水塔供水系统的plc控制设计-王宇

课程设计课程名称PLC原理及应用课题名称水塔供水系统专业测控技术与仪器班级1502班学号201501200204姓名王宇指导老师唐勇奇、刘星平、赖指南等2018年7月6日电气信息学院课程设计任务书课题名称水塔供水系统的PLC控制设计姓名王宇专业测控技术与仪器班级1502班学号201501200204指导老师唐勇奇、刘星平、赖指南等课程设计时间2018年6月25日-2018年7月6（17、18周）教研室意见意见：同意审核人：汪超林国汉一.任务及要求设计任务：以PLC为核心，设计一个水塔供水系统的PLC控制系统，为此要求完成以下设计任务：1.根据系统的基本结构、工艺过程和控制要求，确定控制方案。2.配置电器元件，选择PLC型号。3.绘制PLC控制系统线路原理图和PLCI/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。4.上机调试程序。5.上位机组态监控的设计(可选项）6.编写设计说明书。设计要求（1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。（2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。（3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。二.进度安排1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。2.第一周星期二～星期四：详细了解控制系统的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制控制系统的控制线路原理图和控制系统的PLCI/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。4.第一周星期五：上机调试程序。5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。6.第二周星期五：答辩。三.参考资料[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2014年。[3]王阿根.西门子S7-200PLC编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2013年。[4]赖指南.PLC原理与应用补充教材（内部使用），本校自编教材，2010年。四．原始资料某高层住宅屋顶上设有4.2m高的生活水箱，由设在地下设备层的2台水泵为其供水。水箱正常水位变化为3.5m，由安装在水箱内的上，下液位开关SL1和SL2分别对水箱的上限水位和下限水位进行控制。控制要求两台电动机均采用Y—△减压启动。设有手动/自动方式转换开关SA。在手动方式时（触点SA闭合SA断开），可由操作者分别启动每台水泵，水泵之间不进行联动。在自动方式时，由上、下液位开关SL1、SL2对水泵的启、停自动控制，且启动时要联动。两台水泵互为备用。在正常情况下要求一用一备，当运行中任意一台机组出现故障，备用机组应立即投入运行。为了防止备用泵长期闲置而锈蚀，要求备用机组可在操作台上用开关任意切换。在控制台上有2台水泵的运行状态指示、故障指示及上、液位指示。目录第一章概述....................................................................................................11.1课题背景..................................................................................................11.2概论..........................................................................................................11.3设计要求及意义......................................................................................2第二章设计方案............................................................................................32.1总体设计方案..........................................................................................32.2总方案......................................................................................................3第三章系统的硬件模块................................................................................53.1水泵模块..................................................................................................53.2输入输出I/O口分配..............................................................................53.3硬件清单..................................................................................................63.4PLC的外部硬件接线图...........................................................................63.5梯形图程序设计......................................................................................7第四章系统的调试......................................................................................11第五章设计心得与体会..............................................................................14参考资料........................................................................................................14电气信息学院课程设计评分表......................................................................11第一章概述1.1课题背景供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对城市供水提出了更高的要求，要满足及时、准确、安全保证充足供水，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。可编程控制器(PLC)是以计算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、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机技术为基础的新型工业控制装置。因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。本文针对目前比较流行的控制技术，利用PLC和传感器构成了水塔水位的控制系统。改造后的水塔水位自控系统，实现水塔水位自动控制系统，远程监控，实现无人值守。在一般住宅或大楼顶楼常设置水塔或水箱以提供充足的水压供用户使用,另备有地下水槽储存自来水公司提供的水源并给顶楼水塔进水使用。由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。1.2概论在一般住宅或大楼顶楼常设置水塔或水箱以提供充足的水压供用户使用,另备有地下水槽储存自来水公司提供的水源并给顶楼水塔进水使用。由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。多年来，可编程控制器（简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃，今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统供水系统大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，用水泵以高出实际用水高度的扬程来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能耗。现研究设计的水塔水位控制系统采用变频调速恒压供水系统，实现水泵无级调速。依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统。21.3设计要求及意义1.3.1设计要求某高层住宅屋顶上设有4.2m高的生活水箱，由设在地下设备层的2台水泵为其供水。水箱正常水位变化为3.5m，由安装在水箱内的上，下液位开关SL1和SL2分别对水箱的上限水位和下限水位进行控制。控制要求两台电动机均采用Y—△减压启动。设有手动/自动方式转换开关SA。在手动方式时（触点SA闭合SA断开），可由操作者分别启动每台水泵，水泵之间不进行联动。在自动方式时，由上、下液位开关SL1、SL2对水泵的启、停自动控制，且启动时要联动。两台水泵互为备用。在正常情况下要求一用一备，当运行中任意一台机组出现故障，备用机组应立即投入运行。为了防止备用泵长期闲置而锈蚀，要求备用机组可在操作台上用按钮任意切换。在控制台上有2台水泵的备用状态运行、故障指示及上、液位指示。1.3.2设计意义水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统供水系统大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，用水泵以高出实际用水高度的扬程来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能耗。现研究设计的水塔水位控制系统采用变频调速恒压供水系统，实现水泵无级调速。依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统。3第二章设计方案2.1总体设计方案水塔供水系统是目前生活小区、学校等人口较多的地方常用的供水系统。当水塔水位降低到一定液位时，水泵启动从地面水池向上供水，水塔充水达到液位上线时，水泵停止供水。该系统配置两台电机，两台电动机均采用Y—△减压启动。在手动方式时（触点SA闭合SA断开），可由操作者分别启动每台水泵，水泵之间不进行联动；在自动方式时，由上、下液位开关SL1、SL2对水泵的启、停自动控制，且启动时要联动；两台水泵互为备用。在正常情况下要求一用一备，当运行中任意一台机组出现故障，备用机组应立即投入运行。为了防止备用泵长期闲置而锈蚀，要求备用机组可在操作台上用按钮任意切换。其中电机M1、M2、均采用PLC可编程控制器实现编程自动控制，完成水塔（水池）液位状态读取实现自动抽水、故障自启、故障警报等任务。2.2总方案2.2.1水泵选择此次课设需要用水泵将水抽到建筑住宅顶上的高4.2m的生活水箱，由设在地下设备层中的两台水泵为其供水。故选择的单台水泵电动机功率为5.5kW，额定电压为380V。图2.1电动机主电路图42.2.2PLC编程器选择本次课设选取西门子PLCS7-200系列的CPU226，该CPU集成24输入/16输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。16K字节程序和数据存储空间。6个独立的