基于plc工业水循环电控系统设计毕业论文

西安航空职业技术学院 毕业设计论文 摘要 随着工业的发展，人们越来越重视科学、稳定以及环保的生产生活方式；上述生产方式有赖于生产机器的稳定高效的运行，高效的运行可以利用一定的技术手段对设备进行改造达到目的，相应的，由于高效的生产方式，能量消耗的增加必然造成设备热能的散失加剧，这些热能使得设备的内部部件老化程度加快甚至故障，那么相应的冷却系统也就应运而生了。水冷以其卓越的散热效果以及其经济性而倍受青睐，但是在水资源日益缺乏的今天，一次性的水冷无论从它的环保性以及其花费来说都不是好的选择，那么，一个经济高效的水循环系统就满足上述要求。 工业水冷系统，不仅安全实用，而且水的吸热量大，被广泛应用于工业生产现场；在国家越来越重视可持续性发展的今天，循环水的应用不仅仅令工厂节约了大量的成本，而且在发展与环境方面做到了协调平衡的作用，减少了资源的浪费，降低了污染。传统的水循环控制系统不仅设计安装复杂，更重要的是由于设备的老化速度快，可靠性较差，抗干扰能力不强，靠继电器线圈控制的回路检修不便，浪费了宝贵的生产时间。近年来流行的PLC控制回路解决了上述问题，不论从设计安装及可靠性，还是抗干扰性都优于传统的控制系统。本文提出了一个基于PLC的工业水循环的电控系统的解决方案，详细介绍了PLC发展及其特点，工艺流程的设计及其软件的设计。关键词：水循环 电气控制 PLC 12Abstract : Industral cooling system whose core is water is used in industral production because of its quatity of absorption of heats,safety and function.Nowadays The People Repubilic of China gives high weight to sustainable development,Cycle Water has its superiority not only on the economy but also on the balance of development and enviroment.It reduces the wasting of the resources and pollution. The traditional cycle water control system is too complex to design and install,furthermore,The equipments have to renew because of their velocity of aging,sometimes the reliable is not on the level,dealing with the interference is the same.Not the last but the least,we must take time on repairing the control system basing on relays.Recently,the control system with PLC sovled the problem,not only on the design,installation,reliable but also on dealing with the interference are superior to the traditional one.This paper proposes a project to design the electrical control of industrial cooling system base on cycle water with PLC.The paper includes introduce of PLC,technology and program design described in detail.Keywords:Industrial cycle water Electrical control PLC 目录1绪论11.1 PLC的概述21.2 PLC的产生和发展21.3 PLC的特点和应用技术41.4 传统控制电路与PLC控制电路的比较62硬件图设计72.1工业水循环的一般流程概述72.2工艺流程要求72.3 主电路的设计82.3.1 主电路概述92.3.2主电路器件参数设定102.4 控制检测电路的设计132.4.1检测电路概述132.4.2检测电路元件参数设定142.4.3 PLC电路的设计及端口分配152.5 电气柜及控制台的安装接线183程序设计193.1 PLC程序设计及其梯形图193.1.1 水泵及冷却塔风机运行193.1.2 潜水泵的运行193.1.3 报警系统的运行203.2 PLC程序代码213.3 程序运行过程描述213.3.1 水泵及冷却塔风机程序描述233.3.2 集水坑潜水泵的程序叙述243.3.3 报警系统程序叙述25结束语28谢辞29参考文献3031绪论1.1PLC的概述 PLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为最重要、最普及、应用场合的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CADCAM）之一。可编程序控制其定义如下:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储运算、顺序控制、定时、计数和算术运算、等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。定义强调了PLC应用于工业环境，必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和广阔的应用范围，这是区别于一般微机控制系统的重要特征。同时，也强调了PLC用软件方式实现的“可编程”与传统控制装置中通过硬件或硬接线的变更来改变程序有本质区别。1.2 PLC的产生和发展在可编程序控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是传统的电气控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。从1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的要求，研制成功了世界上第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果，从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程序控制器仅有逻辑运算、定时、计数等功能，只是用来取代传统的继电器，通常称为可编程序控制器（Prongrammable Logic Controller）.随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速的发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理和联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。自从第一台PLC研制出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。目前，世界上有200多家PLC厂家，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲和日本等三个流派产品。各流派PLC都各具特色，如日本主要发展中小型PLC，其小型PLC性能先进，结构紧凑，价格便宜，在国际市场上占有重要地位。世界上著名的PLC生产厂家主要有美国A-B公司，GE公司，日本的三菱电动机公司，欧姆龙公司，德国的AEG公司、西门子公司，法国的TE公司等。从近年的统计数据看，在世界范围内PLC产品的产量、销量、用量高居工业控制装置榜首，而且市场需求量一直以每年15%的比率上升。PLC已成为工业自动化控制领域中占主导的控制装置。51.3 PLC的特点和应用技术 1）PLC的特点 PLC技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，主要是因为它具有许多独特的优点。它较好的解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。主要有以下特点：(1)可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强是PLC最重要的特点之一。PLC的平均无故障时间可达几十万个小时，之所以有这么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和软件的抗干扰措施：硬件方面 I/O通道采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从而消除或抑制高频干扰；对PLC等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块设置了连锁保护、自诊断电路等。软件方面 PLC采用的是扫描工作方式，减少了由于外界环境干扰引起故障；在PLC系统程序中设有故障检测和自诊断程序，能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由外界干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦外界环境正常后，便可恢复到故障前的状态，继续原来的工作。 （2）编程简单、使用方便目前，大多数的PLC采用的编程语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，形象、直观，不需要掌握计算机知识，很容易让广大工程技术人员掌握。 （3）功能完善、通用性强现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网等许多功能。同时，由于PLC产品的系列化、模块化，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。 （4）设计安装简单、维护方便由于PLC是用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且PLC具有很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上的指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。 （5）体积小、重量轻、能耗低由于PLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备。2）PLC的应用领域目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩展。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面： （1）开关量逻辑控制利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。 （2）运动控制大多数PLC都有拖动步进机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。 （3）过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理以及闭环位置控制和速度控制等方面。 （4）数据处理和通信联网现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，如计算机数值控制设备。PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与其他智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化系统发展的需要。1.4 传统控制电路与PLC控制电路的比较在传统的工业水循环系统中，系统的控制主要是以继电器为主的控制电路来达到目的,然而,传统的控制电路有着不可抗拒的不利因素，从继电器的材料来看，继电器的触点表面是由一层氧化层镀在上面，通常为银制，长期的碰撞和电弧温度的灼烧熔化导致时常要去检修并伴随着短路停机的发生，安全性和抗干扰性较差；同时，继电器一旦用得太多，必然伴随着导线线路的连接增加，检查起来十分不便，并且导线的发热导致电流的不稳定，对需要精确控制的系统带来了很大的不便。由于PLC的引入使得上述的情况得以解决，通过端口的设置及编程使得继电器为主所构成的控制回路可以以编程的形式得以解决，操作较为容易，除主电路外，只需要部分的检测和控制电路就可以达到控制目的，且软件自身拥有的辅助继电器数量不受限制，体积较小安装方便，方便易行，检修容易，抗干扰能力优于传统控制电路，是工厂自动控制的发展趋势和方向。2硬件图设计2.1工业水循环的一般流程概述工业水循环系统中一般有一组水泵作为水循环的动力来源，通过叶片等把储水池里的水打入水管，对要冷却的机器进行降温，降温过后的高温水在厂房上的冷却塔上通过电机带动叶片进行降温，最后把降温后的水排入储水池，循环使用，储水池有一个进水管和一个出水管，进水是温度低的自然水，出水管排放储水池的水。工业水循环示意图如图2-1所示。图2-1 工业水循环示意图2.2工艺流程要求 根据论文要求一铝合金压铸厂拥有250kW晶闸管中频熔炼电炉两台及4001600t铝合金压铸机数台，这些设备都要用水冷却，要求冷却水压力不应低于0.25Mpa，温度不宜高于35,为此配置一套循环水系统，3台离心式水泵流量Q=50m3/h,扬程H=32m,电动机功率PN=7.5kW，用水量最大时开两台水泵就可满足生产要求，这样可以在有1台水泵损坏需要修理时仍然能满负荷生产；100m3/h玻璃钢冷却水塔1座，其冷却风机的功率为3kW，夏季在风机运转时可使从设备返回的循环水温度下降35；冷却水塔下面的储水池约50m3。水泵出口至生产车间的供水总管上除装设就地显示的数字式压力表外，还装了00.6Mpa压力传感器及pt100铂热电阻等，它们的数字控制仪安装在电气控制柜上，当循环水的供水压力低于0.25Mpa或温度达到35以上时，发出报警信号，提示值班人员及时进行处理。循环水系统设备的电气控制柜装在水泵房内，用户还要求在生产车间也能对这些设备进行操作，为此在车间里也安装了一只操作箱。由于储水池和水泵房均在室外地下，平时无人职守，为防止水泵房内积水过多，在泵房一角设置了长宽深为0.6m0.6m0.8m的集水坑，在控制柜上有指示灯及开关等，可以手动或自动启、停潜水泵，将坑内积水排出。系统采用温度、压力数字显示控制仪表各一套，温度仪表设置上限报警，压力仪表设置下限报警，系统用一个报警铃和各一个显示灯作为报警系统。报警器应装在维修人员的值班地点。储水池由池子和注水管道及出水管道构成，注水管道上设一浮球阀，当水位低于水位时注入水，当水位过高时关闭阀门，防止水位过高造成资源浪费。出水管道有一个阀门，当水温过高时避免停机做紧急使用，使水池的热水排放到下水道，水位下降，入水管道的阀门打开补充温度较低的自来水；由于两个阀门不为电控故没在设计图中画出。2.3 主电路的设计主电路的构成主要是被控制的电机组件，任务是通过控制电路的作用完成预定的目标，主电路设计的好坏直接关系到整个系统的功能是否完整，所需要的动力是否充足，反应是否灵敏等。2.3.1 主电路概述 主电路由工业三相交流380V电源构成主线路，M1，M2，M3为型号一样的离心式水泵，流量Q=50m3/h，扬程H=32m，电动机功率PN=7.5kW，M4为一台功率为3kW的电机作为冷却塔风机电机，M5为潜水泵电机，在主线路和各个支线路上设置组合开关,熔断器和热继电器作为过热过载保护，保护电机和线路安全，同时安装接触器，其线圈连在PLC上控制开机，由于所有电机为交流异步电机且功率小于等于7.5 kW且无特殊停车要求，所以选择直接启动，自由停车。 工业水循环主电路图如图2-2所示。 图2-2 工业水循环主电路图 工业水循环控制电路图如图2-3所示。 图2-3 工业水循环控制电路图2.3.2主电路器件参数设定主电路的器件参数确定如下：1）电机的选择3个水泵电功率为PN=7.5kW查表可知使用Y-132S2-2系列的三项异步电机，PN=7.5kW，额定转速NN =2900r/min，额定电压UN=380V，三角形接法，额定电流IN =15A，额定效率=86.2%，功率因数cos=0.88。电机M4的电功率为PN=3kW，电机M5同样选择电功率PN =3kW。查表可知所选用的电机为Y-1328-6系列的三项异步电机，PN =3kW额定转速NN =960r/min，额定电压UN=380V，三角形接法，额定电流IN =7.2A，额定效率=83%，功率因数cos=0.76。由于全部电机都是小容量电机。在一般电网容量下，7.5kW的电机都可以认为是小容量电机，我们对与一切kW (2.1) 的笼型异步电机一般都可以采用全压启动。2）熔断器的选择对于一台电动机的负载的短路保护： (2.2)上式的系数视负载性质和启动方式不同而选取；对轻载启动、启动次数少，时间短或降压启动，取小值；对重载启动、启动频繁、启动时间长或全压启动时，取大值。对于多台电动机的短路保护： (2.3)熔断器选用时其电流应大于熔体的额定电流。故M1，M2，M3的支路熔断器电流=2.5=2.515=37.5A所以选择的熔断器型号为RL1，额定电压为交流380V，熔断器额定电流为60A，熔体额定电流为40A的有填充料封闭螺栓式熔断器。同理M4，M5的支路熔断器电流=2.5=2.57.2=18A所以选择的熔断器型号为RL2，额定电压为交流380V，熔断器额定电流为25A，熔体额定电流为20A的有填充料封闭螺栓式熔断器。主电路总的熔断器的选定电流=2.5+其余电动机的计算负荷电流=2.515+15+15+7.2+7.2=81.9A所以选择的熔断器型号为RL1，额定电压为交流380V，熔断器额定电流为100A，熔体额定电流为100A的有填充料封闭螺栓式熔断器。3）刀开关的选择由于电流比较小，所以选一般的刀开关HD17系列刀形隔离器，额定通断电流200A，额定电压380V，3极。4）热继电器的选择热继电器的额定电流应略大于电动机的额定电流。所以所选择的热继电器FR1，FR2，FR3的额定电流应该大于电动机M1，M2，M3的电流值即15A。所以FR1，FR2，FR3的型号选为JR16系列，额定电压为380V额定电流为20A的热继电器。同理FR4，FR5的额定电流应该大于电动机M4，M5的额定电流即7.2A。所以FR4，FR5的型号选为JR15系列，额定电压为380V额定电流为10A的热继电器。5）接触器的选择一般情况下，接触器的主触点的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流，计算公式： （2.4）式中：主触点的额定电流：经验常数，一般取11.4；：被控电动机额定功率；：被控电机额定电压；所以M1，M2，M3接触器的额定电流计算： =19.7AM4,M5接触器额定电流计算： =7.9A 接触器额定电压的主要根据主触点所控制的负载电路的额定电压来确定，所以此次接触器的额定电压应该选用额定电压380V以上。为了保证安全，一般接触器的线圈电压均选用较低的电压，如110V，127V，由控制变压器供电。但如果控制电路简单，所用的接触器较少，为了省去变压器，可选用380V，220V电压。综上，我们选用的接触器应该为：3TB43型号，规定发热电流35A，380V额定工作电流22A，可控电动机功率为11kW的交流接触器3个。3TB40型号，规定发热电流22A，380V额定工作电流9A，可控电动机功率为4kW的交流接触器2个。2.4 控制检测电路的设计在一个控制系统中，检测控制电路是对系统所要求的环境参数进行检测并对其发生的状况发出相应信号，提示工作人员及时进行处理。本论文的检测电路主要作用是用来检测水温、水压和潜水泵房的水位，由于潜水泵水位检测和处理方式在PLC程序内实现，由开关SQ1，SQ2完成检测，结构简单，所以这里主要讲的是水温水压的检测，而控制电路的作用主要由PLC来实现，一个控制系统的检测系统的好坏，直接关系到系统的精度和准度。2.4.1检测电路概述控制电路电源来自主电路其中2相由变压器转换而成，内接一个电源灯泡安装于控制台上以便观察控制检测电路是否通电，当主电路电机运行之时，相应的接触器带动显示仪表开始工作，面板分别都装在控制台上便于观察，仪表WP1上装一热电阻和一电流继电器KA1,当水管内的温度达到指定温度时，线圈得电，使得相应的触点动作，仪表WP2上装有一压力传感器和电流继电器KA2，当水管内压力小于预定点时线圈得电，相应触点动作。工业水循环控制检测电路图如图2-3所示。 图2-3 工业水循环控制检测电路2.4.2检测电路元件参数设定参数设定如下：1）变压器的选择显然，我们选的变压器为380：220的变压器，我们选的变压器为输入380v，输出220v的变压器。所以K的取值为：K=380/220=1.7 (2.5)2）仪表型号为 ES6/A-HRTA1B0E 并具备调教、数字滤波功能，输入信号类型：万能输入，通过设定选择；适用于电压、电流、热电阻、热电偶信号，电源为220V AC功耗小于7VA。输入信号包括：热电阻（Pt100、Pt1000），测温范围为： -200.00 500.00；热电偶（K、S、E、T），分辨力为0.1；直流电流；直流电压；直流mV。电流输出（420）mA、（010）mA或（020）mA。3）电流继电器这里的继电器的电流根据仪表输出的电流选择参数，我们选择型号为D10系列的继电器，即到了我们所设定的电流10mA左右,继电器就动作，具体调试中根据不同情况调整。技术要求为，动作电流的平均误差不应该大于5%，继电器的额定电压为220V交流或以上。4）热电阻及传感器的选择根据论文要求，热电阻选择为Pt100的热电偶，传感器选择为FD81151DR/3051DR微差压变送器，测量范围为差压0-1.5kPa5）指示灯的选择无特殊要求，选用AD1-30/31额定电压为220V，电源种类为AC50HZ，灯头型号为XZ8-1W E10/13，颜色为无色透明指示灯。2.4.3 PLC电路的设计及端口分配 这里我选用：Siemens PLC|EM22324VDC数字量组合模块，32输入/32个继电器输出产品品牌：西门子； 产品分类：PLC ； 产品系列：S7-200 S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力以及丰富的扩展模块。 PLC控制线路接线图如图2-4所示。 图2-4 PLC控制线路接线图扩展模块接线图如图2-5所示。 图2-5 PLC扩展模块接线图PLC端口分配表如表2-1所示。表2-1 PLC端口分配表元件端口安装位置作用描述SB11I0.0控制台控制台停止M1按钮SB21I0.1水泵房水泵房停止M1按钮SB12I0.2控制台控制台启动M1按钮SB22I0.3水泵房水泵房启动M1按钮FR1I0.4电气柜M1热继电器触点SB13I0.5控制台控制台停止M2按钮SB23I0.6水泵房水泵房停止M2按钮SB14I0.7控制台控制台启动M2按钮SB24I1.0水泵房水泵房启动M2按钮FR2I1.1电气柜M2热继电器触点SB15I1.2控制台控制台停止M3按钮SB25I1.3水泵房水泵房停止M3按钮SB16I1.4控制台控制台启动M3按钮SB26I1.5水泵房水泵房启动M3按钮FR3I1.6电气柜M3热继电器触点SB17I1.7控制台控制台停止M4按钮SB27I2.0水泵房水泵房停止M4按钮SB18I2.1控制台控制台启动M4按钮SB28I2.2水泵房水泵房启动M4按钮FR4I2.3电气柜M4热继电器触点SQ1I2.4集水坑上限水位浮球开关SQ2I2.5集水坑下限水位浮球开关SB19I2.6控制台控制M5停止按钮SB20I2.7控制台控制M5启动按钮FR5I3.0电气柜M5热继电器触点SB29I3.1控制台温度压力报警系统实验按钮SB30I3.2控制台温度压力报警系统消音按纽KA1I3.3电气柜水温报警系统线圈触点KA2I3.4电气柜水压报警系统线圈触点SAI3.5控制台潜水泵自动派水挡位SAI3.6控制台潜水泵手动排水挡位HL11Q0.0控制台M1运行指示灯HL21Q0.1水泵房M1运行指示灯HL12Q0.2控制台M2运行指示灯HL22Q0.3水泵房M2运行指示灯HL13Q0.4控制台M3运行指示灯HL23Q0.5水泵房M3运行指示灯HL14Q0.6控制台M4运行指示灯 端口分配表如表2-2所示。 表2-2 端口分配表元件端口安装位置作用描述HL24Q0.7水泵房M4运行指示灯HL16Q1.0控制台集水坑上限水位指示灯HL17Q1.1控制台集水坑下限水位指示灯KM1Q1.2电气柜线圈，得电控制相应触点动作KM2Q1.3电气柜同上KM3Q1.4电气柜同上KM4Q1.5电气柜同上KM5Q1.6电气柜同上HL15Q1.7控制台潜水泵运行指示灯HL1Q2.0控制台水温超标指示灯HL2Q2.1控制台水压低指示灯HAQ2.2控制台水温水压报警2.5 电气柜及控制台的安装接线电气柜与控制台的安排是否合理有利于工作的高效率展开，由于图片内容比较复杂，这里只列举控制台的接线图和布置图。电器元件的布置应该满足以下原则：（1）体积大的和较重的元件应安装在电器板的下面，发热元件应安装在电器板的上面；（2）强电与弱电分开应注意弱电屏蔽，防止外界干扰；（3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低；（4）电器元件的布置应考虑整齐、美观；（5）各种电器元件的布置不宜过密，要有一定的间距。在安装接线的时候就要严格按照画的位置和数字进行相应的接线，务必避免错误的接线，造成短路或者器件的不正常运行。3程序设计3.1 PLC程序设计及其梯形图梯形图作为PLC程序的一个描述形式，有直观，适合电气工程领域的人识别的特点，所以程序的叙述由下面的梯形图开始，先给读者一个直观的印象。3.1.1 水泵及冷却塔风机运行因为运行机制一致，所以水泵和冷却塔风机的程序基本一致，其运行机制为按下相应的启动按钮后控制电机的接触器线圈得电，电机开始运行，当停止按钮按下时，相应的线圈失电，电机停车。水泵M1梯形图如图3-1所示。 图 3-1 水泵M1梯形图3.1.2 潜水泵的运行潜水泵由于分自动控制和手动控制，所以，首先它就要有个控制按钮SA使得它可以在两者之间切换，当它自动运行之时要求当上限水位到达的时候自动启动水泵，即和上述电机一样令管理这个泵的接触器线圈得电，相应的触点得电使电机工作进行排水，同时控制台的指示灯给工作人员相应的信息；同理，手动运行时，要求同一般水泵一样正常控制电机工作。潜水泵M5梯形图如图3-2所示。 图3-2 潜水泵M5梯形图3.1.3 报警系统的运行报警系统的运行机制是当水温水压达到预定值时，控制显示仪表发出电流信号使得相应的继电器线圈得电，相应继电器触点动作使得其控制的警报显示灯发光且发出警报，使工作人员能够快速地得到信息，及时处理。报警系统梯形图如图3-3所示。 图3-3 报警系统梯形图3.2程序运行过程描述特别说明，由于设计方便需要，部份停止按钮的实际设计为常闭，故程序里的代表停止的语句为常开。3.3水泵及冷却塔风机程序描述M1的运作：当按下SB12或者SB22的时候，PLC对应的I0.2或I0.3得电闭合，PLC内部辅助继电器线圈M1得电，支路M1常开触点得电闭合，形成一个自锁状态，M1线圈一直得电。语句第二句由于线圈M1得电，对应的常开触点M1一直闭合，输出Q0.0，Q0.1，Q1.2，即对应的HL11，HL21，KM1得电，这时控制台的HL11，HL21发光，接触器线圈KM1得电，主电路的触点得电闭合，电机M1得电运行，控制检测电路的触点闭合，使仪表开始工作，开始测量水温水压。当按下SB11或者SB21的时候，PLC对应的I0.0或I0.1失电，原来闭合的10.0或I0.1变断开，辅助继电器M1线圈失电，同时程序向下扫描，对应的M1触点恢复原状，Q0.0，Q0.1，Q1.2终止输出，即对应的HL11，HL21，KM1 失电，这时控制台HL11，HL21熄灭，接触器线圈KM1失电，主电路的KM1触点失电断开，电机失电开始停止，控制检测电路的MK1触点断开，M1这一路的仪表通路断开，具体见控制检测电路电路图。当电机M1过热的时候，主电路的热继电器FR1动作，对应的触点动作，PLC对应的I0.4动作，即闭合变断开，对应的辅助继电器M1失电，输出Q0.0，Q0.1，Q1.2终止，HL11，HL21，KM1失电，控制台显示灯熄灭，电机停止，控制电路M1一路的仪表通路断开。M2的运作：当按下SB14或者SB24的时候，PLC对应的I0.7或I1.0得电闭合，PLC内部辅助继电器线圈M2得电，支路M2常开辅助触点得电闭合，形成一个自锁状态，M2线圈一直得电。语句第四句由于辅助继电器线圈M2得电，对应的常开辅助触点M2一直闭合，输出Q0.2，Q0.3，Q1.3，即对应的HL12，HL22，KM2得电，这时控制台的HL12，HL22发光，接触器线圈KM2得电，主电路的触点得电闭合，电机M2得电运行，控制检测电路的KM2触点闭合，使仪表开始工作，开始测量水温水压。当按下SB13或者SB23的时候，PLC对应的I0.5或I0.6失电，原来闭合的I0.5或I0.6变断开，辅助继电器M2线圈失电，同时程序向下扫描，对应的M2辅助触点恢复原状，Q0.2，Q0.3，Q1.3终止输出，即对应的HL12，HL22，KM2 失电，这时控制台HL12，HL22熄灭，继电器线圈KM2失电，主电路的触点KM2失电断开，电机失电开始停止，控制检测电路的触点KM2断开，M2这一路的仪表通路断开，具体见控制检测电路电路图。当电机M2过热的时候，主电路的热继电器FR2动作，对应的触点动作，PLC对应的I1.3动作，即闭合变断开，对应的辅助继电器M2失电，Q0.2，Q0.3，Q1.3终止输出，HL12，HL22，KM2失电，控制台显示灯熄灭，电机停止，控制检测电路M2一路的仪表通路断开。M3，M4运行机理与M1，M2相同，程序类似.3.3.1集水坑潜水泵的程序叙述程序中I2.4，I2.5分别对应上限水位浮球开关和下限水位浮球开关，当水位达到下限时候浮球开关的浮球浮起，开关接通线路，I2.5闭合，辅助继电器线圈M0.6得电；当水位达到上限的时候浮球开关的浮球浮起，开关接通线路，I2.4闭合，辅助继电器线圈M0.5得电。若线圈M0.5得电，即水位达到了上限开关的时候，输出一个Q1.0，对应的HL16得电，即上限水位显示灯发光，同样的，若线圈M0.6得电，即水位达到了下限水位开关的时候，输出一个Q1.1，对应的HL17得电，即下限水位开关得电发光。自动控制排水开关开启时，当水位达到了上限水位（此时肯定超过下限水位），线圈M0.5，线圈M0.6同时得电，线圈M0.7接通得电这时M0.7触点得电形成自锁，由于SA在自动挡位，即I3.5对应动作为闭合，程序中M0.7，I3.5对应的一路全部闭合，输出Q1.6，Q1.7，即接触器KM5线圈得电带动相应触点动作，M0.5开始运行排水，并同时排水指示灯发光。当水位排到下限水位以下时，浮球开关对应的I2.5失电，回到初始状态，即常开，此时线圈M0.6失电，相应的触点还原，此时M7线圈失电，相应的触点还原，M0.7，I3.5对应的一路断开，Q1.6，Q1.7停止输出，即排水结束，指示灯熄灭。若电机M0.5过热，热继电器FR5动作，对应触点FR5断开，即与PLC对应I3.0断开M0.7失电，Q1.6，Q1.7停止输出，M0.5停止工作，指示灯熄灭。手动控制排水开关开启之时，即SA在手动挡位时，与PLC对应的I3.6闭合，若要排水按下SB20，与PLC对应的I2.7动作，线圈M1.0得电，对应的M1.0辅助触点动作，形成自锁，由于程序中M1.0，I3.6全部闭合，此时输出Q1.6，Q1.7，电机M0.5开始工作同时指示灯亮。若要停止电机M5，按下SB19，此时与PLC对应的I2.6动作由闭合到断开，此时，线圈M1.0失电，对应的触点M8与I3.6连接的一路断开，输出Q1.6，Q1.7停止，电机M0.5停止工作同时指示灯熄灭。若电机M0.5过热，热继电器FR5动作，对应触点FR5断开，即PLC对应的I3.0断开，线圈M1.0失电，对应的触点M1.0与I3.6连接的一路断开，输出Q1.6，Q1.7停止，电机M0.5停止工作同时指示灯熄灭。3.3.2 报警系统程序叙述实验开关：当实验开关SB29一直按下时，对应的I3.1得电动作闭合，输出Q2.0,Q2.1,Q2.2，即此时HL1，HL2，HA动作，水温，水压显示灯亮，报警铃声响，松开SB29后，I3.1还原，输出停止。正式启用：当水温达到预定的值时，电流继电器KA1的线圈得电同时触点动作，此时触点KA1对应的I3.3动作，辅助继电器线圈M1.1得电同时输出Q2.0，即水温显示灯亮，同理，当水压达到预定值时候，电流继电器KA2的线圈得电同时触点动作，此时触点对应的I3.4动作，辅助继电器线圈M1.2得电同时输出Q2.1，即水压显示灯亮。一旦辅助继电器M1.1，M1.2的线圈得电，其对应的辅助触点得电，常开辅助触点M1.1，M1.2只要有一个闭合，辅助继电器M1.3线圈得电。辅助继电器M1.3的线圈得电以后，M1.3辅助常开触点闭合，输出Q2.2，对应HA得电警报响起。若在警报响起时候想关闭铃声，按下消音按钮SB30，此时I3.2得电动作，辅助继电器线圈M1.4得电，支路的辅助触点动作形成自锁，常闭的触点断开，Q2.2终止输出，警报消失。一旦问题解决，即电流继电器KA1，KA2的线圈失电，其触点从闭合到断开，I3.3，I3.4恢复常态，辅助继电器线圈M1.0，M1.2失电，相应的触点恢复常态，辅助继电器M1.3的线圈失电，相应触点恢复原状，辅助继电器M1.4线圈失电，自锁消失。3.3.3电器元件明细表电器元件明细表如表3-1所示。 表3-1 电器元件明细表名称型号规格数量M1,M2,M3三相异步电机Y-132S2-27.5kW 380V 15A 2900r/min3M4,M5三相异步电机Y-1328-63kW 380V 7.2A 960r/min2FU1，FU2FU3熔断器RL1380V，额定电流为60A，熔体额定电流为40A3FU4，FU5熔断器RL2380V，额定电流为25A，熔体额定电流为20A2FU熔断器RL1380V，额定电流为100A，熔体额定电流为100A1QS QS1 QS2 QS3 QS4 QS5刀开关HD17三极，380V，200A6FR1，FR2FR3热继电器JR16380V，20A3FR4，FR5热继电器JR15380V，10A2KM1，KM2KM3接触器3TB43规定发热电流35A，380V额定工作电流22A，可控电动机功率为11kW3KM4，KM5接触器3TB40规定发热电流22A，380V额定工作电流9A，可控电动机功率为4kW2T电源变压器变比1.71TR热电阻Pt1001B压力传感器FD81151DR/3051D测量范围为差压0-1.5kPa1符号名称型号规格数量KA1,KA2电流继电器D10继电器电流10mA2HA电铃虹润HR-WP-X-II电源电压220V AC 报警电流大于等于0.1mA1SB11,SB21,SB13,SB23,SB15,SB25,SB17,SB27,SB19按钮LA25额定电流4.5A，额定电压交流220V，常闭,红色9SB12,SB22,SB14,SB24,SB16,SB26,SB18,SB28,SB20,SB29,SB30按钮LA25额定电流4.5A，额定电压交流220V，常开,绿色11HL指示灯AD1-30/31额定电压为220V，电源种类为AC50HZ，灯头型号为XZ8-1W E10/13，颜色为无色透明指示灯14SA万能转换开关LW21PLCPLCFX0N-60MR-001220V交流电源继电器输出，输入点数36，输出点数241WP1成都怡腾自动化ES6数显仪ES6/A-HRTA1B0E电源为220V，万能输入1WP2成都怡腾自动化ES6数显仪ES6/A-HRTA1B0I电源为220V，万能输入1 结束语论文是在张老师的指导下，提出了设计任务和技术要求，力争使其具有高性能和广阔的扩展空间，从而满足市场的需要。本论文的知识在近几年的电气设计运用广泛，就如同论文介绍一样PLC的使用使得工业控制更加方便快捷，经济有效且精确度高，抗干扰能力强，在市场上有这极大的商业价值，在技术上有极大的发展潜力。在设计本论文时，我从要求入手，明确设计目的，进行主电路，控制检测电路，PLC控制回路设计以及PLC的控制端口分配设计和程序编辑，体验并了解了一个工厂在设计一个电气系统所要走的一个完整的过程。本次毕业设计涉及的知识范围较广，涉及电机的基本原理，工厂电气控制，传感器的应用，PLC基础原理以及自身的查表等实践能力的运用，我对此印象深刻，受益非浅。这次实践的意义也重大，不论从今后的学习以及工作对我有着巨大的鼓舞和激励作用，使我进一步有了发现问题解决问题的途径和方法，对以后面临的问题有相当大的参考作用。由于我的经验有限，部分之处不是太过完善，比如进水和出水口的设计为了成本只用了浮球阀去控制，要达到精密的控制可以用电磁阀去控制阀门的开关，所以还需要再接再厉，不妥之处望老师，同学们指出。 谢辞在整个毕业设计中我得到了张桂金老师的热心指导和同学的帮助，使我不论从知识的巩固还是实践的能力上都有了本质上的提高，可以这么说，没有