课程设计物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

1、 课 程 设 计 （报 告）设 计 题 目： 物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试 学 院 名 称： 电子与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气122班 姓 名： XXX 学号： XXXXXXXXXXXX 指 导 教 师： XXXXXX 起讫时间： 2015.1.122015.1.16目录一、绪论·······················

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3、·············································-1- 1.1、物业供水系统的应用现简介·

4、3;·················································

5、3;·················-1- 1.2、物业供水系统主要实现功能·····························&#

6、183;·······································-1-二、硬件实现·········

7、;··················································

8、;··················································

9、;·-2- 2.1主控电路设计··············································

10、3;·················································

11、3;·-2- 2.1.1 PLC简介··············································&

12、#183;·················································-

13、2- 三菱FX2N简介················································&

14、#183;····································-3- 2.1.3控制器I/O口分配表··········

15、··················································

16、················-3- 2.1.4物业供水系统主控控制硬件图······························&#

17、183;····························-5- 2.2继电器···················

18、3;·················································

19、3;··········································-5- 2.2.1继电器在控制系统中的作用····&

20、#183;·················································&

21、#183;··········-5- 2.3 水泵·····································

22、83;·················································

23、83;·····························-6- 2.3.1恒压供水水泵··················

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25、·······················-6-三、软件程序实现·························&

26、#183;·················································&

27、#183;·····························-7- 3.1梯形图程序说明··················

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29、;··························-7- 3.2物业供水系统流程图及实物图····················

30、83;··············································-10- 3.3系统调试·及所遇

31、问题·················································

32、3;·································-11-四、结束语···············&

33、#183;·················································&

34、#183;·················································-

35、11-五、参考文献················································

36、83;·················································

37、83;············-12- 附录：梯形图程序···································&#

38、183;·················································&#

39、183;·················-12- 一、绪论1.1、物业供水系统的应用简介 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。针对目前的小区供水系统中存在的电能、水资源浪费且供水质量差等问题采用三菱FX2N PLC为核心控制器，构成恒压供水系统。该系统是以管网水压为设定参数，根据用水量的大小由PLC控

40、制投入运行的水泵的数量实现管网水压的闭环调节，即实现恒压供水。1.2、物业供水系统主要实现功能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

41、。（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）。二、硬件实现2.1主控电路设计2.1.1 PLC简介可编程序控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，

42、专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。传统的继电器控制系统主要存在以下两个缺点，一是可靠性差，排除故障困难，因为它是接触控制，所以当触点发生磨损和断裂等损坏情况时很难做出相应处理；二是灵活性差，总体成本较高。继电器本身并不贵，但是控制柜内部的安装，接线工作量极大，工艺发生变化时相应的改动更是复杂。因此当市场需要适应新的变化时，PLC就应运而生了。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂

43、、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）曾先后于1982年、1985年和1987年发布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿，并在1987年2月对PLC作了如

44、下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，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的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。定义强调了PLC是：1 数字运算操作的电子系统也是一种计算机；2 专为在工业环境下应用而设计；3 面向用户指令编程方便；4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作；5 数字量或模拟量输入输出控制；6 易与控制系统联成一体、易于扩充。2.1.2三菱 FX2N简介

45、FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点；FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）

46、可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEX ASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。 2-1-1 三菱 FX2N-48MR2.1.3控制器I/O口分配

47、表输入点符号输出点符号 手动/自动 X0 1号水泵 Y0 自动开关 X1 2号水泵 Y1 K1低水压 X3 3号水泵 Y2 K2正常水压 X4 4号水泵 Y3 K3 高水压 X5 1号水泵指示灯 Y4 1号水泵开关 X6 2号水泵指示灯 Y5 2号水泵开关 X7 3号水泵指示灯 Y6 3号水泵开关 X10 4号水泵指示灯 Y7 4号水泵开关 X11 初始化 x122-1-2物业供水系统I/O口分配表2-1-3物业供水系统I/O接线图1号水泵工作标志M1二号水泵工作标志M2三号水泵工作标志M34号水泵工作标志M4全泵运行标志M10单泵运行标志M0增泵执行标志M5减泵执行标志M6水压低标志M7水压

48、正常标志M8水压高标志M9自动运行标志M22手动运行标志M21初始化标志M201号泵退出标志M112号水泵退出标志M123号水泵退出标志M134号水泵退出标志M142-1-3程序内部使用辅助继电器（M） 业务供水系统主控控制硬件图2-1-4业务供水系统主控硬件图2.2继电器 2.2.1继电器在控制系统中的作用 继电器是一种基本的电气设备，它用来打开或关闭一定数量互相独立的电路。这种操作是利用由电压控制的线圈绕组所产生的电磁场来实现的。当输入量达到一定值时，输出量将发生跳跃式的变化的自动控制器件，它具有控制系统和被控制系统。通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自

49、动开关”。故在控制系统中起着自动调节、安全保护、转换电路的作用。 通过有电流流过线圈时产生电磁感应，使触点吸合，没有电流流过线圈的时候触点断开来实现各种信号隔离和输出控制的。一般在仪表去控制现场大功率电器设备时，由于仪表或控制系统的卡件触点承受不了很高的电流或电压，就采用继电器作为中间执行器。接收到控制系统的控制信号后去执行系统控制指令或强电设备给弱点系统控制信号时也需要用它来隔离高压信号输出干触点信号。反之亦然。另外由于继电器的型号很多，可以满足不同电压不同信号的需要，可以作到长期可靠的工作。2.3 水泵2.3.1恒压供水水泵简介 水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外

50、部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。容积式泵：利用工作腔容积周期变化来输送液体。叶片泵：利用叶片和液体相互作用来输送液体。 恒压供水的变频应用方式：通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时

51、，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成高。前种方法成低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。恒压供水系统特点1、 节电：优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；2、 节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；3、 运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂

52、。4、 联网功能：采用中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。同其它供水方式相比较，正艺变频恒压供水系统，除了具有显著的节能效果外，还有以下显而易见的优势：1、恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。2、由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。3、水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响， 2-3-1 恒压供水水泵 同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。彻底消除水锤现象。 4、实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。3、 软件程序实现3.1梯形图程序 3.1.1 初始化部分假设物业供水控制系统在上电后需要初始化完成部分的环境设置工作。由于供水系统要保证有水泵工作，而且尽量不浪费电能，这里使初始化后有一台水泵