課程設(shè)計(jì)物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、 課 程 設(shè) 計(jì) （報(bào) 告）設(shè) 計(jì) 題 目： 物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 學(xué) 院 名 稱： 電子與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣122班 姓 名： XXX 學(xué)號(hào)： XXXXXXXXXXXX 指 導(dǎo) 教 師： XXXXXX 起訖時(shí)間： 2015.1.122015.1.16目錄一、緒論·······················

2、··················································

3、·············································-1- 1.1、物業(yè)供水系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)簡(jiǎn)介·

4、3;·················································

5、3;·················-1- 1.2、物業(yè)供水系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能·····························&#

6、183;·······································-1-二、硬件實(shí)現(xiàn)·········

7、;··················································

8、;··················································

9、;·-2- 2.1主控電路設(shè)計(jì)··············································

10、3;·················································

11、3;·-2- 2.1.1 PLC簡(jiǎn)介··············································&

12、#183;·················································-

13、2- 三菱FX2N簡(jiǎn)介················································&

14、#183;····································-3- 2.1.3控制器I/O口分配表··········

15、··················································

16、················-3- 2.1.4物業(yè)供水系統(tǒng)主控控制硬件圖······························&#

17、183;····························-5- 2.2繼電器···················

18、3;·················································

19、3;··········································-5- 2.2.1繼電器在控制系統(tǒng)中的作用····&

20、#183;·················································&

21、#183;··········-5- 2.3 水泵·····································

22、83;·················································

23、83;·····························-6- 2.3.1恒壓供水水泵··················

24、··················································

25、·······················-6-三、軟件程序?qū)崿F(xiàn)·························&

26、#183;·················································&

27、#183;·····························-7- 3.1梯形圖程序說(shuō)明··················

28、;··················································

29、;··························-7- 3.2物業(yè)供水系統(tǒng)流程圖及實(shí)物圖····················

30、83;··············································-10- 3.3系統(tǒng)調(diào)試·及所遇

31、問(wèn)題·················································

32、3;·································-11-四、結(jié)束語(yǔ)···············&

33、#183;·················································&

34、#183;·················································-

35、11-五、參考文獻(xiàn)················································

36、83;·················································

37、83;············-12- 附錄：梯形圖程序···································&#

38、183;·················································&#

39、183;·················-12- 一、緒論1.1、物業(yè)供水系統(tǒng)的應(yīng)用簡(jiǎn)介 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)的建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求，小區(qū)的供水系統(tǒng)是其中的一個(gè)重要方面。針對(duì)目前的小區(qū)供水系統(tǒng)中存在的電能、水資源浪費(fèi)且供水質(zhì)量差等問(wèn)題采用三菱FX2N PLC為核心控制器，構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以管網(wǎng)水壓為設(shè)定參數(shù)，根據(jù)用水量的大小由PLC控

40、制投入運(yùn)行的水泵的數(shù)量實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)恒壓供水。1.2、物業(yè)供水系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能某物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺(tái)，供水管道安裝壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)K1，K2和K3。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。1. 控制要求： （1）自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接通，此時(shí)可延時(shí)30s后撤除1臺(tái)水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當(dāng)用水量多時(shí)，壓力降低，K1接通，此時(shí)可延時(shí)30s后增設(shè)1臺(tái)水泵工作，要求未曾工作過(guò)的水泵增加投入運(yùn)行；當(dāng)K2接通，表示供水正常，可維持水泵運(yùn)行數(shù)量。工作時(shí)，要求水泵數(shù)量最少為1臺(tái)，最多不得超出4臺(tái)。（2）各水泵工作時(shí)，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示

41、。（3）手動(dòng)工作時(shí)，要求4臺(tái)水泵可分別獨(dú)立操作（分設(shè)起動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)），并分別具有過(guò)載保護(hù)，可隨時(shí)對(duì)單臺(tái)水泵進(jìn)行斷電控制（注：若輸入點(diǎn)不夠，可減少一個(gè)過(guò)載保護(hù)輸入）。（4） 設(shè)置“自動(dòng)/手動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)（ON手動(dòng)，OFF自動(dòng)），另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開(kāi)關(guān)（ON自動(dòng)運(yùn)行，OFF自動(dòng)運(yùn)行停止）。二、硬件實(shí)現(xiàn)2.1主控電路設(shè)計(jì)2.1.1 PLC簡(jiǎn)介可編程序控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，

42、專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)主要存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)，一是可靠性差，排除故障困難，因?yàn)樗墙佑|控制，所以當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生磨損和斷裂等損壞情況時(shí)很難做出相應(yīng)處理；二是靈活性差，總體成本較高。繼電器本身并不貴，但是控制柜內(nèi)部的安裝，接線工作量極大，工藝發(fā)生變化時(shí)相應(yīng)的改動(dòng)更是復(fù)雜。因此當(dāng)市場(chǎng)需要適應(yīng)新的變化時(shí)，PLC就應(yīng)運(yùn)而生了。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜

43、、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（IEC）曾先后于1982年、1985年和1987年發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第一，二，三稿，并在1987年2月對(duì)PLC作了如

44、下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了PLC是：1 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)也是一種計(jì)算機(jī)；2 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)；3 面向用戶指令編程方便；4 邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)算和算術(shù)操作；5 數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制；6 易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體、易于擴(kuò)充。2.1.2三菱 FX2N簡(jiǎn)介

45、FX系列PLC擁有無(wú)以匹及的速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)；FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）

46、可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過(guò)濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX ASCII變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。 2-1-1 三菱 FX2N-48MR2.1.3控制器I/O口分配

47、表輸入點(diǎn)符號(hào)輸出點(diǎn)符號(hào) 手動(dòng)/自動(dòng) X0 1號(hào)水泵 Y0 自動(dòng)開(kāi)關(guān) X1 2號(hào)水泵 Y1 K1低水壓 X3 3號(hào)水泵 Y2 K2正常水壓 X4 4號(hào)水泵 Y3 K3 高水壓 X5 1號(hào)水泵指示燈 Y4 1號(hào)水泵開(kāi)關(guān) X6 2號(hào)水泵指示燈 Y5 2號(hào)水泵開(kāi)關(guān) X7 3號(hào)水泵指示燈 Y6 3號(hào)水泵開(kāi)關(guān) X10 4號(hào)水泵指示燈 Y7 4號(hào)水泵開(kāi)關(guān) X11 初始化 x122-1-2物業(yè)供水系統(tǒng)I/O口分配表2-1-3物業(yè)供水系統(tǒng)I/O接線圖1號(hào)水泵工作標(biāo)志M1二號(hào)水泵工作標(biāo)志M2三號(hào)水泵工作標(biāo)志M34號(hào)水泵工作標(biāo)志M4全泵運(yùn)行標(biāo)志M10單泵運(yùn)行標(biāo)志M0增泵執(zhí)行標(biāo)志M5減泵執(zhí)行標(biāo)志M6水壓低標(biāo)志M7水壓

48、正常標(biāo)志M8水壓高標(biāo)志M9自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志M22手動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志M21初始化標(biāo)志M201號(hào)泵退出標(biāo)志M112號(hào)水泵退出標(biāo)志M123號(hào)水泵退出標(biāo)志M134號(hào)水泵退出標(biāo)志M142-1-3程序內(nèi)部使用輔助繼電器（M） 業(yè)務(wù)供水系統(tǒng)主控控制硬件圖2-1-4業(yè)務(wù)供水系統(tǒng)主控硬件圖2.2繼電器 2.2.1繼電器在控制系統(tǒng)中的作用 繼電器是一種基本的電氣設(shè)備，它用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉一定數(shù)量互相獨(dú)立的電路。這種操作是利用由電壓控制的線圈繞組所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸入量達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式的變化的自動(dòng)控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)。通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自

49、動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在控制系統(tǒng)中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路的作用。 通過(guò)有電流流過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使觸點(diǎn)吸合，沒(méi)有電流流過(guò)線圈的時(shí)候觸點(diǎn)斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)隔離和輸出控制的。一般在儀表去控制現(xiàn)場(chǎng)大功率電器設(shè)備時(shí)，由于儀表或控制系統(tǒng)的卡件觸點(diǎn)承受不了很高的電流或電壓，就采用繼電器作為中間執(zhí)行器。接收到控制系統(tǒng)的控制信號(hào)后去執(zhí)行系統(tǒng)控制指令或強(qiáng)電設(shè)備給弱點(diǎn)系統(tǒng)控制信號(hào)時(shí)也需要用它來(lái)隔離高壓信號(hào)輸出干觸點(diǎn)信號(hào)。反之亦然。另外由于繼電器的型號(hào)很多，可以滿足不同電壓不同信號(hào)的需要，可以作到長(zhǎng)期可靠的工作。2.3 水泵2.3.1恒壓供水水泵簡(jiǎn)介 水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外

50、部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來(lái)輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。水泵性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來(lái)傳遞能量；葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來(lái)傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。容積式泵：利用工作腔容積周期變化來(lái)輸送液體。葉片泵：利用葉片和液體相互作用來(lái)輸送液體。 恒壓供水的變頻應(yīng)用方式：通常在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺(tái)常用泵，供水量大時(shí)多臺(tái)泵開(kāi)，供水量小時(shí)開(kāi)一臺(tái)或兩臺(tái)。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí)

51、，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺(tái)變頻器；其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個(gè)閉環(huán)回路，較簡(jiǎn)單，但成高。前種方法成低，性能不比后種差，但控制程序較復(fù)雜，是未來(lái)的發(fā)展方向，下面講到的原理都是一變頻器拖動(dòng)多馬達(dá)的系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)1、 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行；2、 節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；3、 運(yùn)行可靠：由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(wú)沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂

52、。4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺(tái)泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表，以便分析統(tǒng)計(jì)。同其它供水方式相比較，正藝變頻恒壓供水系統(tǒng)，除了具有顯著的節(jié)能效果外，還有以下顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)：1、恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。2、由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。3、水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，按設(shè)定的加速時(shí)間加速，避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響， 2-3-1 恒壓供水水泵 同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。徹底消除水錘現(xiàn)象。 4、實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力。3、 軟件程序?qū)崿F(xiàn)3.1梯形圖程序 3.1.1 初始化部分假設(shè)物業(yè)供水控制系統(tǒng)在上電后需要初始化完成部分的環(huán)境設(shè)置工作。由于供水系統(tǒng)要保證有水泵工作，而且盡量不浪費(fèi)電能，這里使初始化后有一臺(tái)水泵