物业供水系统水泵控制程序设计与调试.doc

学 号 1322010217

天津城建大学

电气控制技术课程设计
设计说明书

物业供水控制系统

起止日期： 2016年 5 月 16 日 至 2016年 5 月 20 日

学生姓名
梁添
班级
电气（2）班
成绩

指导教师(签字)

控制与机械工程学院
2016年 5 月 13 日

内容摘要

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。本论文是针对供水要求设计的基于PLC的物业供水系统。本设计由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。
关键词：PLC控制；物业供水；水压

目 录

第1章 引 言...........................................................1
第2章 硬件设计.........................................................1
2.1供水主电路 1
2.2 供水系统的I/O地址分配表 2
2．3 供水系统的元件选择 3
第3章 软件设计 4
3.1系统流程图 4
3.2 程序梯形图 5
3.3 程序指令表 11
3.4程序分析 18
3.5程序调试 18
结论 20
设计总结 20
心得体会 21
参考文献 22

第1章 引 言
我们都知道，水是人类生活生产中不可缺少的物质，在提倡节能环保的时代对于我们这个水资源，电能短缺的国家，节约更显得尤为重要。随着人们生活水平的提高，城市中各小区的建设发展的十分迅速，同时也对小区的基础建设提出了更高的要求。小区的供水系统的建设正是其中的一部分，供水的可靠性、稳定性、经济型直接影响到小区居民的正常生活和工作，也直接体现出小区物业管理水平的高低。
现在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接通表明水压正常；K3接通，表明水压偏高。对于供水系统有以下控制要求：
（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，要求工作的水泵先切断；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，表示水压正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵至少为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。
（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，可随时对单个水泵进行断电控制。
（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）。
对于这个恒压供水系统，总体设计思路如下：选择合适的电动机，画出主电路图，确定I/O地址分配表，确定PLC的CPU，根据系统的控制要求选择合适的CPU,选出CPU后之后按照控制要求设计出梯形图，编译成语序表。

第2章 硬件设计
2.1供水主电路设计
由设计内容和要求可知，本设计要用到四台水泵，在设计主电路时，水泵以电动机代替，图中的KM为接触器线圈，FR为热继电器，主电路中有短路过载保护，主电路如图所示：

图2-1 主电路图

2.2 供水系统的I/O地址分配表
供水系统的I／O地址分配表本设计的控制部分有PLC完成。由于本系统控制分手动和自动运行，手动运行时，每台水泵分别有启动和停止开关，自动运行时需要有自动运行/停止开关。水压判断开关以及过载保护等，还有四个水泵输出。所以PLC的I/O地址分配表如表2-1所示。

表2-2 I/O地址分配表

控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
自动∕手动切换信号
常开按钮
QS1
I0.0
手动启动泵1
常开按钮
SB1
I0.1
手动停止泵1
常闭按钮
SB2
I0.2
手动启动泵2
常开按钮
SB3
I0.3
手动停止泵2
常闭按钮
SB4
I0.4
手动启动泵3
常开按钮
SB5
I0.5
手动停止泵3
常闭按钮
SB6
I0.6
手动启动泵4
常开按钮
SB7
I0.7
手动停止泵4
常闭按钮
SB8
I1.0
自动启动∕停止信号
常开按钮
QS2
I1.1
低压开关K1
压力开关
SP1
I1.2
水压正常反馈信号
压力开关
SP2
I1.3
高压开关K3
压力开关
SP3
I1.4
输出信号
泵1供水
接触器
KM1
Q0.0
泵2供水
接触器
KM2
Q0.1
泵3供水
接触器
KM3
Q0.2
泵4供水
接触器
KM4
Q0.3
信号灯1亮
信号灯
HL1
Q0.4
信号灯2亮
信号灯
HL2
Q0.5
信号灯3亮
信号灯
HL3
Q0.6
信号灯4亮
信号灯
HL4
Q0.7

2．3 供水系统的元件选择
本系统用到的元器件有：可编程控制器PLC，水泵，以及继电器，接触器等。PLC选用的是S7-200.
2.3.1 供水系统的I/O接线图
CPU的选择：由I/O分配表可知，本系统需要17个输入点，8个输出点。由于CPU226（24输入/16输出）价格昂贵，不能充分利用，造成浪费，所以选用CPU224（14输入/10输出）串联一个扩展模块EM221。其I/O接线图如图2-2所示

图2-3 I/O接线图

第3章 软件设计
3.1系统流程图
由于该系统既可以手动运行又可以自动运行，所以本系统设计主要分两部分，一部分是手动模块，一部分是自动模块。系统的总流程图如图3-1所示。该流程图主要介绍了本系统的设计思路，其中的具体细节没有在流程图中给出，将会在后面的程序分析中详细介绍。

图3-1 程序流程图

3.2程序梯形图
由流程图和设计要求可得相应的梯形图：

B
A

A

B

D C

C

3.3程序指令表
由梯形图可以得出相应的语句表。
TITLE=物业供水系统水泵控制程序梯形图
Network 1 // 网络标题
// 自动/手动切换开关状态为"OFF"时，程序自动跳转到自动控制模块（网络6）执行
LDN I0.0
JMP 1
Network 2
// 水泵1手动启动或停止：I0.1闭合，水泵1启动；I0.2断开，水泵1停止
LD I0.1
O M0.0
AN I0.2

A I0.0
= M0.0
Network 3
// 水泵2手动启动或停止：I0.3闭合，水泵2启动；I0.4断开，水泵2停止
LD I0.3
O M0.1
AN I0.4
A I0.0
= M0.1
Network 4
// 水泵3手动启动或停止：I0.5闭合，水泵3启动；I0.6断开，水泵3停止
LD I0.5
O M0.2
AN I0.6
A I0.0
= M0.2
Network 5
// 水泵4手动启动或停止:I0.7闭合，水泵4启动；I1.0断开，水泵4停止
LD I0.7
O M0.3
AN I1.0
A I0.0
= M0.3
Network 6
// 网络6-12为自动控制模块
LBL 1
Network 7
// 自动运行控制开关状态为"ON"（I1.1闭合）时，M1.1得电
LD I1.1
AN I0.0
= M1.1
Network 8
// 无水泵工作时，水泵1自行启动
LD M1.1
AN M0.0
AN M0.1
AN M0.2
AN M03
S M0.0, 1
Network 9
// 水压低时，I1.2闭合，定时器T37开始计时30s
LD I1.2
A M1.1
AN I1.3
AN T37
TON T37, 300
Network 10
// 水压低时，各水泵启动或停止控制程序段
LD T37
LPS
A M0.0
AN M0.1
AN M0.2
AN M0.3
S M0.1, 1
LRD
AN M0.0
A M0.1
AN M0.2
AN M0.3
S M0.2, 1
LRD
AN M0.0
AN M0.1
A M0.2
AN M0.3
S M0.3, 1
LRD
AN M0.0
AN M0.1
AN M0.2
A M0.3
S M0.0, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
AN M0.2
AN M0.3
S M0.2, 1
LRD
AN M0.0
A M0.1
A M0.2
AN M0.3
S M0.3, 1
LRD
AN M0.0
AN M0.1
A M0.2
A M0.3
S M0.0, 1
LRD
A M0.0
AN M0.1
AN M0.2
A M0.3
S M0.1, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
A M0.2
AN M0.3
S M0.3, 1
S M0.4, 1
LRD
AN M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
S M0.0, 1
S M0.5, 1
LRD
A M0.0
AN M0.1
A M0.2
A M0.3
S M0.1, 1
S M0.6, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
AN M0.2
A M0.3
S M0.2, 1
S M0.7, 1
LPP
A M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
JMP 2
Network 11
// 水压高时，I1.4闭合，定时器T38开始计时30s
LD I1.4
A M1.1
AN I1.3
AN T38
TON T38, 300
Network 12
// 水压高时，各水泵启动或停止控制程序段
LD T38
LPS
A M0.0
AN M0.1
AN M0.2
AN M0.3
JMP 2
LRD
AN M0.0
A M0.1
AN M0.2
AN M0.3
JMP 2
LRD
AN M0.0
AN M0.1
A M0.2
AN M0.3
JMP 2
LRD
AN M0.0
AN M0.1
A M0.2
A M0.3
JMP 2
LRD
A M0.0
A M0.1
AN M0.2
AN M0.3
R M0.0, 1
LRD
AN M0.0
A M0.1
A M0.2
AN M0.3
R M0.1, 1
LRD
AN M0.0
AN M0.1
A M0.2
A M0.3
R M0.2, 1
LRD
A M0.0
AN M0.1
AN M0.2
A M0.3
R M0.3, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
A M0.2
AN M0.3
R M0.0, 1
LRD
AN M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
R M0.1, 1
LRD
A M0.0
AN M0.1
A M0.2
A M0.3
R M0.2, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
AN M0.2
A M0.3
R M0.3, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
A M0.4
R M0.0, 1
R M0.4, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
A M0.5
R M0.1, 1
R M0.5, 1
LRD
A M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
A M0.6
R M0.2, 1
R M0.6, 1
LPP
A M0.0
A M0.1
A M0.2
A M0.3
A M0.7
R M0.3, 1
R M0.7, 1
Network 13
// 网络13-17为输出模块
LBL 2
Network 14
// 水泵1输出：M0.0闭合，水泵1工作，同时指示灯亮；M0.0断开，水泵1停止，同时指示灯灭
LD M0.0
= Q0.0
= Q0.4
Network 15
// 水泵2输出：M0.1闭合，水泵1工作，同时指示灯亮；M0.1断开，水泵1停止，同时指示灯灭
LD M0.1
= Q0.1
= Q0.5
Network 16
// 水泵3输出：M2.0闭合，水泵3工作，同时指示灯亮；M0.2断开，水泵3停止，同时指示灯灭
LD M0.2
= Q0.2
= Q0.6
Network 17
// 水泵4输出：M3.0闭合，水泵4工作，同时指示灯亮；M0.3断开，水泵4停止，同时指示灯灭
LD M0.3
= Q0.3
= Q0.7

3.4 程序分析
本系统主要分为手动运行和自动运行两部分，在编程过程中将本系统主要分为三大模块：手动运行模块、自动运行模块、输出模块。在系统一上电情况下首先通过判断自动手动/开关I0.0，判断是进入手动模块还是自动模块，I0.0为ON表示手动，OFF表示自动。然后进入相应的模块执行程序。
手动模块，当进入手动手动模块后，I0.1是泵1的手动启动开关，I0.2是泵1的手动停止开关，I0.3是泵2的手动启动开关，I0.4是泵2的手动停止开关，I0.5是泵3的手动启动开关，I0.6是泵3的手动停止开关，I0.7是泵4的手动启动开关，I1.0是泵4的手动启动开关。可以通过上述开关相对独立的对单台水泵进行通断电控制。
自动模块，当进入自动模块后，在自动进行模块还有自动运行停止开关I1.1（ON表示运行，OFF表示停止），在I1.1为ON的情况下，系统首先判断四台水泵的运行状态，如四台水泵都没有工作将自动把第一台水泵打开，其中M2.0、M2.1、M2.2、M2.3分别是四台水泵自动运行的标志，然后通过压力传感器判断水压的高低，在系统中I1.2表示水压低，I1.3表示水压正常，I1.4表示水压高。水压高/低的时候延时30秒减少/增加一台水泵工作，增加的顺序是没工作过的优先增加，程序为了满足这个要求，采用的是四台水泵按M0.0-M0.1-M0.2-M0.3-M0.0的顺序依次循环启动或停止。这样就能满足没工作过的优先增加和工作过的优先停止的要求。其次在选择增加四台水泵的控制PLC，扫描程序遵照从上到下从左到右的原则，为了避免上面程序对下面的影响，在设计过程中对于水压低需要增加水泵时先写出四台水泵同时工作的情况，然后逐次减一到只有一台工作，对于水压高需要减泵时先从一台水泵工作，然后逐次加一到四台全工作这样就能满足上述要求。每当自动模块执行完之后程序跳到输出模块执行。
输出模块，在输出模块中，M0.0是泵1的运行标志；M0.1是泵2的运行标志；M0.2是泵3的运行标志；M0.3是泵4的运行标志。

3.5程序调试
当自动时，水泵1停止工作时，在30秒之后将启动水泵2。水压高时

结论
通过对所设计程序的调试发现，改程序可以满足设计要求，实现对物业供水的手动和自动控制，适于在城市各物业校区和新农村居民楼进行实际应用推广，具有很大的经济价值和发展前景。
本次课程设计中任然存在着不足，我认识到了自己的缺陷，激励着以后能够继续前进，以求在今后的学习和工作中做得更好。

设计总结
经过二周的努力本次设计圆满的完成了。然而在第一次看到这个设计题目及要求时，说实话自己有点害怕和担心，担心自己不能够完成本次设计，害怕遇到问题时不知道该怎么解决。当然在设计中的确遇到很多困难，这些问题及其解决办法在前面已经介绍。在这些问题的解决过程中是我什么体会到仔细一个人能力的有限，也让我感受到了团结互助的作用。我要特别感谢本次设计中帮助过我的老师和同学
在这二周的设计中，也是我的自信心有了很大的提高，使我明白在面对困难时我要轻言放弃，要相信自己，并努力的发现困难解决困难。同时也是我明白在面对一件事情时不要被他的表象所迷惑，不要第一眼看去认为他难他就难，有时只要我们认真的按部就班的来做，所有的问题都能解决，到后来我们也会发现他也并不像我们想象的那么难。

心得体会
首先衷心感谢我的设计指导老师王贝贝老师，王老师学识渊博，治学严谨，勤奋敬业，使我在耳濡目染中受益匪浅，这些日以来，王老师对我们倾注了大量的心血，不断给我方向性的指导和建议，同时也不断鼓励我独立思考，提出自己的见解，锻炼我独立的研究能力，这一切都将对我以后的学习和生活产生重要的积极影响。老师还特别的耐心对待每一个学生，认真指导学生进行相关课程设计，指出学生的不足之处和学生应该注意的知识点，强调我们应该为以后的工作做好准备，设计的关键在于思想而不是程序本身，也交给我们了关于课程说明书的排版问题，要时刻向人们展示我们是经过训练的而不是随心所欲进行相关排版的。老师的谆谆教导为我们以后走上社会走上工作岗位也是很有帮助的，特此在本设计完成之际，对王老师的精心指点和谆谆教诲表示崇高的敬意和衷心的感谢。
同时，在学习、生活中班里的同学们给予了我诸多指导和帮助，让我在这次课程设计中学到不少知识，我能够顺利的完成此次课程设计多亏老师和同学的帮助。在此表示衷心的感谢。
同时感谢学校给我们这样的机会来锻炼自己检验自己的学习状况。学校安排这次课程设计实在是太合理了，让我们立即对所学的知识进行检测，及时查漏补缺，巩固所学知识的同时，运用所学知识。讲学与行结合起来，使得知识体系更加牢固，知识内容更加清晰明了。
最后，还要感谢其它关心、帮助过我的朋友们。

参考文献
[1] 王阿根. 电气可编程序控制原理与应用.清华大学出版社.2010
[2] 何有华. 可编程序控制器及常用控制电路. 冶金工业出版社.2002
[3] 郭纯生. 可编程序控制器编程实战与提高. 电子工业出版社.2006
[4] 谢克明 夏路易. 可编程控制器. 电子工业出版社.2003

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