plc课程设计物业供水系统报告

1、 可编程控制器原理及应用设计报告基于PLC的物业供水系统 摘要随着我国社会经济的发展，住房制度改革的深化和人民生活水平的不断提高，城市各类居住区的建设和发展十分迅速，这也对居住区的基础设施建设提出了更高的要求。住宅小区给水系统的建设是其中的一个重要方面。供水的经济性、可靠性和稳定性直接影响着住宅小区居民的正常生活和工作，也直接反映了住宅小区的物业管理水平。传统的供水方式普遍存在效率低、可靠性差、自动化程度低等缺点。，难以满足当前经济生活的需要。本文根据住宅小区的供水要求，设计了一套由PLC、四台水泵、压力传感器等主要设备组成的自动供水系统。系统分为手动模式和自动模式。自动模式:首先传感器将信号

2、发送给PLC，然后PLC根据水压分析控制四台泵的工作状态；在手动模式下，可以通过每个水泵的启停按钮独立工作。系统还具有过载等保护功能。系统配有低压报警和高压报警。如果系统经常提醒用户水压过低，就会提醒用户需要额外的水泵来保证正常供水。如果系统提醒用户水压过高，用户可以手动关闭所有水泵。本设计是基于PLC的物业供水系统。调试表明，该系统能够满足设计要求，具有良好的使用价值。关键词:PLC物业供水系统目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594779 第1章绪论1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594780

3、1.1 课题背景和意义1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594781 1.2 国外物业供水系统发展与现状1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594782 1.3 可编程控制器(PLC)的特点与应用2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594783 1.4 基于PLC的物业供水系统实现功能与特点3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594784 第2章供水系统的理论分析与方案的确定4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594785 2.1 恒压供水系统原理4 H

4、YPERLINK l _RefHeading_Toc328594786 2.2 系统方案确定4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594787 第3章供水系统的硬件设计6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594788 3.1 系统主要配置的选型6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594789 3.1.1 水泵机组的选型6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594790 3.1.2 PLC的选型7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594791 3.1.3 压力传

5、感器的选型8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594792 3.2 可编程控制器I/O分配10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594793 3.3 系统电路分析与设计10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594794 3.3.1 系统电源10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594795 3.3.2 供水系统主电路分析与设计11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594796 3.3.3 PLC I/O接线图12 HYPERLINK l _RefHeadi

6、ng_Toc328594797 3.3.4 压力传感器信号处理13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594798 3.3.5 报警电路设计14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594799 第4章供水系统的软件设计16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594800 4.1 软件开发环境简介16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594801 4.2 供水系统程序流程图18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594802 4.3 供水系统程序设计19 HYPER

7、LINK l _RefHeading_Toc328594803 4.3.1 供水系统的程序主体思路：19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594804 4.3.2 供水系统程序设计19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594805 4.4 程序调试与仿真22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594806 4.5 程序调试与仿真体会25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594807 第5章结束语27 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594808 参考文献28

8、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594809 致29 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594810 附录30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc328594811 指令表清单30第一章绪论1.1课题的背景和意义众所周知，水是人类生活和生产中不可缺少的重要物质。在建设节约型时代的前提下，水资源和电能短缺的我国，在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等技术方面长期落后。，且自动化程度低。随着我国社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，随着住房制度改革的深入，城市中各类住宅区的建设和发展非常迅速，这也有利于住宅区的发展

9、。社区供水系统的建设是其中的一个重要方面。供水的可靠性、稳定性和经济性直接影响着小区居民的正常工作和生活，也直接反映了小区物业管理的水平。本系统就是在这种背景下设计的。PLC供水系统融合了电气技术和现代控制技术。利用该系统供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益匮乏的今天尤为重要。因此，研究和设计该系统对于提高企业效率、提高人民生活水平、降低能源消耗具有重要的现实意义。1.2国外物业供水系统的发展及现状可编程控制器(PLC)，简称PLC，是专门为工业环境应用而设计的数字计算电子系统。世界上第一个可编程控制器是由美国数字设备公司(DEC)于1969年开发的。早

10、期的可编程控制器由分立元件和中小型集成电路组成，主要功能是执行原本由继电器完成的顺序控制和定时。PLC将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术相结合，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点。20世纪70年代初，体积小、功能强、价格低的微处理器用于PLC，大大增强了PLC的功能，具有可靠性高、I/O接口模块丰富、模块化结构、编程容易、安装容易、维护方便等特点。具有良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛应用。PLC在物业供水中也得到了广泛的应用。传统的小区供水方式有定速泵加压供水、水塔高水箱供水、气压罐供水、液力耦合器和电池滑差离合器

11、调速供水方式、单片机变频调速供水系统等。这些传统的供水方式或多或少都有各自的缺点，如:恒速泵加压供水方式不能随时间响应供水管网的压力，水泵的增减依靠人工操作。水塔高位水箱供水基建投资大，维护不便。水泵电机硬启动，启动电流大，单片机变频调速供水系统开发周期比较长，对操作人员素质要求比较高，可靠性比较低，维护不方便，不适合恶劣条件。综上所述，传统的供水方式普遍不同程度地浪费了水力和电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高。在这种情况下，人们想到了基于PLC的供水系统的设计。目前，国外基于PLC的供水系统设计技术很多，有些技术已经相当成熟，从基于PLC的简单恒压供水系统设计，到基于PLC的变频恒压

12、供水系统设计。后者的变频技术是当前研究的核心，变频技术是在电力电子技术、计算机技术、自动控制技术和电机控制理论发展的基础上发展起来的。本文设计的基于PLC的物业供水系统属于恒压供水。与传统供水系统相比，该系统可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便，具有很大的实用价值。1.3可编程逻辑控制器(PLC)的特点及应用可编程控制器(PLC)是专为工业环境应用而设计的数字计算电子系统。它是一种基于微处理器的新型工业自动控制装置，集计算机技术、自动控制技术、通信技术等现代技术于一体。它是发达国家标准的自动控制装置之一。因为PLC采用了“三机一体”的集成技术，即集计算机、仪表、电气控制于一体，具有可

13、靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维护方便、成本低等诸多特点。因此，与其他控制器相比，更适合工业控制环境和市场的要求。此外，随着PLC发展过程中产品的系列化、产业化和标准化，它从早期的逻辑控制和顺序控制迅速扩展到连续控制，并开始进入。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能方面有了质的飞跃。1.4基于PLC的物业供水系统的功能和特点本设计是基于PLC的物业供水系统，具有以下特点:供水系统中有4台水泵，供水管道中安装有压力检测开关K1、K2和K3。K1接通，表示水压低；K2接通，说明水压正常；K3接通，表示水压高。(1)系统分为手动工作和自动工作两种状态。自动工作时，用水量少，压力增

14、大时，接K3。此时可延时30s后拆除一台水泵，先切断需要工作的水泵；用水量大时，压力下降，接通K1。此时，延迟30s后可增加一台泵工作，要求之前未工作的泵投入运行。K2接通，表示供水正常，可以维持水泵的运行量。(2)每台泵工作时，应有工作状态显示。(3)手动工作时，要求四台泵能独立运行(有单独的启停开关)，并分别有过载保护，能随时控制单台泵停电(如果输入点不够，可减少一台过载保护收入)。(4)有一个“自动/手动”开关(on-手动，off-自动)和一个自动运行控制开关(on-自动运行，off-自动运行停止)。(5)装有高压报警器和低压报警器。高压报警指示器。当只有一台水泵在工作，但水压仍超过正常

15、值时，会发出警报提醒工作人员，由工作人员决定是否手动关闭所有水泵。低压报警指示灯，然而当四台泵全部投入运行时，水压仍然低于正常值。如果这种情况经常发生，那么，系统应该考虑增加水泵，以保证正常供水。第二章供水系统的理论分析和方案确定2.1恒压供水系统的原理恒压供水系统的供水部分主要由泵、电机、管道和阀门组成。通常是异步电机带动水泵旋转供水，电机和水泵是一体的。通过调节电机组的工作电机数量，改变水泵的出口流量，实现恒压供水。因此，恒压供水系统的本质是电机的工作控制。电机控制通常采用接触器，PLC通过控制接触器自动控制电机单元的电机，从而实现恒压供水。2.2系统方案确定根据恒压供水原理分析，该系统主

16、要包括压力传感器、压力变送器、恒压控制单元、水泵单元和低压电器。该系统的主要设计任务是利用恒压控制单元控制多台水泵实现管网水压的恒压供水。替代方案包括:1.手动控制+水泵装置+压力传感器这个控制系统结构简单，容易实现，就是派人看压力传感器传来的数据，手动选择哪个水泵工作，控制几个水泵机组工作。这种控制比较落后，可靠性不高。需要工作人员一直守在控制室，实时控制效率低。因此，不选择和使用该方案。2.单片机+水泵机组+压力传感器该方法具有控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便、性价比高等优点。但是开发周期长，程序一旦固化，修改起来很麻烦。所以现场调试的灵活性较差，同时运行时会造成干扰。泵的功率越大，

17、干扰越大，因此必须采取相应的抗干扰措施，以保证系统的可靠性。该系统适用于特定领域的小容量恒压供水系统。3.PLC+水泵单元+压力传感器这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他系统交换数据，具有很强的通用性。由于PLC产品的系列化和模块化，用户可以灵活地组成不同规模和要求的控制系统。至于硬件设计，只需要确定PLC的硬件配置和I/O的外部连接即可。当控制要求改变时，可以通过Pc机方便地改变存储器中的控制程序，便于现场调试。同时，由于PLC抗干扰能力强、可靠性高，大大提高了系统的可靠性。因此，该系统可适用于各种不同要求的恒压供水场合，与供水机组的容量无关。通过以上方案的对比分析，可

18、以看出“PLC+水泵机组+压力传感器”的控制模式更适合本系统。该控制方案不仅具有扩展功能灵活方便、数据传输方便的优点，而且满足系统稳定性和控制精度的要求。第三章供水系统的硬件设计3.1系统主要配置的选择水泵机组的选择水泵选择的基本原则是:首先，保证运行平稳；二是要始终运行在高效区，才能达到更好的节能效果。为了使泵组始终运行在高效区，所选择的泵型必须与系统用水量的变化范围相匹配。本文根据某小区实际生活用水量数据，对该小区生活用水量的具体要求如下:1)由多台水泵机组实现供水，流量600 m2/h，扬程60米左右，水压0.4Mpa在出口处；2)设置水泵，小流量供水；供水压力要恒定，尤其是换泵时；3)

19、系统能自动可靠运行，并应具有手动功能，以便于维护和应急。4)具有完善的过载保护功能，系统要求经济运行性能高。根据上述系统所需的总流量范围和扬程，确定供水系统的设计秒流量和设计供水压力(水泵扬程)。考虑到用水类型为连续低流量变量型，确定选用熊猫机械(集团)生产的四台SFL系列主水泵机组。表3.1控制器I/O端口分配表模型量主要性能参数M2/hm升降机效率%每分钟转数电机功率kw边距m入口和出口直径毫米抽油机150sfl160-20 x4四16080731450552.9150PLC选择PLC是整个变频恒压供水控制系统的核心，它采集系统中所有的输入信号，控制所有的输出单元，实现恒压与外界交换数据。

20、因此，在选择PLC时，要考虑指令执行速度、指令丰富程度、存储空间、通信接口和协议、与扩展模块的能力、编程软件的便利性等多方面因素。以日本三菱PLC为例，PLC有FX、A、Q三个系列，FX系列有FX1S、FX1N、FX2N三个型号。根据控制任务，从输入/输出点、内存容量、输入/输出接口模块类型等方面选择PLC型号。在供水系统的设计中，我们选用三菱FX1N-40MR-001 PLC。FX1N-40MR-001的主要参数是:I/o点数:24/16；基本说明:27；功能:298；基本指令执行时间:0.55-0.7微秒；用户程序步骤:8k；沟通功能:强；输出形式:继电器式；输出能力:2a/点；三菱FX1

21、N-40MR-001是三菱电机推出的功能强大的通用PLC。具有输入输出、模拟控制、通信和功能的可扩展性。三菱PLC广泛应用于通用顺序控制。特点:三菱FX1N-40MR-001 PLC速度相当快，FX是从16路到256路输入/输出的各种应用的选项；FX1N系列是相当于高档FX系列的小型化、高速、高性能、全便利的超小型程序设备。除了可以独立使用16-25个输入输出点外，还可以用于多种基本元件之间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途。它是一套可满足多样化和广泛需求的PLC。三菱FX1N-40MR-001在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可以进行16-256点的灵活输入输出组合。可选择16/32/4

22、8/64/80/128点主机，最低可使用8点扩展模块进行扩展。可根据电源和输出形式自由选择。程序容量:存储盒可使用800步ram(可输入注释)，最多可扩展至16K步。丰富的软件组件应用指令包括许多简单指令、高速处理指令、可变输入滤波常数、中断输入处理、直接输出等。方便读取数字开关、16位数据、矩阵输入、7段显示输出等数据。数据处理、数据检索、数据整理、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。专用，脉冲输出(20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V)，脉宽调制，PID控制指令等。压力传感器的选择压力传感器是供水系统中的主要传感器。PLC控制的水泵的所有工作信息都来自压力传感器，压力传感器必

23、须具有高可靠性。如果压力传感器出了问题，会带来灾难性的事故，很可能是因为管道爆裂或者水压不足，导致居民用水不便。因此，压力传感器的选择至关重要。根据供水系统的具体要求，我们选用了众多传感仪器中的水压传感器PY206。它具有以下特点:水压传感器，厂家采用进口高精度感应磁芯，先进的芯片贴装技术，高精度高稳定度的放大集成电路，具有零点和满量程补偿及温度补偿，将被测介质的压力转换成0 5VDC直流标准电信号。采用全不锈钢密封焊接结构，防潮能力强，介质兼容性好。广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、建筑给水等的压力测控。产品概述和功能:a .采用进口压力传感芯片；b

24、、先进的贴片技术，具有零点和满量程补偿以及温度补偿；c、高精度、高稳定性放大集成电路；d、全密封焊接结构，耐冲击、耐疲劳，可靠性高；E.输出信号多样化(电流型和电压型)；f、结构紧凑，安装方便；g、采用高温补偿，最高介质温度可达350度；主要产品参数:被测介质:气体、液体和蒸汽(弱腐蚀性)类型:表压量程:-100千帕-0.6兆帕 60兆帕 120兆帕(小量程0.6兆帕，大量程120兆帕)输出:4 20mA(两线制)，0 5VDC直流，0 10VDC，0.54.5VDC(三线制)综合精度:0.1%FS(量程低于60MPa)，0.25%FS，0.5%FS电源:24伏直流电(15 30伏直流电)绝缘

25、电阻: 1000m/100VDC负载电阻:电流输出类型:最大800电压输出类型:大于50K中等温度:-20 85、-20 150、-20 200、-20 300(可选)环境:-20 85储存温度:-40 90相对湿度:0 95% RH密封等级:IP65/IP68过载能力:150%FS响应时间:10毫秒稳定性:0.15% fs/年振动影响:0.15% fs/年(机械振动频率20 Hz 1000 Hz)电气连接:紧线螺母直接引出；标准布线3m连接压力:M201.5，其他螺纹可根据客户要求设计。连接螺纹材料:304/316L不锈钢产品结构图:图3-1水压传感器PY206结构图3.2可编程控制器的I/

26、O分配表3.2控制器I/O端口分配表输入元素地址编码输出元件地址编码低水压输入X0001个水泵接触器Y001正常水压输入X0012水泵接触器Y002高水压输入X0023水泵接触器Y003模式选择开关X0034水泵接触器Y004自动模式开关X0041个泵工作指示灯Y0051泵过载X0052泵工作指示灯Y0062泵过载X0063水泵工作指示灯Y0073泵过载X0074水泵工作指示灯Y0104泵过载X010自动模式指示器Y0111手动开启水泵。X011手动模式指示器Y0121手动关闭水泵。X012自动模式开关指示器Y0132手动开启水泵。X013高压报警灯Y0142手动关闭水泵。X014低电压报警灯

27、Y0153手动开启水泵。X0153手动关闭水泵。X0164手动开启水泵。X0174手动关闭水泵。X0203.3系统电路分析和设计系统电源供电系统的设置直接影响控制系统的可靠性，因此在设置供电系统时应进行测试。考虑以下因素:1)输入电源电压在一定允许范围内变化；2)输入交流电源切断时，控制器程序和数据不应被破坏；3)当控制系统不允许断电时，应考虑电源的冗余；4)外部设备上电或断电时，不应影响控制器的供电；5)应考虑供电系统的抗干扰措施。为了满足上述要求，在主电路和控制电路中增加了保护，包括过载保护。当主电路因为某些原因出现故障，比如水泵过载，过载保护工作，水泵停止运行，既保证了水泵的安全，也保证

28、了供电的安全，保证了PLC的正常供电。3.3.2供水系统主回路的分析与设计根据设计容量和要求，本次设计需要4台水泵，分别为150sfl160-20 x4，55kw，1450RPM，380V，144A。在设计主回路时，水泵用电机代替。图中KM为接触器线圈，FR为热继电器，主电路设有短路过载保护。硬件设计的主电路图如图3-2所示:图3-2硬件设计主电路图图中三相电连接入口处有一个保险丝。当水泵因故障或其他原因过载时，主电路上的电流超过正常值时，保险丝会自动熔断，从而保护水泵和主电路。保险丝FU1、2、3和4分别安装在每个水泵上。因为四台水泵不同工况下主回路的电流不同，所以主回路上的保险丝只能保护主

29、回路。所以每台水泵上都单独安装了保险丝，保证水泵过载时能单独切断电源。开关QS1、2、3和4是手动控制的。当PLC控制电路出现故障时，闸刀开关是切断电源的唯一方法。接触器KM1、2、3和4是由PLC自动控制的水泵开关。FR1、2、3、4是热继电器。将它们穿过马达的绕组。当水泵过载时，热继电器会切断电源。M1，2，3和4代表四个泵。3.3.3 PLC输入/输出接线图图3-3供水系统PLC I/O接线图如图3-3所示，按钮S1-S16为不同的信号输入，COM口为公共端，Y001-Y015为不同的控制信号输出，控制执行电路的工作状态。S3是一个自锁开关。当S3开启时，系统工作在手动模式；当S3关闭时

30、，系统工作在自动模式，并且S3的默认状态是关闭的。当系统工作在自动模式时，S4是开关。当S4打开时，自动操作有效，当S4关闭时，自动操作停止。S4-S8是过载保护的输入，由开关代替。过载保护，此外还有硬件保护和PLC程序保护，保证系统的可靠性。S9-S16是手动模式下的功能选择，可以让四台泵任意设置工作状态。在手动控制模式下，四台泵相互独立，互不影响。Y1-Y4是水泵的接触器控制端。由于选用的PLC为继电器输出型，可直接驱动接触器。为了增加系统的安全系数，在由接触器和PLC组成的电路中增加了一个热继电器。Y5-Y10为各泵工作状态的指示灯端口，Y11为自动模式指示灯的控制端口，Y12为手动模式

31、指示灯的控制端口，Y13为自动模式切换状态的灯控制界面。Y14是高压报警指示器。当只有一台水泵在工作，但水压仍超过正常值时，需要报警提醒工作人员，工作人员会决定是否手动关闭所有水泵。Y15是低压报警指示器。然而，当4台泵全部投入运行时，水压仍然低于正常值。如果这种状态经常发生，那么，这个系统应该考虑增加一个水泵来保证正常供水。3.3.4压力传感器信号处理压力传感器是PY206，是众多传感仪器中的水压传感器。PY206可将水压转换成0 5v直流标准电信号。采用进口高精度感应磁芯，先进的芯片贴装技术，配有高精度、高稳定度的放大集成电路，具有零、满量程补偿和温度补偿功能。采用全不锈钢密封焊接结构，防

32、潮能力强，介质兼容性好。压力传感器PY206可以将水压信号转换成0 5VDC直流标准电信号，但PLC需要三个独立的信号:低水压信号、正常水压信号和高水压信号。因此，需要对压力传感器的输出信号进行转换，所以我们设计了如图3-4所示的信号转换电路。图3-4压力传感器信号转换电路该电路主要由电压比较器Lm393、数字芯片非门芯片74f04和或门74ls266组成。高水压和低水压的参考电压通过电阻桥电路分压来设置。由于水压传感器PY206的输出信号是0 5VDC直流的标准电信号，所以可以采用这种形式。传感器的信号接在电压比较器Lm393的2脚和5脚，水压由Lm393组成的窗口比较器电路转换成低、中、高

33、信号，送到PLC。3.3.5报警电路设计1.必要性分析确定供水系统总体设计方案的基本依据是设计供水能力能满足系统最不利点的用水需求，同时要结合用户用水量的变化类型，考虑方案的适用性、节能等技术要求。根据用户用水时段的特点，用户用水变化类型可分为连续型和间歇型两大类。根据水流变化特征，可进一步细分为高流量型、低流量型和全流量型。在不同的季节和月份，流量变化的类型也会发生变化。连续型是指一天中流量很少为零的时间，或者管网本身的正常泄漏保持一定的流量；间歇型是指一天中有多个低耗水时段，流量很少或为零。各种水流的变化曲线如图3-5所示。图3-5用户用水量变化的类型a)连续型(全流量变化型)b)连续型(

34、高流量变化型)c)连续型(低流速变化型)d)间歇型根据以上分析可知，由于居民用水集中，当只有一台水泵运行时，如果水压传感器也检测到水压过高，这时就需要采取措施，否则水压会过高，造成管道破裂，浪费水资源和电能。在用水高峰期，四台水泵全部投入运行。如果水压传感器返回的数据仍然显示低水压，部分用户的用水量将会受到影响。如果经常出现低压报警，应提醒管理人员增加水泵数量，保证正常用水。2.告警电路图3-6报警电路电路图如图3-6所示，当报警控制信号为1时，报警响起。这时候管理者要根据实际情况做出相应的反应。如果是高压报警，可以通过系统的手动功能关闭所有泵，或者是低压报警。要根据实际情况适当增加水泵数量，

35、保证用户正常用水。第四章供水系统软件设计供水系统概况:供水系统共有4台水泵，供水管道上安装有压力检测开关K1、K2、K3。K1接通，表示水压低；K2接通，说明水压正常；K3接通，表示水压高。1.控制要求:(1)自动工作时，用水量少，压力增加时，接K3。此时可延时30s后拆除一台水泵，先切断需要工作的水泵；用水量大时，压力下降，接通K1。此时，延迟30s后可增加一台泵工作，要求之前未工作的泵投入运行。K2接通，表示供水正常，可以维持水泵的运行量。工作时，要求水泵数量最少一台，最多四台。(2)每台泵工作时，应有工作状态显示。(3)手动工作时，要求四台泵能独立运行(有单独的启停开关)，并分别有过载保

36、护，能随时控制单台泵停电。(4)设置“自动/手动”开关的开和关(开-手动，关-自动)，并设置自动运行控制开关(开-自动运行，关-自动运行停止)。2.扩展报警功能。当只有一台水泵工作时，水压仍然很高，会出现高压报警。当四台水泵都工作时，水压仍然很低，出现低压报警。4.1软件开发环境介绍本设计使用的编程环境是三菱公司开发的PLC编程软件GX Developer8.52。本软件适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等。支持梯形图、指令表、SFC、st、FB和标签语言编程、网络参数设置、在线程序修改、监控调试，具有异地读写PLC程序的功能。使用方便，操作简单，是PLC程序员依赖的开发环境

37、之一。图4-1 GX Developer 8.52的启动屏幕图4-2 GX Developer 8.52的工作界面GX显影剂的特性:1.软件co-GX Developer可以制作q系列、QnA系列、a系列(包括运动控制(scpu)和FX系列的数据，并可以将其转换为gppq和gppa格式的文档。2.程序标准化3.它可以很容易地与其他网站设置。4.能够以各种方式连接可编程控制器CPU5.能够复制、粘贴并有效利用Excel、Word等制作的说明性数据。开始4.2供水系统程序流程图开始X3关门了？手控式X3关门了？手控式自动化模式至少有一个水泵在工作。判断水压水压低高水压延迟30秒1台附加水泵如果你没

38、有工作过，那就先开始吧。正常水压延迟30秒减少1台水泵先工作，先停止返回循环执行X3断开人工智能X3关闭X4关了？X4关闭X4断开X4断开人工智能X11水泵1启动X12水泵1停止X13水泵2启动X14水泵2停止X15水泵3启动X16水泵3停止X17水泵4启动。X20水泵4停止判断低电压警报高压警报所有四个泵都打开，并且检测到低水压。只有一个水泵开启，检测到高水压。正常水压图4-3程序流程图4.3供水系统的规划4.3.1供水系统方案的主要思路:(1)自动工作时，用水量少，压力增加时，接K3。此时可延时30s后拆除一台水泵，先切断需要工作的水泵；用水量大时，压力下降，接通K1。此时，延迟30s后可

39、增加一台泵工作，要求之前未工作的泵投入运行。K2接通，表示供水正常，可以维持水泵的运行量。工作时，要求水泵数量最少一台，最多四台。(2)每台泵工作时，应有工作状态显示。(3)手动工作时，要求四台泵能独立运行(有单独的启停开关)，并分别有过载保护，能随时控制单台泵停电。(4)设置“自动/手动”开关的开和关(开-手动，关-自动)，并设置自动运行控制开关(开-自动运行，关-自动运行停止)。(5)扩展报警功能。当只有一台水泵工作时，水压仍然很高，出现高压报警，当四台水泵都工作时，水压仍然很低，出现低压报警。4.3.2供水系统规划1.主程序模式选择部分的编程与分析。这是主程序的模式选择部分。当X3打开时

40、，选择手动模式。在手动模式下，打开手动模式指示灯，即SET Y012，关闭自动模式指示灯，即RST Y011。然后调用手动处理子功能。然后复位在自动模式下打开的T0和T1，为下一个自动模式做准备；当X3断开时，系统以自动模式工作。此时关闭手动模式指示灯，打开自动模式指示灯，然后调用自动模式子程序。2.水压降低处理初始化部分的程序设计与分析。这是水压降低过程的初始部分。当自动模式打开，即X000关闭，同时输入I/O口关闭时，程序进入。首先要把定时器T0打开30s，30s后再加水泵。这种设计是为了系统的稳定性。如果立即开启泵而没有延迟，四台泵将频繁地开启和关闭，这将严重影响泵的寿命。进入低压加工部

41、分时，复位T1，即高压延时定时器，为进入高压加工做准备。要实现30S延时，如果不是RST T1，可以在进入高压处理部分后立即切断水泵。MC和MCR指令用在下面的程序中，以增加程序的简洁性和可读性。3.高水压处理初始化部分的程序设计与分析。与上述降低水压处理一样，高水压处理也采用相同的初始化处理方法，这里不做详细分析。4.过载保护程序的设计与分析。虽然硬件上有热继电器和熔断器，但是为了保证系统的可靠性和完整性，过载保护是写在主程序中的。当检测到过载保护时，所有泵立即停止，以确保泵和整个电路的安全。这种设计会增加系统的复杂性，但会提高系统的可靠性。5.泵工作状态指示程序的设计与分析。通过PLC的Y

42、005、Y006、Y007、Y010控制的指示灯可以看到每台水泵的工作状态，便于管理、监控和维护水泵。不用去现场看泵的工作状态就能实时看到PLC的控制结果，相当于起到了人机交互的作用，体现了系统的人性化设计理念。6.低电压报警程序的设计与分析低压报警，当四台泵全部投入运行，但水压仍低于正常值，会给用户造成很大不便。如果经常出现这种情况，系统会提醒管理人员添加水泵，保证正常供水。7.高压报警程序的设计与分析高压报警，当只有一台水泵在工作，但水压仍超过正常值时，报警会向工作人员报警，工作人员会决定是否手动关闭所有水泵。因为，水压过高会损坏管道，很可能会导致管道破裂，造成水资源的浪费。8.泵工作状态

43、及顺序记忆的程序设计与分析这是一个工作顺序记忆程序，因为只有记住哪个泵先工作，才能做到“先工作，先停车，没工作就先工作”。这就是记忆的复位，因为记忆水泵的工作顺序，如果不复位，会有和没有记忆一样的效果。4.4程序调试和模拟打开软件并选择选定的PLC型号。转换编程后的程序，点击工具菜单中的“开始梯形逻辑测试”，如下图所示。图4-4调试界面1出现以上界面后，点击“开始梯形逻辑测试”后，会出现以下界面图4-5调试界面2之后点击菜单栏中的“在线”按钮，在下拉菜单中选择“调试”，然后在左侧菜单中点击“软件组件测试”。图4-6调试界面3将出现以下界面:图4-7软件组件测试界面在软件组件测试对话框中，根据可

44、能的情况模拟相应的软件组件。例如:1.自动模式下的低水压模拟您可以在软组件中输入X4，然后单击“强制打开”来强制软组件X4打开。此时，程序将进入自动模式。在自动模式下，程序会检测水压，因为要求“至少有一台水泵工作”。因此，它会立即打开一个水泵，然后继续检测水压。如果水压仍然很低，程序将延迟30秒后再添加另一台水泵。延时30S的作用是使系统更加稳定，防止水泵频繁开关。如果30秒后仍检测到低压，程序将选择尚未工作的泵先工作。当每台水泵开启时，程序会将这些信息发送给中间继电器M，为以后实现“先工作后停止，以前没有工作过的优先工作”做准备。2.自动模式下的高水压模拟当水压较高时，程序会根据“先工作，先

45、停止”的原则(有利于保护泵，延长其使用寿命)和程序记忆的泵的工作顺序，关闭先工作的泵。同时更新信息，将相对先工作的下一台放在第一位，为“先工作”的泵下一次停机做准备。3.手动模式模拟当“X3”被强制打开时，程序将进入手动模式。在此模式下，按下相应的按钮将实现任意水泵的启停控制。4.5程序调试和模拟经验在程序设计、调试和仿真的过程中，我们体会到了PLC程序设计中应该注意的问题。程序的记忆功能要实现“先工作，先停机，先工作不工作”，程序必须有记忆功能，水泵的每一步都要有记录。只有这样才能实现。记忆的信息必须实时更新，否则会出现错误。在写这个程序之前，考虑了FIFO指令“SFWR”和FIFO指令“S

46、FRD”。但是，使用这种函数指令不仅没有简化程序的复杂性，反而使程序更加复杂。在与讲师讨论后，最终放弃使用功能指令“SFWR”和“SFRD”。更改为当前算法。经验:功能指令不一定比普通指令简化程序。定时器清零程序中使用定时器延时启动和停止水泵。如果模式改变，水压状态改变时定时器没有清零，水泵会无延时直接启动，或者水泵永远不会关闭。经验:记得重置定时器。3.“出”不同于“定”通过PLC输出口控制接触器，实现在不同工作状态下调节水泵的不同工作状态。PLC的输出指令包括out指令和SET指令，OUT指令用于编程过程。而控制水泵的IO口是闪烁的，表示只有满足条件时才输出out指令，不满足时立即关闭，所

47、以会出现闪烁现象。并且只要满足条件，就设置设置指令。如果不使用RST指令，输出将不会改变。体验:OUT指令适合实时控制，比如指示灯。本程序中使用的OUT指令是为了实现指示灯。设置指令适用于控制状态控制，一旦满足触发条件就动作，只有在执行RST指令时才复位。序列问题实现记忆功能时，输出有序。为了实现“先工作，先停机，先工作不工作”，对四台泵进行编号，泵按固定顺序工作和停机。如果把Y1的控制放在第一位，下面的程序参照Y1的状态。如果这个动作触发Y1动作，Y1将影响后面程序的执行。所以只能通过把Y4放在程序的第一位来实现，这种状态不会影响其他输出。经验:有时候，逻辑问题和程序编写的位置有很大关系，需

48、要慎重考虑。第五章结束语经过近一周的供水系统PLC课程设计，我们收获颇丰。我们不仅熟悉供水系统的工作过程，还知道其硬件电路的组成，各电路的设计，以及PLC软件开发环境的使用和各种编程指令的应用。本软件编程采用主控指令，并尝试功能指令。虽然效果不好，但是很清楚，只要能实现功能，指令不需要复杂。通过本次课程设计的练习，我们加深了对PLC的认识和理解，也了解了其在工业控制中应用的优势。更重要的是，我们看到了自己知识的不足，决心不断学习，不断虚心向周围的人求教，同时借助图书馆和网络扩大知识面。这样才能在未来的社会竞争中立足，有所作为。参考1董爱华。可编程控制器的原理及应用。:中国电力，20092文慧，

49、志芳。PLC应用技术易读。:中国电力，20083常晓玲。电气控制系统和可编程控制器。:机械工业，2008年2月4何哲荣，史帅军。流行的PLC实用程序和设计(三菱FX2系列)。:电子科技大学，2006年3月5路易夏，史。电路原理图与电路板设计课程。:希望电子，2002年6月6廖常初。PLC基础及应用。第二版。机械工业。20077王。维修电工(高级)。机械工业. 20078熊兴明。工厂电气控制技术.清华大学. 20059黄靖。电气控制和可编程控制器。机械工业. 200410三菱电机。FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC编程手册。2005年致谢在可编程控制器的课程设计过程中，我得到了导师和同学的

50、无私帮助。我们要向那些给过我帮助和支持的人表示衷心的感谢！本课程设计论文是我们的导师杜晶晶在杜晶晶的关心和指导下完成的。她认真的科学态度、严谨的学术精神和精益求精的工作作风深深感染和激励着我们。在此，我谨向杜老师致以诚挚的祝福和崇高的敬意。我们也想和课程设计论文组的学生一起感受快乐。正是因为有了你们的帮助和支持，我们才能克服一个又一个的困难和疑惑，直到圆满完成这篇论文。同时，我们也要相信信息与传播系的老师。正是因为他们的传道、授业、解惑，我们学到了专业知识，从他们身上我们学会了求知、学习、做人。我们愿意在今后的学习和研究中，用更加丰硕的成果来回答所有关心过、帮助过、支持过我们的老师、同学、朋友

51、，学无止境。明天将是我们终生学习的又一天的开始！最后，再次向关心和帮助我们的老师和同学们表示衷心的感谢！附录指令列表0 LD X0031套Y0122 RST Y0113打电话给P16 RST T08 RST T110 LDI X00311台Y01112 RST Y01213呼叫P016 LD Y0012005年17个18 LD Y0022006年19月20 LD Y0032007年21人22 LD Y0042010年23人24 LDI Y00225 RSTM226 LDIM327 RSTM328 LDI Y00429 RSTM430 LD X00531 RST Y00132 LD X00633

52、 RST Y00234 LD X00735 RST Y00336 LD X01037 RST Y00438档39 P040 LD X0042013年41人42 LD X00443和X00044 OUT T0 K30RST T1路47号49 LD T050毫米N0 M10053 LD T054 RST T056 LD Y00157和Y00258和Y00359和Y0042015年60人61 LD Y00162和Y00263和Y00364 ANI Y00465 LDI Y00166和Y00267和Y00368 ANI Y00469球体70 LDI Y00171 ANI Y00272和Y00373 A

53、NI Y00474球体75套Y00476 LD Y00177和Y00278 ANI Y00379和Y00480 LD Y00181和Y00282 ANI Y00383 ANI Y00484球体85 LDI Y00186和Y00287 ANI Y00388 ANI Y00489球体90套Y00391 LD Y00192 ANI Y00293和Y00394和Y00495 LD Y00196 ANI Y00297 ANI Y00398和Y00499宝珠100 LD Y001101 ANI Y002102 ANI Y003103 ANI Y004104球体105套Y002106 LDI Y001107

54、和Y002108和Y003109和Y004110 LDI Y001111 ANI Y002112和Y003113和Y004114球体115号Y001116 ANI Y002117 ANI Y003118和Y004119球体120 LDI Y001121 ANI Y002122 ANI Y003123 ANI Y004124球体125套Y001126 LDI Y001127和Y002128集M2129 LDI Y002130和Y003131集M3132 LDI Y003133和Y004134集M4135 MCR编号137 LD X004138和X002139 OUT T1 K30142 RST T0144 LD T1145 MC N1 M101148 LD T1RST T1路149号151 LD Y001152 ANI Y002153 ANI Y003154 ANI Y004155 LD