3 plc 的基本结构 plc 实质是一种专用工业控制计算器，其硬件结构基本上与微型计机相同， 中央处理单元（cpu），如下图 2-3 所示： 编程器 中央处理单元（cpu） 输出电路输入电路 系统程序存储器 系统程序存储器 电源 图 2-3 中央处理器 (1) 中央处理单元（cpu） 中央处理单元（cpu）是 plc 控制中枢。plc 程序系统赋予功能接受并存储 从编程器键入用户程序和数据：检查电源.存储器.i/o 以及警戒定时器状态， 并能诊断用户程序中语法错误，当 plc 投入运行时，元首先它以扫描方式接受 现场各输入装置状态和数据，并分别存入 i/o 映像区，然后从用户程序存储中 逐条读取用户程序，命令解释后按指令规定执行逻辑或算术运算结果送入 i/o 影响区或数据寄存器内。等所有用户程序执行完毕后，最后将 i/o 影响区各输 出寄存内数据传送到相应输出装置，如此循环，直到停止运行。 进一步提高 plc 可靠性。今年来对大型 plc 还采用双 cpu 构成沉余系统， 或采用三 cpu 表决系统。这样，某个 cpu 出现故障，整个系统仍能正常工作。 (2) 存储器 存放系统软件存储器称为系统存储器。存放应用软件称为用户程序存储器。 plc 常用存储器类 ram（random assess memory）这是一种读/写存储器（随机存储器）， 其存取速度快，由锂电池支持。 9 eprom（erasable read only memory）这是一种可插式只读存储器。断 电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可插除存储器内容。 eeprom (electrical erasable programmable read only memory)这是 一种电可插除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。 (3) plc 存储空间分配 各种 plc、cpu 最大寻址空间各不相同，plc 工作原理，其存储空间一般包 括以下三个区域： 系统程序存储区 系统 ram 存储区（包括 i/o 影像区和系统软设备等） 用户程序存储区 系统程序存储区：系统 ram 存储区中存放着相当于计算机操作系统程序。 包括监控程序.管理程序.命令解释程序.功能子程序.系统诊断子程序等。由制 造厂商将其固化 eprom 中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该 plc 的 性能。 系统 ram 存储区：系统 ram 存储区包括 i/o 影响区以及各类软设备，如： 逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 （4）i/o 映像区：plc 投入运行后，输入采样阶段才依次读入各输入状态 和数据，输出刷新阶段才将输出状态和数据送至相关外设。它需要一定量存储 单元（ram）以存放 i/o 状态和数据，这些单元称作 i/p 映像区。一个开关量 i/o 占用存储单元一个为（bit），一个模拟量 i/o 占用存储单元中一个字（16 个 bit）。整个 i/o 映象可看做两个部分组成：开关量 i/o 映像区；模拟量 i/o 影响区。 （5）系统软件设备存储区：i/o 映像区区以外，系统 ram 存储区还包括 plc 内部各种软设备（逻辑线圈，计时器，计数器，数据寄存器和累加器等） 存储区。该存储区又分为具有失电保持存储区和无电保持存储区域，前者 plc 断电时，由内部锂电池，供电，数据不会遗失；后者当 plc 断电时，数据被清 零。 用户存储区：主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序是指使用 用户 工程现场的产生过程和工艺要求编写的控制程序。此程序由使用者通过编程器 输入到 plc 机子的 ram 存贮器中，以便于用户随时修改。也可将用户程序放在 eeprom 中。 2.2.4 plc 的基本工作原理 plc 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 10 (1) 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 (2) 输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端 有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 (3) 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 (4) 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 (5) 扫描周期的长短由三条决定： cpu 执行指令的速度 指令本身占有的时间 指令条数 (6) 由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即 输入/输出响应延迟。 plc 有两种工作状态，即运行（run）状态和停止（stop）状态 ,在运行状 态，plc 通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。plc 在输入采样阶 段，无论信号如何变化，其内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样阶段， 才重新写入输入端的新内容根据 plc 的程序扫描原则，plc 先左后右，先上后 下的步序语句逐句扫描,内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才 重新写入输入端的新内容,在采样周期中，将所有输入信号（不管该信号当时是 否采用），一起读入，此后在整个程序处理过程中 plc 系统与外界隔绝，直到 输出控制信号到下一个工作周期再与外界交涉，从根本上提高了系统的抗干扰 扰提高了工作的可靠性。可以把 plc 的工作过程为三个阶段，即输入采样阶段、 程序执行阶段和输出刷新阶段。 2.2.5 plc 机型的选取 可编程控制器的网络化趋势如果把 plc 与计算机或 plc 与其他智能装置通 过传输介质连接起来,就可以实现通信或组建网络,从而构成功能更强、性能更 好的控制系统,这样可以提高 plc 的控制能力及控制范围以实现综合及协调控制;同 时也便于计算机管理及对控制数据的处理,提供人机界面友好的操控平台;可使 自动控制从设备级发展到生产线级、甚至工厂级,从而实现智能化工厂(smart factory)的目标。随着计算机技术、通信及网络技术的飞速发展,plc 在通信及 网络方面的发展也极为迅猛,几乎所有提供可编程控制器的厂家都开发了通信模 块或网络系统。随着网络化控制及集散式控制不断普及,工业控制要求的不断提 高,传统的 plc 控制系统的网络化方向发展已成为趋势。三菱可编程控制器的通 信类型三菱可编程控制器的通信类型主要有:用 fx2n、fx2nc、fx1n、fxon 可编 11 程控制器进行的数据传输,这次设计所选的机型为三菱 fx2n-48mr 系列的 plc。 2.2.6 温度传感器 感应温度的变化，使敏感元件(如：热敏电阻、热电偶等)的阻值发生变化， 从而在电路中，使输出的电压发生变化。 温度范围：最大 -200 500 电阻随温度变化率：0.003851/ 绝缘电阻：200m 供电电流：2ma 外壳材料：不锈钢 测量介质：与不锈钢兼容的气体和液体 温度极限：120 额定温度范围 (持续 30 秒不损坏) 温度传感器是工业生产中最常见的一种传感器。它将物体的温度转化为电 信号输出，它具有结构简单，测量范围宽，稳定性好、精度高等优点。不同的 温度传感器制作方法不同，常见的有热敏电阻、热电偶和集成型产品。其发展 大体经历了从分体式、模拟集成到智能型阶段。现在的温度传感器不仅温度信 号输出，还可以集成湿度测量，信号输出也由原来的单一信号变成多样化的输 出形式，可以进行远距离通信，数据可以根据需要进行记录、上限报警和自控 控制等多种功能, 热电偶有标准热电偶和非标准热电偶两种，标准热电偶严格 遵循热电势与温度之前的关系，并有统一的分度号，其误差也在允许范围之内。 非标准热电偶通常是根据特殊测量需要制作而成的，它没有测量范围上没有统 一的标准，也没有分度号。 热电阻用得最多的当属铂电阻和铜热电阻，铂电阻测量温度范围更大，精 度更高。铂电阻和铜热电阻其电阻和温度变化值都有统一的标准。它只跟初始 温度和材料温度系数有关。 现在用的智能集成型温度传感器采用单片机技术，里面装有多位模数信号 转换器，其测量精度更高，分辨力更是高达 0.03 度，里面还可以集成日历时钟， 实现多种测量模式之间切换，输出更具规范化和标准化，可以有效抑制周围环 境对温度信号输出的干扰，使得测量值更加精确。 温度传感器输出的温度不是待测物现在的温度，通常会有一定的误差。对 于需要精确测量的场合，需选用响应速度更快的传感器。在测量过程要保护要 探头，探头的寿命远远低于整个测量系统的寿命，当输出不正确的时候要及时 更换。在响应时间要求不高的场合，可以用专用套管将探头包裹起来，主要可 以延长探头的使用时间，不过这样会影响测量精度，两者之间需权衡好。很多 热敏电阻表面都有涂敷层，要保护涂敷层不被损坏，涂敷层具有传温和保护里 面元件的作用，可以防潮防腐蚀。 12 2.2.7 压力传感器 压力传感器的测量范围比电感式传感器大一倍，它不仅能检测金属目标， 而且还能检测电介质，如纸、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通过墙壁或纸壳 进行检测。由于人体在低频下相当于电导体，因此也出现了用于人的颤抖测量 和防盗报警。 在测量构件应变时，直接将应变片黏贴在构件上即可，但若要测量力、压 力、加速度等信号，应先将这些物理量转变成应变，然后用应变片测量，比直 接测量时多了一个转换过程，完成这种转换过程的原件通常称为弹性原件，因 此，应变式传感器通常由弹性敏感原件和应变计两部分构成。 压力传感器的种类繁多，其性能也有较大的差异，如何选择较为适用的传 感器，做到经济、合理。 (1) 额定压力范围 额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之 间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力 在该范围之内。 (2) 最大压力范围 最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力，且不引起输出特性永 久性改变。特别是半导体压力传感器，为提高线性和温度特性，一般都大幅度 减小额定压力范围。因此，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般 最大压力是额定压力最高值的 23 倍。 (3) 损坏压力 损坏压力是指能够加工在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的 最大压力。 (4) 线性度 线性度是指在工作压力范围内，传感器输出与压力之间直线关系的最大偏 离。 (5)温度范围 压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。补偿温度范围 是由于施加了温度补偿，精度进入额定范围内的温度范围。工作温度范围是保 证压力传感器能正常工作的温度范围。 2.2.8 电动机 定义：应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械。用于实现电能向机械能的 转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。 选择电动机的原则： comment 微微微微3: 希望有插图说明 13 （1）根据要拖动的机械功率决定电动机的功率。 （2）根据电动机的功率选择电源电压（大于 220kw要考虑用高压电动机）。 （3）根据机械设备和传动装置决定电动机的转速。 （4）根据工作环境和负载性质选择电动机的绝缘等级。 三相异步电动机转动的基本工作原理是： （1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。 （2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流； （3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，电 动机转子转动。 电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并 规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为 1（u1）、2（v1）、3（w1），下 排三个接线桩自左至右排列的编号为 6（w2）、4（u2）、5（v2），.将三相绕 组接成星形接法或三角形接法。 2.3智能 ic卡水表 智能 ic卡水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能 ic卡技 术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水 表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是一个很大的进步。 智能 ic卡水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水 量自动进行控制，并且自动完成阶梯水价的水费 计算，同时可以进行用水数据 存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过 ic卡进行，因而可以实现由工作 人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。ic 卡交易系统还具有交易 方便，计算准确，可利用银行进行结算的特点。 ic卡水表的基本功能:中国是个大国，各地供用水的情况差异较大。为了 满足全国不同地区，不同形式的供用水管理要求，智能 ic卡水表在功能考虑上 应当尽可能完善，并考虑功能可扩展的问题。而这个问题恰好是很多水司关心 不够的问题。这样，使本来功能可以很强大的智能 ic卡水表的优越性没有充分 发挥出来，使一些人认为采用智能 ic卡水表与一般的水表也没有什么大的不同。 其实，这两种表的区别是很大的。设计的好，智能 ic卡水表可以实现许多功能。 对于智能 ic卡水表，哪些功能是必备的呢，下面来做一个简要分析。 （1）从用户的角度看，智能 ic卡水表的使用应简单明了，一看就会。 实际上，智能 ic卡水表的使用也很简单，用户对智能 ic卡水表的使用就 是持卡交费购水和向水表中插入（或感应）一下 ic卡卡片。为了方便用户使用， 智能 ic卡水表的液晶显示屏应设置有多种提示符号，并具有人性化的提示功能,比 14 如友好的语音提示功能，有些水表已经具有了这样的功能，应考虑普遍采用。 另外，智能 ic 卡水表应当具有造型美观，美化家居的特点。 （2）从管理部门的角度看。ic 卡水表应当具备一些基本功能。 统计功能。最好是采用每个月进行一次统计的方案。比如，每个月的 最后一天，水表会将本月份的用水数据进行汇总并进行存储。当用户将 ic 卡插 入（或感应）水表时，这些数据会自动回写到 ic 卡卡片上并通过卡片回写到计 算机内。水表应当可以存储用户十年中每个月的用水量。这个功能对于供水部 门系统掌握用户用水的情况具有十分重要的意义。 欠费记录。当水表出现故障或其它意而外导致阀门在没有金额的情况 下还处于开启状态时，水表可进行欠费记录，包括用水量的增量记录和所欠水 费的增量记录。该记录也应当可以通过卡片回写到计算机上。但这个功能不是 必须的。 基础水量和超计划用水管理设定功能。某些自来水公司出于某种原因， 会提出基础水量的设置要求，该基础水量的含义为，当用户的用水量没有达到 基础水量时，按基础水量进行计量和收费。当超出基本水量，超出的水量可按 高于基础水量计价和收费。 一户一卡的功能。通过设立用户密码和用户校验码的方式实现一户一卡。 即一个水表只能使用一个用户专用卡，其它卡片无效。这对提高水表使用的安 全性具有帮助。 补卡功能。用户的卡片有丢失的可能性，遇到这样的情况时，可以进行 补。此时会发生两种可能性：一是卡片中没有金额时丢失，一是卡片中含有金 额时丢失，这两种情况都给予了考虑。补卡通过管理软件进行作业。 （3）从保护性和安全性角度看 阀门定时开闭功能。阀门定期开闭有利于阀门的长期正常工作。 防磁性干扰功能。磁性材料由于有成本低廉的特点，所以被广泛采用。 但磁性材料比较容易受干扰，因此应当加以考虑。智能 ic 卡水表在遇到磁性物 质干扰后，应会将阀门作关闭处理，关闭的时间和开启的时间可以根据需要进 行设定。当然也可以通过采用非磁性信号方式来解决这个问题。 卡座抗攻击保护功能。当有人将金属类具有破坏性的卡片插入卡座时， 应不会对水表的正常使用产生影响，包括电量消耗。 掉电自动保护数据功能。掉电后，数据依然可以被保存。当恢复供电后， 数据自动恢复。 欠电自动关闭系统的功能。当电池电压或电池容量掉到规定数值后，意 味着电池可能已经快没有电了，此时，水表应会自动将阀门关闭并使系统处于 comment 微微微微4: 希望有图说明 15 休眠状态，并显示相应信息和提示。 防拆卸功能。应在表体和接头管件上设置铅封口并可进行防伪铅封处理， 以防止随意拆卸水表的行为。 2.4自动化监控系统的开发 （1） 参数设置 本设计中用 fx2n三菱的 ppi编程电缆实现计算机与 cpu模块的通信。由于 使用串行通信接口，故双击工程浏览器的设备文件夹中的“com1”图标，在出 现的对话框中设置波特率为 19200bit/s，。选中“com1”后，双击右侧工作区 出现的“新建”图标，在出现的对话框的“plc”文件夹中选择三菱的 fx2n 系列，通信协议为 ppi，设置好单击“下一步”直至“完成”，这样在右侧会 出现刚生成的“新 i/o设备”图标，通信设置结束。 （2 ）监控系统 在本系统中，根据需要共开发了 5个界面，包括启动界面(包含系统所有菜 单)、系统运行主界面、历史和实时趋势曲线、数据报表、报警界面。为了加强 系统的安全性，系统还为不同的用户设置了相应的权限。通过主菜单界面可以 调用不同的界面，也可根据需要在系统运行主界面中改变压力给定。主界面实 时显示了当前时间，设定的水压值和当前水压值，系统的自动/手动运行情况， 四台水泵变频、转速、运行频率，各设备的故障报警. （3）管理自动化系统 水、电表远传自动收费系统：由于传统的入户抄表会带来扰民,读数不准 等问题,为了适应人们对居住舒适性及一体化物业管理的更高要求,近年来电子 水表、电子电表已开发出来, 水、电表的远程抄表系统也日趋成熟。水、电表 输出的脉冲信息由计数器读出储存,再通过网络传输到管理中心主机,管理中心 计算脉冲数量读出表水、电读数,并打印出来,同时还可以和银行联网,定期通过 银行系统托收,从而实现远程抄表与自动收费。 小区设备管理系统：通过住宅小区有关网络,管理中心可显示小区内主要 设备如水泵、水池水位、高低压开关、路灯等的运行状况,并可通过软件控制设 备,使设备运行于最经济合理模式中。当设备发生故障时,管理中心发出声光报 警并由值班人员通知维修人员处理现场事故。 家庭电气设备自动化控制系统：当前在智能化住宅中己经综合应用了微 电子、自动控制、无线遥控遥测技术,实现了对家电设备的智能化控制。它包括 户内集中控制和异地远程控制两种形式。户内集中控制是指利用集中控制盒或 无线遥控器的方式对家电设备进行集中控制。远程监控是指通过电脑、电话等 随时监视家中的电气设备的工作状态,进行操作。 16 comment 微微微微5: 补充简单的文字 叙述，并对图编号 17 3 大楼物业供水系统软件设计 3.1流程图 18 3.2 供水系统主电路设计及供水系统的元件选择 由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵，水泵的型号都为：j02- 41-4，4.0kw，1440 转/分，380v，8.4a。在设计主电路时水泵以电动机代替，图 中的 km 为接触器线圈，fr 为热继电器，主电路并设有短路过载保护。主电路如 下图 3-1 所示。本系统主要用到的元器件有：可编程序控制器 plc，水泵，以及 继电器，接触器等。plc 选用的是 fx2n-48mr,四台水泵选用 j02-41- 4，4.0kw，1440 转/分，380v，8.4a。如图 3-1 所示： 图 3-1 供水系统主电路设计 19 3.3 供水系统的 i/o 地址分配表 （1）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，还有四个水泵输出它的 i/o 地址分配表如下表 3-1 表 3-1 供水系统的 i/o 地址分配表 输入点 对应信号 输入点 对应信号 输出点 对应信号 x0 自动/手动切 换 x11 自动启动/停 止 y0 供水水泵 1 x1 手动启动泵 1 x12 低压开关 k1 y1 供水水泵 2 x2 手动停止泵 1 x14 高压开关 k3 y2 供水水泵 3 x3 手动启动泵 2 x15 泵 1 的过载保护 y3 供水水泵 4 x4 手动停止泵 2 x16 泵 2 的过载保护 x5 手动启动泵 3 x17 泵 3 的过载保护 x6 手动停止泵 3 x20 泵 4 的过载保护 x7 手动启动泵 4 x10 手动停止泵 4 comment 微微微微6: 不能放入标题中 20 3.4外部接线图如图 3-3所示： 图 3-3外部接线图 comment 微微微微7: 补充各段指令的 功能 23 3.5程序梯形图 32 32 3.6 指令表 0 ldi x0 1 cj p1 4 ld x000 5 cj p0 8 p0 9 ld x001 10 or m0 11 ani x002 12 out m0 13 ld x003 14 or m1 15 ani x004 16 out m1 17 ld x005 18 or m2 19 ani x006 20 out m2 21 ld x007 22 or m3 23 ani x010 24 out m3 25 ld m8000 26 cj p2 29 p1 24 30 ld x011 31 ani x000 32 out m4 33 ld x012 34 and m4 35 ani x013 36 ani t0 37 out t0 k300 40 ld x014 41 and m4 42 ani x013 43 ani t1 44 out t1 k300 47 ldi m20 48 ani m21 49 ani m22 50 ani m23 51 set m20 52 ldp t0 54 mps 55 and m20 56 and m21 57 and m22 58 and m23 59 cj p2 62 mrd 63 and m20 64 and m21 65 and m22 66 ani m23 67 set m23 68 set m26 69 mrd 70 and m23 71 and m20 72 and m21 73 ani m22 74 set m22 75 set m27 76 mrd 77 and m22 78 and m23 79 and m20 80 ani m21 81 set m21 82 set m28 83 mrd 84 and m21 85 and m22 86 and m23 87 ani m20 88 set m20 89 set m29 90 mrd 91 and m20 92 and m21 93 and m22 94 and m23 95 set m22 96 mrd 97 and m21 98 and m22 25 99 ani m23 100 ani m20 101 set m23 102 mrd 103 and m22 104 and m23 105 ani m20 106 ani m21 107 set m20 108 mrd 109 and m23 110 and m20 111 ani m21 112 ani m22 113 sset m21 114 mrd 115 and m20 116 ani m21 117 ani m22 118 ani m23 119 set m21 120 mrd 121 and m21 122 ani m22 123 ani m23 124 ani m20 125 set m22 126 mrd 127 and m22 128 ani m23 129 ani m20 130 ani m21 131 set m23 132 mpp 133 and m23 134 ani m20 135 ani m21 136 ani m22 137 set m20 138 ldp t1 140 mps 141 and m20 142 ani m21 143 ani m22 144 ani m23 145 cj p2 148 mrd 149 and m21 150 ani m22 151 ani m23 152 ani m20 153 cj p2 156 mrd 157 and m22 158 ani m23 159 ani m20 160 ani m21 161 cj p2 164 mrd 165 and m23 166 ani m20 167 ani m21 26 168 ani m22 169 cj p2 172 mrd 173 and m20 174 and m21 175 ani m22 176 ani m23 177 rst m20 178 mrd 179 and m21 180 and m22 181 ani m23 182 ani m20 183 rst m21 184 mrd 185 and m22 186 and m23 187 ani m20 188 ani m21 189 rst m22 190 mrd 191 and m23 192 and m20 193 ani m21 194 ani m22 195 rst m23 196 mrd 197 and m20 198 and m21 199 and m22 200 ani m23 201 rst m20 202 mrd 203 and m21 204 and m22 205 and m23 206 ani m20 207 rst m21 208 mrd 209 and m22 210 and m23 211 and m20 212 ani m21 213 rst m22 214 mrd 215 and m23 216 and m20 217 and m21 218 ani m22 219 rst m23 220 mrd 221 and m20 222 and m21 223 and m22 224 and m23 225 and m26 226 rst m20 227 rst m26 228 mrd 229 and m20 230 and m21 231 and m22 27 232 and m23 233 and m27 234 rst m23 235 rst m27 236 mrd 237 and m20 238 and m21 239 and m22 240 and m23 241 and m28 242 rst m22 243 rst m28 244 mpp 245 and m20 246 and m21 247 and m22 248 and m23 249 and m29 250 rst m21 251 rst m29 252 p2 253 ld m0 254 or m20 255 anix015 256 outy000 257 ld m1 258 or m21 259 anix016 260 outy001 261 ld m2 262 or m22 263 anix017 264 outy002 265 ld m3 266 or m23 267 anix020 268 outy003 269 end 3.7 系统的控制要求 本次设计是通过 plc 可编程控制器电脑的联网实现远程控制，在控制过程 中将市政供过来的水送给用户，系统中远程控制控制着各个供水环节。首先在 供水的过程中你要保证水的温度，在这里给系统的供水管道中加上温度传感器， 用来测量水的温度，因为设计中要求水温控制在 6.5 度，所以应该将温度传感 器中的温度设置适当，这样一来当水温达不到参数要求时，系统就会进入一个 很好的调节水温的状态，从而解决水温问题。当