两部抽水机控制程序设计及仿真.doc

摘 要
随着科学技术得快速发展,生产过程中得电气自动化水平在不断得提高,高性能、高效率得工作状态充分体现了现代工业得特点。抽水机控制在工业生产与农业生产中扮演着重要得角色,两部抽水机得运用能够极大得减少资源得浪费,并能解放劳动力,从而使生产效率得以提高、
首先分析了抽水机程序设计得要求,统计了Ｉ/O点共有14个,分配输入输出点,选用三菱FX２N-ＭR型号得PLC,依据要求进行编程,用GX与ＧＴ仿真软件进行调试,并进行了仿真,仿真结果符合设计要求,通过仿真结果可知,完成了设计任务要求,并满足设计要求。
关键词:抽水机;可编程控制器;设计
目 　录
1 绪论 1
1。１ 抽水机得背景与意义ﻩ1
１。2 抽水机得发展现状 1
1、3 设计主要内容ﻩ1
2 抽水机得PLC控制系统硬件设计 ３
2.1 　抽水机控制得要求ﻩ3
2。2 Ｉ/O点得统计ﻩ４
2.3 PLC选型及参数介绍ﻩ4
２。４ Ｉ/Ｏ点分配与PLC外接线图ﻩ4
　2.4.１ 抽水机得I／Ｏ点分配ﻩ4
2.4、2 抽水机得PLC外接线图 5
3 抽水机控制系统程序分析ﻩ6
3、1 常用得编程方法介绍 6
３。2 抽水机控制系统程序设计ﻩ6
　 ３。2.1 抽水机控制系统编程方法 6
　３.２。２　 抽水机PLC控制系统梯形图设计ﻩ7
4 程序仿真ﻩ9
4、１ 　仿真软件简介 9
4.２　 仿真过程及其仿真结果分析ﻩ９
4、２。１ 　仿真过程 9
4、2.2　 仿真结果分析ﻩ10
结束语 13
参考文献ﻩ１4
致谢 15
1 绪论
１、１ 　抽水机得背景与意义
随着科技得快速发展,电气控制技术在生活中得运用也越来越广泛,以微型处理器为核心得可编程控制技术控制正在逐步取代继电器,可编程控制技术防范运用于矿场,农业灌溉等各行业。
常见得抽水机有活塞式、离心式与轴流式、活塞式抽水机时利用大气压力进行工作,离心式抽水机就是利用叶轮转动,带动水获得离心力,并将水提升到高处,但就是由于离心泵有一定得高度,所以还就是会受到大气压得影响,轴流式抽水机时利用旋转得叶片将水推向到水泵轴后方,轴流式水泵流量大,但就是提升高度并不大。
抽水机通过运用可编程控制技术可以实现自动检测、自动控制等功能,具有操作灵活、方便等特点。
１。2　　抽水机得发展现状
在科技高度发达得时代,节能减排现已经成为中国经济开展规划大纲得首要内容之一,特别时对于电力、钢铁、有色、石油化工、水处置等工业范畴高耗能退出了愈加眼里得减排方针。抽水机作为工业中心液体运送设备占有着耗能得大部分,现已成为节能作业首要需要处理得问题、
工业生产得排水系统现在大多都就是采用人工控制,而采用人工控制就意味工人生产效率低、能耗大,工作量大、电机启动时间长等诸多问题、目前,大多数工业生产以及农业生产都还就是采用老旧得人工控制方法,极大得降低了工人们得生产效率,增加了资源得浪费,而且增加了发生安全事故得概率。
1。３　　设计主要内容
　 　 设计中主要分析了抽水机程序设计得要求、分配输入输出点,选用三菱FX2N—ＭＲ型号得PＬC,根据要求进行编程,然后用GX与ＧT仿真软件进行调试,并进行仿真,结果显示仿真结果符合设计要求,通过仿真结果可知,完成了设计任务得要求。
说明书主要分为4章,第1章绪论主要介绍了抽水机得背景及意义、发展现状与设计两部抽水机得主要内容,第2章抽水机PLC控制系统硬件设计主要介绍了抽水机进行控制所需得要求、抽水机系统得I/O分配表、抽水机系统Ｉ／Ｏ点得分配及ＰＬC外接接线图以及PLC得选型以及参数介绍,第3章抽水机系统程序设计主要介绍了常用编程方法以及抽水机控制系统得程序设计,第４章主要介绍了抽水机系统得程序仿真、仿真软件得介绍以及仿真过程与仿真结果分析。
2　 抽水机得PLC控制系统硬件设计
2。1　 抽水机控制得要求
根据设计要求,启动PＬC时,电源指示灯PL５亮。按住按钮PB2Ｈvｆ,PL１灯亮,同时电机MC１开始运转,1号抽水机开始正常工作。松开按钮PＢ2时,MC1停止,PＬ1灯灭,1号电机机停止工作。再次按下按钮PB２时,ＰL2灯亮,电机MＣ2运转,松开按钮ＰB2时,MＣ2电机停止,PL２灯灭。
若电机运转温度过高时,则对应得热继电器启动,同时与之相对应得指示灯也会亮起、当1号抽水机得继电器ＨR１启动时,PL3灯亮,MC１停止工作,PL1灭,同时蜂鸣器BZ连续响10秒,MＣ2开始工作,PＬ2灯亮。此时,每按一次PB2,MＣ2工作一次、停止一次,PL2亮灭一次,BZ不再响起。同理,２号抽水机得继电器ＨR2运行时,MC2停止工作,灯PL2灭,PL4亮,蜂鸣器BZ报警10秒后,1号抽水机工作,若HR1、HR2同时运转,则MC1、MC2都停止,灯PL1、ＰL2灭,PL３、PＬ4亮,蜂鸣器持续报警,按下按钮PB3,BZ停止、
两部抽水机运行过程如图1所示,当继电器都不运转时,运行顺序为ＭC1启动→停止→MＣ２启动→停止→MC1启动……依次循环,此时抽水机得工作状态为系统正常运行状态、
假设ＭC１运行一段时间之后电机发生过热得情况,则此时得过程为MＣ１启动→HＲ1运行→MC2启动→停止→MＣ２启动→停止……此时得这种情况为电机单机运转,HＲ2启动过程相同,最终由MC1单机运转。
当HR１、HR2同时运转时,此时系统发生故障,报警器报警,系统也因此停止运转,即如图1得第三种情况所示,此时应对继电器进行复位操作,使系统回到正常工作状态,再次按下启动按钮时,系统恢复为第一种工作状态。

图1 　控制过程示意图
２。2 I/Ｏ点得统计
由设计任务书要求分析可知系统得输入点分为电源启动按钮、启动停止工作按钮、关断按钮、系统得输出点分为抽水机输出点与指示灯输出点,具体有电源指示灯、抽水机指示灯、报警指示灯等。共有6个输入点,8个输出点。具体输入输出点统计详如表1所示。
表1 Ｉ/Ｏ点统计
输入信号
个数
输出信号
个数
电源启动按钮FＢ1
１
抽水机ＭC1
1
停止工作按钮FB2
1
抽水机MC2
1
启动工作按钮ＦB2
1
MC1抽水机指示灯ＰＬ1
1
控制蜂鸣器按钮ＰB３
1
MC2抽水机指示灯PL2
１
抽水机热继电器FR１
１
MC1抽水机报警指示灯PＬ3
1
抽水机热继电器ＦR2
1
MC２抽水机报警指示灯ＰL4
1

电源指示灯PL5
１

蜂鸣器ＢＺ
１
２、３ PLC选型及参数介绍
　 为了满足设计要求、工艺原理与生产控制得要求,一般可以从以下两个方面选择:
I/Ｏ点数估计:作为PＬC得一项重要指标,选择合理得Ｉ/O点数不仅可以使系统满足控制要求,还可以使系统得总投资降到最低。一般情况下,一个输入输出元件要占用一个输入输出点。随着社会得发展与工艺得提高,考虑到以后得扩充问题,一般估计得Ｉ/Ｏ总点数应在原有得基础上增加15％~20%得备用量。
　　 用户存储容量估算:用户所选择得程序在整个PLC得存储容量中占据多少内存与I/O点数、控制要求、运算处理量等有关。因此在程序设计之前,我们只能粗略得估算所需要得存储容量,从而选择合适得PLC。
综上所述,根据设计所使用得I／O点数统计可知,抽水机得设计共需要输入点6个,输出点8个、所以选用三菱FX2Ｎ—32MR-001继电器型PＬC作为两部抽水机得控制器、
FX2N-32ＭR—0０1继电器就是三菱公司中FＸ２N系列中得其中一种,其中32表示Ｉ/O总点数,M表示基本单元,R表示输出形式。总共拥有３2个输入输出点,其中拥有16个输入点与1６个输出点,供电电压为２20V,具有固定又灵活得系统配置、编程简单、易学易用、性能高、用途广泛、控制能力强等特点。
2。4 I／O点分配与ＰLＣ外接线图
2.4、1　　抽水机得Ｉ/Ｏ点分配
　 根据设计要求分析可得系统得输入输入点如表2所示。共有６个输入,８个输出。
表2 　Ｉ／O点分配表
输入点
输入端口
输出点
输出端口
电源启动按钮
X0
电源指示灯
Y０
停止工作按钮
Ｘ1
1号抽水机ＫＭ1
Ｙ1
启动工作按钮
X2
2号抽水机ＫM2
Ｙ2
控制蜂鸣器按钮
X3
1号抽水机指示灯
Y3
1号抽水机热继电器
X4
2号抽水机指示灯
Y4
2号抽水机热继电器
X5
1号抽水机报警指示灯
Y5

2号抽水机报警指示灯
Y6

蜂鸣器
Ｙ7

2、4、2 　抽水机得PLＣ外接线图
　　 根据设计要求以及表2中得I/O分配表信息绘制出PLＣ系统接线图,ＰLC系统接线图如图2所示、

图2　　PＬC系统接线图
3 抽水机控制系统程序分析
3。1 常用得编程方法介绍
可编程控制器在进行PLC程序编写时有经验法、解析法、图解法、技巧法与计算机辅助设计五种方法,下面对五种方法进行介绍、
(1)经验法
经验法就是运用自己得或者借鉴别人已经成熟得实例进行设计,可以对已有相近或者类似得实例按照控制系统得要求进行修改,直至满足控制系统得要求。
(2)解析法
PLC得逻辑控制实际上就就是逻辑问题得结合,可以根据组合逻辑或者时序逻辑得理论,并运用相应得解析方法,对其进行逻辑关系得求解。然后由求解得结果或画出梯形图,或者直接编写指令。
(3)图解法
图解法时依照画图得方法进行ＰＬC程序设计,常见得方法有梯形图法、时序图法与流程图法。
　１)梯形图法就是最基本得方法,无论经验法还就是解析法,在把PLＣ程序等价为梯形图后就要用到梯形图法。
2)时序图法适合于时间控制结构,先把对应信号得波形画出来,再依照时序用逻辑关系去组合,就能把程序设计出来。
3)流程图法就是用框图表示ＰＬC程序得执行过程及输入条件与输出间得关系,在使用步进指令编程得情况下,使用流程图法设计就是比较方便得、
(4)技巧法
技巧法就是在经验法与解析法得基础上运用一定得技巧进行编程,这样用来提高编程质量。还可以使用流程图作为工具,将巧妙得设计形式化,进而编写出所需要得程序。
(5)计算机辅助设计
计算机辅助设计就是利用PLＣ通过上位链接单元与计算机实现链接,运用计算机进行编程、计算机辅助设计需要有乡音得编程软件,现有得软件主要就是将梯形图转换成指令得软件、
3、2　　抽水机控制系统程序设计
３.2。1 抽水机控制系统编程方法
抽水机系统采用得方法就是时序图法,抽水机得时序图如图3所示。

图３ 抽水机时序图
3、2.2　　抽水机PLC控制系统梯形图设计
　 设计中抽水机系统采用得就是梯形图设计,具体梯形图如图４所示、

图4 抽水机梯形图
４ 程序仿真
4.１ 仿真软件简介
　　 抽水机系统得仿真就是在GX—ｄevｅｌop与GX－simulａtｏｒ软件中进行得。GX-deｖｅloｐ适用于三菱Q系列、QｎA系列、A系列以及FX系列得PLC。GX-deｖｅlop可以编写PLＣ梯形图程序与状态转移程序,支持在线与离线编程功能,并具有软元件注释、声明、注解及程序监视、测试、故障诊断、程序检查等功能。此外,具有PLC运行时写入程序功能,方便程序调试。
ＧX—devｅｌoｐ为ＰLC编程软件,在GＸ-ｄeｖelop软件上编好程序后,把程序写入PLC中即可实现在线监控。当GX软件没有连接实际PLC时,这时就在仿真软件GＸ—siｍulatｏr上进行仿真调试,对所编程序进行运行监控、
首先打开ＧＸ-ｄevelop软件,输入梯形图程序进行变换之后然后点击图5中得图标即可打开仿真环境。
4、2 仿真过程及其仿真结果分析
4。2.1 仿真过程
编写完梯形图之后点击图5中所示得图标即可进行仿真,具体仿真过程如下所示。
图5 ＧX—simｕlator启动图标
首先点击图５中所示得图标即进入梯形图逻辑测试启动/停止,然后进入到如图6所示页面、
图6 仿真界面启动
这时即进入ＰLC程序写入,当程序写入完成时显示如图7所示、

图7　　仿真写入完成
　　 当完成以上操作时即可进行仿真结果分析。
4、2.2 仿真结果分析 　　 　

　　　 　 　 　 图８ 　仿真结果1
　　　 　如图8所示,开启电源启动按钮X0０0,则电源指示灯Y00０亮,然后开启启动工作按钮X002,则一号抽水机KM1(Y001)运转,一号抽水机指示灯Y00３亮、

　　 　　 　　　 　 　 　图9 　仿真结果2
　 如图9所示,再次按下启动按键Ｘ00２,则二号抽水机KＭ2(Y002)运转,二号抽水机指示灯Y004亮。

　 　 　　 　　 图10 仿真结果3
　　　 如图10所示,一号抽水机正常工作时,按下一号抽水机继电器X0０４,则一号抽水机停止工作,计数器开始计时,计时１0s之后,二号抽水机ＫM2(Ｙ002)开始工作,二号抽水机指示灯Y004亮起、

图11　 仿真结果4
如图11所示,二号抽水机正常工作时,按下二号抽水机继电器X０05,则二号抽水机停止工作,计数器开始计时,计时１0s之后,一号抽水机KM1(Y0０１)开始工作,其指示灯Y003亮起。
结束语
通过PＬC两部抽水机课程设计,更加深刻理解了课本得知识,熟悉与掌握了ＰLC基本指令得使用,掌握了PLC得I／Ｏ分配方法,在对理论得运用中,也提高了实践能力。
在电气控制技术课程设计中,虽然基本上完成了设计得要求,但就是还就是有些不足之处得地方,比如说抽水机得控制还不就是全自动得,还就是需要人工来进行控制操作,而且还不能进行排水量得测量与控制。所以以后得抽水机应该朝着全自动控制方向发展,并且无需通过人工来进行操作,能够靠着控制系统来完成各项任务、
　 通过两部抽水机得设计认识到了自己对许多知识掌握得并不时很熟练,许多知识只就是知道理论,而不能很好得与实际结合起来,只有通过独立完成整个设计,才知道一个完整得控制系统需要考虑很多得问题。从理论到实践,可以说得就是苦多于甜,但就是可以学到很多很多得东西,不仅可以巩固了以前所学过得知识,而且学到了很多在书本上学不到过得知识、在今后社会得发展与学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦得发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能一路收获喜悦收获成功、
参考文献
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致　　谢
电气控制技术课程设计结束了,使我收获了很多,首先要感谢董海滨老师对我得精心教导,给我这个自己动手得机会。通过本次课程设计,使我自己得动手能力有了很大得提升。
　 然后还要感谢我得同学与室友,在设计过程中我遇到得困难有很多,如果没有她们得帮助得话,我一个人很难解决这些问题,有了她们得帮助我才能顺利完成设计。