资源描述
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计【实用文档】doc
文档可直接使用可编辑，欢迎下载
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计
[摘要］介绍了可编程序控制器（PLC）在节水灌溉控制系统中的应用，系统具有手动灌溉模式,能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤最佳含水量对比，进一步控制电机和电磁阀的启闭;为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗，系统启动采用Y/启动。
[关键词］ＰＬC;节水灌溉；土壤湿度;Ｙ/启动;自动灌溉控制系统
当前，随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用，发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大，还处于研制、试用阶段，随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展，开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益［１，2]。
本文以PLC为核心,选用C4０C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统，所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机采用Y/启动。
1PLC输入/输出点分配及系统结构框图
本文所选用的Ｃ４0C可编程序控制器输入24点（X0~X２３),输出16点(Y0～Y15)，带有RＳ232口及日历/时钟功能，供电电源为2４V直流或100～24０V交流，同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口，系统中除湿度传感器为模拟信号外，其它输入/输出信号均为开关量，ＰＬＣ各个输入／输出点分配情况见表1。
根据灌溉控制系统的要求,系统由PLＣ控制器C40C,直流24V电源，起/停按钮，数据采集器件包括土壤湿度传感器、雨量传感器和各类按钮,执行输出器件包括电磁阀,带动水泵的电机，报警装置为报警指示闪烁灯或报警电铃,同时当系统处于某个工作状态时对应的指示灯亮,如果在大规模的灌区中，要实现集中化管理，可以通过PLC的ＲＳ232口与管理机通信,控制系统的结构框图见图1。
2控制系统各部分功能及设计
控制系统包括电机Y／启动，手动控制模式,自动控制模式。因本系统除了湿度传感器和雨量传感器输入为模拟量外，其他输入/输出均为数字量，编程控制器本身的抗干扰能力能满足要求。PLＣ的容量包括I/Ｏ点数、用户存储器的容量。系统采用FP1可编程控制器专用编程软件编制梯形图。
2。１电机Y/启动
系统要求当按下启动按钮时，首先电动机运行,带动水泵抽水。同时系统中电机采用Y／启动,启动时继电器KMＹ接通。2s后KMY断开,继电器KM接通，即完成Ｙ/启动,控制梯形图见图2。
。2.２手动灌溉模式
系统具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启顺序的功能,当某个电磁阀闭合时相应的指示灯亮。当雨量传感器有信号，即下雨时,将停止灌溉，同时雨量报警器报警，本灌溉系统要求为一号灌区灌溉10miｎ，打开2号灌区电磁阀灌水5min，然后打开3号灌区电磁阀灌水1５min，最后停止灌溉。所设计的控制梯形图见图3。
图3手动灌溉模式梯形图
。３自动灌溉模式
本灌溉控制器能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号,与设定的适于作物生长的土壤湿度进行比较,然后决定是否灌溉,自动进行电机与各电磁阀的起闭.在本系统中选用2０00ＹZ型土壤负压传感器来测量土壤湿度,测量范围为负压值0~—85kPａ，基本上在植物的需水范围，一般说来,当土壤吸力大于－７0kPａ值,土壤就需要灌水，否则会影响植物的生长,该压阻传感器输出为0-5０mｖ;测量深度为2００mm～２000mm，地面以下部分根据需要而定，总精度为 2％左右；使用环境为0~50０！。在小麦拔节∀抽穗期土壤最佳含水量用土壤负压表示为—50ｋPa～-６0ｋＰa，即当土壤负压小于—60kＰa时，打开灌水阀门对作物进行灌溉［4]。在该系统中把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PＬC的数据寄存器DT0中,把所设定的土壤湿度上限值（－50ｋＰa）放入DT４，下限值（-60ｋPa)放入DT2,同时当土壤缺水或适宜时，相应的指示灯亮，所对应的拔节∀抽穗期自动灌溉程序见图4。
3结语
本文以Ｃ４0C可编程序控制器为核心来构建节水灌溉控制系统，系统具有手动设定功能，能根据用户要求设定对某一灌区的灌水时间；系统还具有全自动灌溉功能，能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号与土壤的最佳湿度值对比，自动做出灌溉计划；系统采用Y/变换启动水泵电机来减少启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗.
附录—托普物联网
托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目.浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！
托普物联网以客户需求为源头,结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GＩS信息技术,以及物联网技术,竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案.主要有:大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。
托普物联网三大系统产品
我们知道物联网主要包括三大层次,即感知层、传输层和应用层.因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸,涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统(终端智能控制平台。）
托普物联网模块化智能集成系统
托普物联网依据自身研发优势,开发了多种模块化智能集成系统。
1、传感模块：即环境传感监测系统.它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
2、终端模块:即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机,自动补光及遮阳，自动卷帘,自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。
3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息,在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。
4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。
５、溯源模块：即农产品安全溯源系统.该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录,有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者ＲＦID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息,才能放心食用。
6、作业模块:即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。
参考文献
[１]张兵，袁寿其,成立。国内外节水灌溉自动化技术发展现状与展望。排灌机械,2003（2)：3741．
[２]张兵。智能化节水灌溉控制系统的设计与研究［D]．镇江：江苏大学，2０03.
[3］常斗南,李全利,张学武。可编程序控制器原理应用试验[M］.北京:机械工业出版社，2002.
［4］RenａtoSilvｉodａFrotaRiｂeiｒｏ.Fuzzylogｉcbasｅｄautomａteｄirrｉgatｉonｃontroｌsyｓtemoｐtｉｍｉｚｅdviaｎeuralｎetｗorks[A］．AｄissｅｒｔatiｏｎprｅseｎteｄforthePＨＤ．TheuniversityofTｅnｎessee.Ameｒica，１998：7483.
电气工程学院
设计题目:水塔水位PLC自动控制系统
系别：
年级专业：
学号：
学生姓名:
指导教师:
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称：电气控制与ＰLＣ课程设计
基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师:
学号
学生姓名
（专业）班级
设计题目
水塔水位PLC自动控制系统
设
计
技
术
参
数
采用PLC构成水塔水位电气控制系统.控制要求查阅相关文献.
设
计
要
求
1） 根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计,包括PＬC硬件配置电路。
2） 根据控制要求，编制ＰLC控制程序
3） 按要求编写设计说明书并绘制A1幅面图纸一张。
参
考
资
料
2、图书馆各类期刊文献相关数据库
3、相关电气设计手册
周次
第一周
第二周
应
完
成
内
容
完成全部方案设计：
周一、二：查、阅相关参考资料
周二至周五：方案设计
周六、日：设计方案完善
周一、二：完成设计说明书
周三、四：绘制A１设计图纸
周五:答辩考核
指导教
师签字
基层教学单位主任签字
摘要
目前,大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多.因此，不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初,大多用人工进行控制,由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测,很难准确控制水泵的起停.要么水泵关停过早，造成水塔缺水;要么关停过晚，造成水塔溢出，浪费水资源,给用户造成不便.利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况.后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变,但常使用浮标或机械水位控制装置,由于机械装置的故障多，可靠性差,给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性,传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。
本文采用的是三菱FXZN型ＰＬC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心,对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位,将水位具体信息传至ＰＬC构成的控制模块,来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息,若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动。
关键词：水位自动控制、三菱ＦX2N、水泵、传感器
目录
摘要I
目录II
第一章绪论1
1。1本课题的选题背景与意义1
１.2可编程逻辑控制器简述1
第二章水塔水位控制系统硬件设计2
2。1基于PLＣ的水塔水位控制系统基本原理２
2。２水塔水位控制系统要求３
2。３水塔水位控制系统主电路设计４
2.4 系统硬件元器件选择５
2。5 Ｉ/O口的分配及ＰLＣ外围接线6
第三章水塔水位系统的PLＣ软件设计１０
3．1 水位控制系统的流程图１０
3。２ PＬＣ 控制梯形图１１
３．3 水位控制系统的具体工作过程1７
第四章总结18
参考文献１9
第一章绪论
1．1本课题的选题背景与意义
在工业生产中，电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数.其中，水位控制越来越重要。在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一.任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺点。可编程控制器(PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点,目前水位控制的方式被ＰLC控制取代。同时，又有PＩD控制技术的发展，因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。
在工农业生产以及日常生活应用中,常常会需要对容器中的液位（水位)进行自动控制。比如自动控制水塔、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量,生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同.但其原理都大同小异。特别是在实际操作系统中,稳定、可靠是控制系统的基本要求。因此如何设计一个精度高、稳定性好的水位控制系统就显得日益重要。采用PLＣ控制技术能很好的解决以上问题，使水位控制在要求的位置.
1.２可编程逻辑控制器简述
可编程逻辑控制器简称ＰLＣ，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强。逐渐适合复杂的电气控制系统。PＬC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。具有可靠性高、抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长等特点。
第二章水塔水位控制系统硬件设计
2．1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理
如下图整个系统由水位传感器，一台ＰLC和水泵以及若干部件组成。安装于水塔上的传感器将水塔的水位转化成1—5伏的电信号;电信号到达PＬC将控制控制水泵的开关。水箱水位自动控制系统由PLC核心控制部件高低位水箱的水位检测电路高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电路 PＬＣ 控制启停及主备切换。
图２—1 基于PLC的供水系统原理框图
在水塔水位检测系统中通过液位传感器将水位信号转换为电信号输入PＬＣ中,在通过ＰLC控制水泵的启动或关闭。在系统运行中当水为低于最低值时PLＣ将启动水泵向水塔中加水,当水塔中的水达到最高值时PLC使水泵停止运转即水泵停止向水塔供水。等到水塔水位再次达到控制最低水位时系统再次重复这个过程.
2。２水塔水位控制系统要求
图２－2 水塔水位控制装置图
１）水塔供水系统的一般装置如上图所示，应当保持水池的水位在S2~S3之间，当水池水位低于下限液位开关S3，此时S３为OFＦ，控制电磁阀打开，开始往水池里注水，当10S以后,若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时，则系统发出警报;若系统正常运行,此时水池下限液位开关Ｓ3为ON,表示水位高于下限水位。当液面高于上限水位S2时，则Ｓ2为ON,电磁阀关闭,同时检测水池液面是否会超过超上S1处，若超过，则水池水将溢出,S1液位开关为ON,向PLC发出信号启动上限报警,提醒工作人员立即排除故障。
2）保持水塔的水位在S5~S6之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关Ｓ6时，则水塔下限液位开关S６为ＯFF，则驱动电机M开始工作，向水塔供水，电机启动１0秒后，若S６仍旧为OFＦ,则发出水塔下限无水报警。当S3为ON时,表示水塔水位高于水塔下限水位水泵继续抽水给水塔。当水塔液面高于水塔上限水位开关S5时,则S５为OＮ,水泵停止抽水，同时检测水塔液面是否会超过超上S4处，若超过，则水塔水将溢出，S４液位开关为ON，向PLC发出信号启动上限报警，提醒工作人员立即排除故障。
3)当水池水位也低于下限水位时，不论水塔水位是否低于下限,电机M都不能启动.
2．3水塔水位控制系统主电路设计
图2—３ 水塔水位控制系统主电路
1）本次设计使用了两个水泵,通过程序控制当水塔下限无水且水池下限有水时同时启动将水池中的水抽向水塔,并通过定时在两水泵同时运行一段时间后停止其中一个水泵，通过这种工作方式可以在较大地减少用户缺水的情况,提高了供水的可靠性及效率，同时停止的水泵做为继续工作水泵的暗备用，在另一水泵出现故障之后，通过PＬC程序实现手动切换，这样既保证供水系统有备用水泵, 又有效地防止因为备用水长期不用发生锈死现象， 提高了设备的综合利用率, 降低了维护费用,整个供水系统性能得到极大提高.
2)因为本次设计选用的水泵额定功率较大,初始运行时的起动电流较大,故在主电路中设置星—三角减压变换起动电路，以防止起动时的过电流，通过软件自动实现电路切换,并且设置互锁延时程序,防止电路切换时发生三相短路事故。此外在水泵电机供电回路中通过热继电器及熔断器设置必要的电机热保护及过电流保护，保护电机的同时减小电机故障的影响范围。
２．４ 系统硬件元器件选择
1) ＰLＣ的选择
可编程控制器产品众多，不同厂家、不同系列、不同型号的PLC,功能和结构均有所不同，但工作原理和组成基本相同.本系统为单体控制系统,对控制功能无特殊要求,同时本次设计所需输入输出总点数介于32点与48点之间,因此选用三菱公司生产的的FX2Ｎ—48MR—001型ＰLC,其具结构紧凑,价格低廉,有极高的性价比，适用于小型控制系统的特点，该型号ＰLC为继电器输出型，输入输出点数各为24个点，多余的端子作为备用。
2)水泵的选择
选择水泵的一般原则为
１、满足流量和扬程的要求;
2、水泵机组在长期运行中，水泵工作点的效率最高；
3、按所选的水泵型号和台数设计的水泵站，要求设备和土建的投资最小；
4、便于操作维修，管理费用少。
而一般的水塔供水系统中水塔高度都在30米以上,所用水泵电机在向水池抽水时消耗的能量较大,同时因两水泵互为备用,故综合考虑后将两水泵电机额定功率都选为1１KW,型号为Ｙ2—1６0Ｌ－６,其重要参数有额定电流为２4。2３A,额定转速为9７０r/ｍin.水泵扬程为40米,流量为３5立方米/小时.
3)熔断器的选择
因为熔断器熔体电流应大于等于两倍的电机额定电流，因此电动机供电回路选用熔体电流为50A的熔断器。
4）电子液位位开关的选择
因为本次设计中水池及水塔中各有3处需要检测水位信号,因此选用欧姆龙公司生产的6１Ｆ-GN –G型电极式液位开关，该种类型的液位开关作为电气性液位检测方式,被广泛用于以大厦、集中住宅的上下水道为主及钢铁、食品、化学、药品、半导体等各种工业、农业水、净水场、污水处理等的液面控制。一旦电极接触到液体，通过液体可以闭合电路,根据流过的电流检知液位控制的动作原理，是以所谓的导电性液体为控制对象的液位开关.进行检测时，直接检测液体的电极间电阻，根据大于或小于已设定的电阻值，来判断有无液面,61Ｆ－GN –Ｇ型电极式液位开关含有三个电极正好用于本系统水位的检测，同时其ON电流在4。5ｍＡ以下且ＯFＦ电流１．5mA以下满足所选PＬC的输入性能指标，故较为合适.
５）热继电器的选择
因为电机额定电流为24.23A，因此选用JR20－２5/5Ｔ型热继电器，整合电流为21—2５A.
６）接触器的选择
同理,根据电机额定电流，并查手册后选择G20-25型接触器.
２．５ Ｉ/Ｏ口的分配及PＬＣ外围接线
序号
输入信号
符号
输入端子口
1
起动按钮
SＢ1
X000
2
停止按钮
SB2
X001
3
手动操作旋钮
SC１－1
X002
４
自动操作旋钮
SC１-2
Ｘ003
5
水池高水位开关信号
Ｓ1
X０04
6
水池中水位开关信号
Ｓ2
Ｘ０05
7
水池低水位开关信号
S３
X００６
8
水塔高水位开关信号
S4
Ｘ０07
９
水塔中水位开关信号
Ｓ5
Ｘ０10
1０
水塔低水位开关信号
S６
X011
１1
1#泵手动旋钮
SC2
X012
12
2#泵手动旋钮
SC3
X01３
14
电磁阀手动旋纽
ＳC4
X01４
15
电动机热保护报警
KA1
X015
16
报警确认旋钮
SC５
Ｘ0１6
1） PLC的输入接口分配表
2) ＰLC的输出接口分配表
序号
输出信号
符号
输入端子口
1
１＃泵接触器1
KM1
Y000
2
2＃泵接触器1
KM２
Y00１
３
水池高水位指示灯
HL1
Y002
4
水池中水位指示灯
ＨＬ２
Y003
5
水池低水位指示灯
ＨL3
Y０0４
６
水塔高水位指示灯
HL4
Y0０5
７
水塔中水位指示灯
ＨL５
Y０06
8
水塔低水位指示灯
HL６
Y0０7
9
电磁阀继电器
KA2
Y0１0
10
电机热保护报警指示灯
HL７
Ｙ011
11
水池高水位报警
HL８
Y012
12
水池低水位报警
HＬ9
Y013
14
水塔高水位报警
HL10
Ｙ014
1５
水塔低水位报警
HL11
Y０１5
1６
1#泵接触器２
KM3
Ｙ016
17
1＃泵接触器３
KM4
Y０1７
18
2＃泵接触器2
KM５
Y020
1９
2＃泵接触器３
KM6
Y０21
3)水塔水位控制器外观图如下
图2-４ 水塔水位控制器外观图
4）系统I/O硬件接线图
根据PLＣ输入、输出点地址分配表，水塔水位控制系统的I/O接线图如下:
图２—5 PＬＣ外部接线图
第三章水塔水位系统的PLC软件设计
3．１ 水位控制系统的流程图
3．2 PLC 控制梯形图
本次设计PＬC梯形图如下所示
各段程序功能如下：
1）系统启动停止程序
2）手动模式自动模式选择程序
3)液位显示程序
4）水池、水塔超上限报警及电机过热报警程序
5）电磁阀控制及水池无水报警程序
６)电机M1控制程序
７)电机M2控制程序
8)水塔无水报警程序
3．3 水位控制系统的具体工作过程
假设系统初始运行时水塔、水池中都完全无水,６个液位指示灯全灭。系统启动后程序的执行是,先由PLC判断操作人员选择的是手动操作还是自动操作,若为手动操作，则由工作人员由控制按钮自行选择两个水泵电机以及电磁阀的开启与关闭,当其中一个电机出现故障时工作人员可方便地自行切换电机。
若选择自动操作,则水池为液位低于水池下限位时，电磁阀打开,开始往水池里进水，如果进水超过10S，而水池液位没有超过水池下限位,说明系统出现故障，系统就会自动报警.若10S内水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作,水池下限位的指示灯HL3亮。此时，水池的液位已经超过了下限位了,系统检测到此信号时,由于水塔液位低于水塔水位下限，电机Ｍ1及Ｍ2开始同时工作并在两电机开启后1０秒并延时2秒后实现星形电路与三角形电路的切换,电机全压运行向水塔供水,当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯HL2亮，电磁阀就关闭，同时时时检测水池液位是否超过超上限，若超过，则发出超上限报警,水泵电机开启后定时10S，若水塔下限液位开关无信号输入，则发出水塔无水报警，水塔下限有水后，水塔下限液位指示灯亮，水泵继续供水给水塔，同时时时检测水塔超上限液位开关是否有信号输入,若有，则启动水塔水位超上限报警，当两水泵一起运行半小时后,水泵电机M２停止，另一水泵继续工作，直至水池水位低于下限或者水塔水位高于上限,若水泵因水池水位低于下限而停止，则在自动工作的模式下重复以上工作过程直到水泵因水塔水位高于上限而停止，至此系统的整个工作过程结束。
第四章总结
通过本次的课程设计,我受益匪浅，也感触良多。可以说是对以前学习的知识的挑战与突破。在对这个设计的材料的搜索进行独立搜索时,对于办公软件的应用有了进一步的提高.同时在对搜集的材料进行整核,结合所学理论知识，以及实际应用操作的情况下,提高了实际操作和独立解决问题的能力。
通过这次设计实践.让我更熟练的掌握了三菱的ＰLＣ软件的简单编程方法,对于三菱的ＰＬC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.在理论的运用中，也提高了我的工程素质。刚开始学习三菱PLC软件时，由于我对一些细节的不加重视,当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时,问题出现了。转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合,缺乏动手能力而造成的结果，最后通过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来,同样也看清了自己的不足之处。
设计过程中得到老师的意见和同学的提醒，再加上上网搜集到的资料，我也明白了不是每个问题都能自己解决的,只有通过自己努力以及别人的帮助才能把工作做得更好，古人说：三人行必有我师、思而不学则殆。所以说学习要善于向别人请教，学思结合.
然而由于时间仓促，水平有限，本次课题仅仅实现了初步的功能,要运用于实际，还需要很大的完善。主要在调速问题上的研究,包括水位的有效可靠的自动控制。而且系统只用到了简单的逻辑开关的控制,对于PLC的许多高级指令没有应用到，同时水泵电机的备用不够合理，没有使两台水泵完全平均地分担工作量，此外在器件选型方面较为牵强,绘图粗糙,部分程序及功能未能解释清楚，这是本次设计较为明显的不足,但通过这样的查缺补漏,为下次的实践提高了能力与效率。
参考文献
[1] 漆汉宏编《PＬC电气控制技术》北京：机械工业出版社， 2008
[2］ 三菱ＦX2N系列《微型可编程控制器使用手册》
［3］ 张万忠． 《可编程控制器应用技术》. 北京:化学工业出版社,20０1
［4] 李俊季、赵黎明。 《可编程控制应用技术实训指导》. 北京：化学工业出版社，20０1
[5］ 张桂香． 《电气控制与PＬC应用》。 北京：化学工业出版社,20０3
［6] 钟肇新、范建东. 《可编程控制器原理及应用（第三版）》. 广州:华南理工大学出版社,2003
［7］ 吕景泉. 《可编程控制器技术教程》. 北京:高等教育出版社,2000
四川工程职业技术学院
煤矿自动装车控制系统
毕业设计论文
指导老师：张 文 君
专业班级:１1级楼宇班
姓 名：苗 平
学 号:2011１202０22７
摘要:通过学习的PLC知识，以及查阅相关资料,利用PＬＣ设计出一个基于PＬC的自动装车系统。目前与之类似的系统在沙石场,煤矿场和其他非煤矿场已经开始大量运用，但由于技术问题并未全面普及，而本论文是设计一款煤矿自动装车系统。
与煤矿自动装车控制系统相近的系统在我国大部分煤矿场和非煤矿产业都有相应的运用,但是都处于半自动状态,需要很多人手操作，这样比较费人力和物力,不利于生产效率的提高。本文设计的煤矿自动装车系统可以对此进行改观。
该系统是将煤矿等矿物用传送带形式传送到一大型存储器内,车辆到达存储器下方自动开始装车，达到一定重量自动停止装车,具有一次称量、一次装载、速度快、精度高等特点。整个系统利用西门子S7—2０0实现自动控制，西门子S7-200是一款结构简单、价格适宜、运用普遍的控制软件,用它作为该系统的控制核心比较合理。
该系统在理论上已实现全自动装车效果，也达到了这次设计的要求.但在实际生产运用中还存在一些不足,不过我相信，在科学技术日益更新的情况下，将来解决相关技术难题后，该系统会得到优化加强并广泛运用。
关键词:自动装车系统、传送带、存储器、西门子S7—200、控制核心 、设计要求、全自动
Absｔraｃt: ｂｙ lｅarning the ｋnowlｅｄｇe of PLＣ, ａnd ａcｃess to releｖａnt inｆormation, using PLC to deｓigｎ ａn ａuｔomａtｉc ｌoａｄiｎg sｙｓtem based onPＬC． At preseｎt， the sｉmiｌar sｙstem ｉn tｈe ｑuaｒry， minｅ ｆieｌd and other non coal fieｌd has been widely uｓeｄ, but due to techｎical pｒoblｅms ｈave nｏｔ beeｎ ｐｏpularｉｚed， anｄ tｈis ｔhｅsｉs iｓ ｔo ｄesiｇn ａｎ ａutomatｉｃ loadiｎg systemiｎ coal miｎe。
And ｔhe ｃoａl mine auｔoｍatic loadｉnｇ control syｓｔｅm siｍilar to thｅ ｓysｔem areusｅd in moｓｔ coａl mines in our cｏｕntry and noｎ coal ｉnｄustｒy, but in theseｍｉ ａｕtomatｉc stａtｅ, rｅqｕireｓ ａ loｔ ｏf ｍaｎual opeｒａtion， ｓo the cｏsｔ oｆ maｎｐowｅｒ ａｎd ｍａtｅrial resourcｅs, iｓ ｎot coｎducive to ｔhｅ imｐｒovｅmenｔ ｏf prodｕctiｏn efficienｃy． Autoｍaｔic coal lｏading system is ｄｅsｉgｎed in thiｓ pａｐer ｃaｎ maｋe ｃhanｇe．
Thｅ sｙｓtem is ｔhe coaｌ aｎd ｏｔher minerａl belt ｃonveyｏr ｔo foｒm a largemｅmoｒy， vｅｈicle arｒiｖal ｍｅmory beｌow thｅ automaｔiｃ ｓtａrt ｌｏadiｎg， reａched a certaiｎ weiｇht autoｍatic stoｐ loading， witｈ ａ wｅiｇhing， a loading, hｉｇh spｅed, higｈ ｐrｅcision。 Ｔhｅ wｈoｌｅ systｅm uses ｔhe Siｅmｅｎs S7—２00 to aｃhｉｅve ａutｏmatiｃ ｃoｎｔroｌ， Sieｍens Ｓ7—200 is a sｉmｐle sｔructure,reａsonable price， usｉｎg ｔｈｅ contｒol ｓofｔwarｅ generallｙ, use ｉt aｓ ｔhe contrｏl cｏrｅ of tｈｅ systｅm ｉs reａｓonａbｌe。
The system ｈaｓ ｒealizeｄ thｅ automatic loａding ｅffｅct iｎ theory, bｕｔ alｓo has ｒeached the ｄesｉgn rｅquirｅments． Bｕt in ｓome defiｃiencies stｉll exist in ｔｈｅactual pｒoduｃｔion， ｂut I bｅｌieve tｈａt， iｎ the sｃｉence and technｏlｏgy increasiｎglｙ updａｔed ｓitｕatiｏn, will soｌve rｅlatｅd ｔechnicａl ｐrobｌｅms, the system wｉll bｅ oｐｔimized to ｓtreｎgthen ａnd wiｄely uｓeｄ .
Ｋｅywords： aｕtomatic loａding ｓyｓｔeｍ, a coｎveyor beｌt， meｍory, S7—２0０，Ｓiemens ｃｏntrol ， ｄesｉgn reqｕiremｅｎts, autoｍaｔic
目录
第一章 引言１
第二章 方案设计２
2.1、设计题目2
2.2、设计目的和意义２
2.３、系统组成3
2．4、系统控制要求3
2。5、系统结构图4
第三章 硬件部分5
３．1、原件选型５
3。1。１ PLC可编程控制器的选型5
3.1．2 电机的选型６
3.1。3 接触器的选型７
３.1.4 光电开关选型７
3.1．5 压力控制器选型9
３.１.6 电磁离合器的选型和介绍9
3。1．7 其他原件选型9
３．2、原件清单10
3.3、系统电气原理图10
第四章 软件部分1２
4。1、程序流程图12
4.2、Ｉ/O分配表１3
４。３、程 序１4
４．4、程序调试１6
第五章 设计中存在的问题及解决办法20
结论21
致谢2２
参考文献２3
第一章 引言
根据课题要求,利用PＬC设计一款自动装车系统。一开始，拿到这个课题根本不知道如何进行，唯一可以做的就是查阅网上的相关知识.在我查阅大量资料后,我发现网上很多论文都达不到我需要的效果.不过，通过网络我知道了我需要做什么以及该怎样做。通过了解,我知道自动装车系统在我国大部分煤矿场都有相应的运用，但是都处于半自动状态，还需要很多人手操作,这样比较费人力和物力，因此我决定以煤矿自动装车系统作为我的研究内容,对该系统进行进一步研究.其实，大部分利用PLC控制的自动装车系统的原理基本相近。我研究的煤矿自动装车系统需要用到传送带、电机、大型存储器等设备，其核心是利用相关的光电传感器和压力传感器进行检测，并利用西门子S７-200进行控制传送带电机的启停和常速和加速,以及送料阀门的打开和吸合。该系统原理相对简单，但是工作量并不简单,首先遇到的难题便是结构图和原理图的制作，所用绘图软件CＡD以前并未涉及过。一个简单的结构图花了我３天时间，不过这三天,我对CAD有了相关的学习,画图效果越来越好越来越快了,后来原理图也只花了1天时间而已。总的来说该系统优缺点并存,相关的技术问题在实际运用中还需改善。最后感谢各位老师和同学对我的帮助，该论文才得以完成。该论文存在的不足之处还需各位朋友多多指点。谢谢大家!
苗平
2０14年1月
第二章 方案设计
2.1、设计题目
煤矿自动装车控制系统
2.2、设计目的和意义
该煤矿自动装车系统是一个较为简单的控制系统，利用结构简单的西门子Ｓ7－2０0PLC作为系统的控制核心,不仅结构简单,操作方便，更具有很高的性价比，在该系统运用比较合适，与之类似的系统在我国的矿石、煤矿、沙石等诸多领域都有一些运用，但大多都是处于半自动状态,还需要很多人工，那样既浪费人力还浪费财力，产业的效率相对较低。因此，我觉得本论文设计的这个系统在将来会广泛运用,具有较大的现实意义,这也是我选择此课题的真正目的。
当然，该系统是一个理论上是可以实现的，总体设计思路是利用相关的光电开关和压力开关进行检测，并利用西门子S７-200进行控制传送带电机的启停和常速和加速,以及送料阀门的打开和吸合.具体的控制要求在下文２.4中有详细叙述。
该系统能够实现也确属不不易,不过最终能得以完成是值得自豪的。完成这个系统设计让我新学会了很多东西，比如CＡD画图软件，同时也把我么学过的PLＣ知识进行巩固，还学会了怎样在网络上快速寻找所需的信息等。我想这是我最大的收获,也为以后的人生有重大的帮助!
2。3、系统组成
本系统主要由下面设备组成:三相异步交流电机、光电开关、压力控制器、存储设备、传送带、西门子PLC--—200
该系统的系统示意图如下:
图2-１ 系统
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
