基于plc控制的自動平移門【實用文檔】doc

基于plc控制的自動平移門【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載

基于plc控制的自動平移門【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載畢業(yè)設計(論文）設計題目：基于PＬC控制的自動平移門專業(yè):機電一體化班級:學號：姓名：指導老師：起訖日期2014年10月1５日~201５摘要本文設計了一個基于三菱FX２N-１6MR的PLC和艾默生EV1０00的變頻器控制的自動門系統(tǒng)。首先，本文會對自動平移門進行介紹，并且會對自動平移門的各個部件做出說明。第二步,分析自動平移門的機械結構。第三步,介紹自動平移門的設備選型。第四步，對PLC控制系統(tǒng)中的設計，即Ｉ/Ｏ地址的分配、主電路圖、接線圖以及梯形圖；最后,對PＬC程序進行說明。關鍵詞:PLC變頻器控制自動門目錄TOＣ\o"1-3"＼h\z＼u摘要PAGＥＲEF_Tｏc405227４60＼h2HYPＥＲLINK\l”_Tｏｃ4０5227461"1引言4HYＰEＲLIＮＫ\l”＿Tｏc40５22７4６2"1.1自動門的具體應用PAGERＥF＿Tｏc４052274６2\h５１.2自動門的組成部件52自動平移門的總體結構設計方案62.1自動平移門的構造和參數(shù)6HＹPEＲLＩNK\l"_Toｃ405227466"2.２自動平移門的機械結構7HYPERLINK\l＂_Ｔｏc4０５2274６7"2。3自動平移門的系統(tǒng)方案83自動平移門控制系統(tǒng)設備選型9ＨYPＥRLＩNK\l"_Toc4０52274６９＂３。１驅(qū)動裝置的選型9HＹPERLINＫ\l”_Toc4052274７0＂3。2可編程控制器（PLC）的選型ＰＡGEREF_Toc４0522７４70＼h10HＹPＥRＬINＫ\l”_Toｃ4０52274７１＂３．3變頻器的選型PAGEREＦ_Tｏc40５227471\h1１３.4變頻器的參數(shù)設定PＡGEREF_Toc4052２74７1\h12３．5感應開關的選型PＡＧＥRＥF_Ｔoc4０522７4７4\ｈ133.6限位開關的選用PAGＥREF_Toc405227475\ｈ14HYPERLINK\l＂_Toc40５２274７6"4控制系統(tǒng)PLＣ程序設計ＰAGEREＦ＿Toc40５22747６\h154.1控制要求ＰＡGEREＦ_Ｔｏc405２2７4７７\ｈ154．2項目任務PＡGEREF_Toｃ40５２２７４７8\h154。3I/O分配PAGEＲＥF＿Ｔoc405227４79\h154.４主電路和PLC接線圖ＰAGEＲEF＿Toc4052２74８0\h1６HYPＥRLINK\l＂_Toc４０52２７4８1”4．５PＬC程序設計及說明PAGEREF_Tｏｃ４05227481\h１7ＨＹPERLINＫ\l”_Toc40５2２748２＂4。6ＰLC梯形圖2０HYPERＬINK\l”＿Toc４05227485＂結束語４05２27485\h２2致謝23HYＰERLIＮK\l”_Toc40５２274８7＂參考文獻PAGＥREF＿Toc４052２74８7＼h241引言在21世紀的今天，門的安全理念，有效性更加地突出，不僅如此,門的作用在建筑藝術上也更加突出，強調(diào)了與建筑風格的整體協(xié)調(diào)。在大中型公共場所,自動門在這些建筑中扮演著時尚的角色。作為建筑物的一部分，自動門從基本意義上說，要同時滿足與外部環(huán)境隔離和不妨礙人們通行這兩種要求，因此自動門體本身要堅固、密封.本課題主要介紹運用PＬC為控制器的自動平移門控制系統(tǒng)的設計，本課題開發(fā)的產(chǎn)品主要用于商場、銀行等需要自動開關門的場合。本文所設計的系統(tǒng)不但能滿足自動門控制的基本要求，而且還可以保證自動門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高，因此是一個比較實用的經(jīng)濟型產(chǎn)品。1。1自動門的具體應用當人們行走在人行道上時,我們可以看到各類銀行矗立在馬路兩邊，而我們可以看到許多人在銀行中進進出出,但是我們可以看到人們只是在銀行門口稍作停留，銀行的大門就會自動打開,當人們進入或離開一段距離后大門就會自動關閉，這種情況可以說是屢見不鮮,而銀行所使用的能夠自動開關的就是自動門。自動門在銀行中的使用可以說大大方便了人們的進出，并且在進出頻繁的時候能夠有效緩解人流量大時所帶來的問題?？梢哉f在銀行中自動門已成為不可或缺的一部分。下面我們就來看一下自動門在銀行中的應用.下面認識一下自動門,如圖１-1所示圖1—１自動門圖片１.2自動門的組成部件主要部件包括主控制器:它是自動門的指揮中心.感應開關：負責采集外部信號。動力馬達：提供開門與關門的動力。門扇行進軌道：主要是約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)。門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇,牽引動門扇運行.同步皮帶：用于傳輸馬達產(chǎn)生的動力。下部導向系統(tǒng):是門扇下部的導向與定位裝置。輔助配置包括行程開關：用來判斷自動門所處的位置.防夾人光柵:防止自動門的夾人。后備電源：保證停電時自動門能工作正常。2自動平移門的總體結構設計方案2.1自動平移門的構造和參數(shù)自動門門面結構如圖2—1所示：圖２－１自動門門面結構示意圖像銀行這類公共場所的自動平移門使用的非常頻繁，但是任何自動門的使用次數(shù)和使用壽命都是有限的，為了使門體更加堅固耐用，本文所設計自動門的材質(zhì)使用鋼化玻璃,為了滿足實際需要，所以必須對自動門各方面進行全面考慮，設定合適的具體參數(shù)。具體參數(shù)如表2－1所示：表2－1自動門的具體參數(shù)門體設計項目參數(shù)設定值單扇門開啟寬度1。5m單扇門的最大承重１20０kg門體高度2。5m開啟保持時間15s（可調(diào)）開門速度８0cm/s(可調(diào))2.2自動平移門的機械結構傳動機構如圖2—2所示。電機傳動輪直徑:D=5ｃm，大傳動輪直徑:D′=２５cm，同圓心中傳動輪直徑：Ｄ〞=10cｍ.電機和大傳動輪的傳動比：ｉ=2πr′/2πｒ＝Ｄ′/D=5圖2-2自動門機械傳動結構2。3自動平移門的系統(tǒng)方案本文設計的自動門系統(tǒng)方案主要是PLC控制變頻器達到控制電動機正反運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)自動門開關的控制方式。采用變頻器控制電路,結構簡單，控制方便,可靠性高。交流電機的驅(qū)動系統(tǒng)使其具有高效率,而它本身的結構十分簡單，維護起來非常方便,并且具有容易冷卻和壽命長的優(yōu)點.控制系統(tǒng)結構圖如圖2－3所示：圖2-3控制系統(tǒng)結構3自動平移門控制系統(tǒng)設備選型3．1驅(qū)動裝置的選型根據(jù)本論文所設計的自動平移門的要求,選用符合國際安全標準規(guī)定的絕緣電阻、接地裝置和過電壓保護等因素的驅(qū)動裝置，其具備低噪音、強穩(wěn)定性等特點,在考慮了安全和其它因素,本論文選用的驅(qū)動裝置是山東力久特種電機有限公司生產(chǎn)的三相交流變頻電機，型號為YVP132M—4型，額定電壓為38０V。根據(jù)生廠商提供的電機結構圖如圖3—1所示;電機外觀圖如圖3－2所示和電機尺寸和參數(shù)表如表3—1所示：YVＰ變頻調(diào)速三相異步電動機（B３）產(chǎn)品分類：YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機機座中心高:H80~H３55mｍ?額定輸出功率:０.５5kW～315kW

電源電壓：380V，50Hz

（可根據(jù)用戶定制)?防護等級:IP５4、IＰ55?絕緣等級:F

冷卻方式:IＣ416圖3-1電機尺寸圖圖3—2電機外觀圖表3—1電機尺寸（單位mm）和參數(shù)表ＡBCＤEＦGHKM２1６178８９388０1033132１２265NPRSTＡBACADHＤL23030０0154２７02752103４5510型號轉(zhuǎn)速頻率電壓電流１3２M－40—900r／miｎ０－５0Hz3８0Ｖ0.5Ａ3.2可編程控制器（ＰLC)的選型PLＣ的選擇要求：（1）生產(chǎn)廠家:生產(chǎn)廠家的選擇,主要以用戶的要求、設計者對PLC的熟悉程度和使用習慣等方面來考慮。一般選用大公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量可以得到有效的保證.（2）I/O點數(shù):I/O點數(shù)應該以設計要求所需為依據(jù)。程序設計的輸入點有急停、自動、感應開關、防夾人光柵、開門和關門限位開關共6個；而輸出點有正轉(zhuǎn)開門、反轉(zhuǎn)關門輸出和開、關門指示燈、報警指示燈共有6個.輸入輸出點總計有12個。（3)ＰLC型號：整體式PLC的I/0點數(shù)較少而且相對固定，所以用戶選擇的余地較小，多用于較小型的控制系統(tǒng)。主要代表有：西門子的S7—200系列、松下、三菱的FX系列等.(4）經(jīng)濟性的考慮：選用PＬC時，要考慮經(jīng)濟性,還有應用的擴展性、操作性等因素，進行比較,最終選擇合適的產(chǎn)品.根據(jù)本文設計的系統(tǒng)方案,選用三菱公司生產(chǎn)的FX2Ｎ—1６MR系列的ＰLＣ。如圖３。2.3-1所示。圖3.2．3－1三菱FX2N—16MR系列PLC三菱FX2N-１6ＭR－D其參數(shù)意義為：三菱ＦX２N系列的ＰＬC，有16個Ｉ/O分配點（輸入輸出點)，繼電器輸出型,使用DＣ24V電源,DC輸入的基本單元。3.3變頻器的選型根據(jù)本設計自動門的需要,配合電動機的選型,變頻器選型要確定以下幾點：電壓匹配：本文設計選用的三相異步變頻電動機額定輸入的電壓值為38０V，所以變頻器輸出的三相電壓應為３80Ｖ。電流匹配：由電機選型參數(shù)可知電機YＶＰ型最大電流值為0。５A,所用變頻器最大電流應大于電機最大啟動電流值。容量匹配：本設計選取電機功率最小為0。55ＫW，所以選取變頻器時其容量必須大于0。6KＷ以上。綜合以上因素，本設計采用上海捷芮自動化技術有限公司生產(chǎn)的艾默生ＥV1000—4Ｔ０007Ｇ型號的變頻器.如圖3-3所示。圖3—3艾默生EＶ系列變頻器3.4變頻器的參數(shù)設定根據(jù)本文系統(tǒng)設計的控制要求,選用兩線模式1進行變頻器的參數(shù)設定。兩線運轉(zhuǎn)模式1的示意圖如圖３-4所示圖３－4兩線運轉(zhuǎn)模式1的示意圖本文設計開門速度為8０cm/s，即電機皮帶輪線速度為８0ｃm/s由線速度和電機轉(zhuǎn)速之間的關系V=2πnr/60＝nr/１0(π取3)可得電機轉(zhuǎn)速：ｎ=8０×10/2.５=312r/miｎ由旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n′=60f/ｐ=60×50/４=750r／min由此可得轉(zhuǎn)差率S=(n′—ｎ)/n′=（7５0-312)/７50=０。5（近似值)在由三相電機轉(zhuǎn)速公式n=（1—s)60f/p可得3２0=(１-0.5）60ｆ／4f=43Hz(近似值)參數(shù)設定如下：表3—2變頻器參數(shù)設定表參數(shù)含義ＦP．０2＝2恢復出廠設置Ｆ0.０0=0ＬED鍵盤顯示上下調(diào)節(jié)Ｆ0.02＝4３HZ運行頻率設定Ｆ０．12=50HZ上限頻率F０。13=5HZ下限頻率3．5感應開關的選型結合本設計的實際需要在設計的自動門的人員檢測上采用深圳市晶創(chuàng)和立科技有限公司生產(chǎn)的D２0３S型的紅外傳感器。如圖３-5D203S型的紅外傳感器具有易于調(diào)節(jié)的紅外感應探頭,可以適應不同的應用場合，其非常穩(wěn)定的技術設計,使其具備監(jiān)測范圍大、靈敏度高、安裝角度多向調(diào)節(jié)等特點。其工作原理是利用溫度的變化來檢測的:當人體進入傳感器檢測區(qū)，因為人體的溫度與環(huán)境的溫度有差別，所以傳感器就會產(chǎn)生溫度變化,那么就會有溫度信號輸出；但是人體進入傳感器檢測區(qū)后不運動，則溫度沒有變化,相應的傳感器也沒有輸出信號了.所以這種傳感器也稱為人體運動傳感器。在防夾人感應器的選擇上,本設計選用北京博星得門控科技有限公司生產(chǎn)的安全傳感器型號為WS－210。如圖3—6所示ＷS－210型安全傳感器主要用于安全防夾人輔助功能。其最大特點是發(fā)射距離遠，安裝方便；固定不易脫落；抗干擾能力強,可以不受各種可見光的影響;信號接點靈活方便.它的工作原理是由安全傳感器發(fā)射出紅外光束,從而產(chǎn)生保護光柵,而當光柵被遮擋時，裝置就會發(fā)出遮光信號，從而控制有危險的自動門停止工作。圖３-5D203S型的紅外微波感應器圖3—6ＷS—２１０型的安全傳感器3.6限位開關的選用限位開關又被稱作行程限位開關，主要用于控制設備的行程和限位保護。在實際的應用當中，一般是將行程開關安裝在預先設定的位置，當裝在運動部件上的模塊撞擊到行程開關時，行程開關的觸點就會動作，從而實現(xiàn)電路的切換。所以，限位開關是一種由運動部件的行程位置來切換電路的電器，它的工作原理與按鈕相類似。兩者有所不同的是:一個是手動控制,另一個是由運動部件的模塊碰撞.當外界運動部件上的模塊撞擊按鈕使其觸頭動作，當運動部件離開后,在彈簧作用下，觸頭就會自動復位。而在自動門的控制電路中，可以利用限位開關來控制門打開的限位。本文選用上海天逸電器股份有限公司生產(chǎn)的LＸ1型限位開關，如圖3—7所示。圖３-７LＸ1型限位開關４控制系統(tǒng)PLＣ程序設計4．1控制要求初始狀態(tài):自動控制,自動指示燈亮.沒有人時，自動門始終處于關閉狀態(tài)，門關閉的指示燈常亮.當感應開關檢測到有人時,開始執(zhí)行開門程序,門開指示燈亮。當門打開到最大時,門停止打開，開門延時1５秒.門開15秒后，又執(zhí)行關門程序。在關門的過程中，感應開關檢測到有人時，此時中斷關門程序，轉(zhuǎn)向開門程序。若發(fā)生緊急事件或需要長時間打開時，按下手動開門按鈕，自動門完全打開,報警指示燈將會閃爍.4.２項目任務利用PLＣ實現(xiàn)本項目控制要求，具體任務如下：（１）分配Ｉ／O地址(2)繪制ＰＬC接線圖（3）編制PＬC控制程序（4）設定變頻器參數(shù)（5）繪制變頻器接線圖４.3Ｉ／O分配I/O分配表如表4-1所示表４。3—１I/O分配表PＬC輸入名稱PLC輸出名稱X0手動開門按鈕SB1Y0正轉(zhuǎn)開門X１自動按鈕SB２Y1反轉(zhuǎn)開門X2感應開關ＳB３Y4開門指示燈HL1X3防夾人光柵SB4Ｙ５關門指示燈HＬ2Ｘ4開門限位ＳＱ1Y６自動指示燈ＨL３X５關門限位SQ2Y7報警燈HＬ54.４主電路和ＰLC接線圖主電路圖如圖４-1所示,PLC接線圖如圖4—2所示.圖4-１主電路圖圖4－2PLC接線圖4。5ＰＬC程序設計及說明自動門的控制流程圖如圖4—3所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4—４所示。圖4－3自動門的控制流程圖圖4-4自動門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖PＬC程序段說明如下：初始狀態(tài)程序段圖如圖4－5所示：M８002為初使脈沖信號，X1表明自動門處于自動控制，Ｘ3為防夾人光柵一直打開,Ｘ5表明自動門處在關門限位,Y5關門指示燈和Ｙ6自動指示燈有輸出保持常亮。圖４—5初始狀態(tài)程序段圖開門程序段如圖４－６所示:當感應開關X２檢測到有人時，Y0有輸出開始執(zhí)行開門程序；Y4有輸出,開門指示燈常亮;清除Y5，關門指示燈熄滅。圖4－6開門程序段圖開門延時程序段如圖4－7所示：Y0表示電機正轉(zhuǎn)開門，X４表示門打開到開門限位時，門停止打開；清除Y0，即電機停止轉(zhuǎn)動，門停止打開；T0有輸出,開門時間15秒。圖４—７開門延時程序段圖關門程序段圖如圖4－8所示：T０表明開門15秒時間到后，執(zhí)行關門程序；Y5有輸出,關門指示燈常亮；清除Y4，開門指示燈熄滅。圖4—８關門程序段圖轉(zhuǎn)換程序段如圖４—9所示:X5為關門限位，Y1為電機反轉(zhuǎn)關門;在關門的過程中,感應開關Ｘ２檢測到有人時,此時中斷關門程序，清除Y1:轉(zhuǎn)向開門程序Ｓ20。圖４—9轉(zhuǎn)換程序段手動開門程序段如圖４—１０所示:當自動門出現(xiàn)故障時,因為急停X0加在開關門程序中，按下手動開門急停按鈕X０,自動門停止所有運動，M８013是１秒鐘的脈沖信號,Y7有輸出，急停指示燈以1秒鐘頻率閃爍；其它指示燈全部熄滅。圖4—1０手動開門程序段4．６ＰＬＣ梯形圖PＬC整個梯形圖如圖4-５所圖4-5PLC梯形圖圖4—5PLC梯形圖(續(xù)）結束語本設計以三菱ＰLC和艾默生變頻器的綜合運用來控制電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)自動門的自動化開關，利用三菱ＰLC的可靠性和穩(wěn)定性，來保證自動門控制系統(tǒng)能夠長時間正常運行，利用艾默生變頻器的無級調(diào)速的特點，保證自動門運轉(zhuǎn)和速度控制。PLC控制程序采用梯形圖設計，編寫簡單,容易識別,能夠保證程序的準確性。致謝首先，我的指導老師孫鳳鳴是我首先要感謝的人，我的畢業(yè)設計能夠成功,孫老師給了我很多的幫助.在設計的過程中,孫老師耐心的指導我如何完成自己的畢業(yè)論文，并且給了我許多意見和指導,還不厭其煩的幫我修改論文,讓我明白了自己論文的寫作思路，為畢業(yè)論文的完成打下了基礎。在寫作論文的過程中，我充分認識到學習的重要性，特別是與自己專業(yè)相關的知識。在孫鳳鳴老師的指導下，我學會了綜合利用所學的各種知識,設計出了符合要求的畢業(yè)論文。而后，我還要感謝幫助過我的同學們，是你們和我一起找資料，幫助我解決論文中的難題,謝謝你們的相助。我的論文能夠完成，你們也功不可沒。參考文獻１、余成波.聶春燕．張佳薇。感器原理與應用。華中科技大學出版社.2010２、黃鴻。吳石增。傳感器及其應用技術．北京理工大學出版社。20083、何勇.光電傳感器及其應用?；瘜W工業(yè)出版社。20044、初航．三菱FX系列PLＣ編程及應用.電子工業(yè)出版社。20１15、豈興明。PＬＣ與變頻器快速入門與實踐.人民郵電出版社．20116、趙斌.胡志剛。變頻器系統(tǒng)安裝與調(diào)試.中國紡織出版社.２0127、李智明．電氣控制與ＰLＣ及變頻器技術應用．大連理工大學出版社．２013摘要本論文主要是以鍋爐的自動輸煤系統(tǒng)為研究對象，自動輸煤系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅僅解決了在鍋爐輸煤過程中只能使用人力的現(xiàn)狀,也解決了工作強度大、工作時間長的問題。論文首先簡述了鍋爐概況,對自動輸煤系統(tǒng)的工藝流程進行分析設計，然后對輸入輸出點進行分配,設計了主電路，對PLＣ進行分析選擇，最后畫出梯形圖。通過對原有鍋爐輸煤系統(tǒng)控制方面存在的問題進行分析，采用PLC控制系統(tǒng)選用日本三菱F1—30MＲ型PLC，通過硬件選取，軟件調(diào)試，實現(xiàn)整體控制系統(tǒng)結構合理，運轉(zhuǎn)良好的目的.個機械之間均涉及安全連鎖保護控制共嫩:系統(tǒng)的輸煤電機啟停有嚴格控制順序,彼此間有相應的聯(lián)鎖互動關系,當啟停某臺輸煤系統(tǒng)設備時。從該設備下面流程的最終輸煤設備開始向上逐級啟用,最后才能使該臺設備啟動；當停止某臺輸煤設備或某臺設備故障時，從該設備上面流程的源頭給煤設備開始向下逐級停機,左后才能使該臺設備停止.這樣就保證了上煤傳輸?shù)恼＿\行在線控制煤流量，避免了皮帶上煤的堆積，也保護了皮帶.PＬC控制系統(tǒng)硬件設計布局合理，工作可靠，操作，維護方便,工作良好。用PLＣ輸煤程控系統(tǒng)。用PLＣ來對鍋爐輸煤系統(tǒng)進行控制。鍋爐輸煤系統(tǒng),是指從卸煤開始，一直到將合格的煤塊送到煤倉的整個工藝過程，它包括以下幾個主要環(huán)節(jié):卸煤生產(chǎn)線、煤場、輸煤系統(tǒng)、破碎與篩分、配煤系統(tǒng)以及一些輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本設計中主要研究的是其中的輸煤系統(tǒng)部分，即煤塊從給煤機傳輸?shù)皆簜}的過程。采用了順序控制的方法.不但實現(xiàn)了設備運行的自動化管理和監(jiān)控.提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性,而且改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益和工作效率。因此ＰＬC電氣控制系統(tǒng)具有一定的工程引用和推廣價值.關鍵詞：PLC；自動輸煤系統(tǒng);煤料自動控制目錄緒論…………………4第1章輸煤電控系統(tǒng)的概況………51.1鍋爐的概述………………51。2自動輸煤系統(tǒng)的工藝過程…………。5第2章輸煤系統(tǒng)硬件電路設計………………72.1輸入和輸出點地址分配及設備選擇……。.．72.2主電路設計…………?！?0２。3PＬC控制電路設計…………………．.1１第3章輸煤系統(tǒng)軟件控制設計………………１23。１系統(tǒng)控制流程圖………。．。123.2梯形圖…………………133。3指令表…………。1６總結…………..18致謝………………。.１9參考文獻…………．２０緒論鍋爐自動輸煤系統(tǒng)的主要任務就是實現(xiàn)對煤料的輸送、除雜、破碎、提升等工作過程，以達到按時保質(zhì)保量為機組（原煤倉)提供原煤的目的。整個輸煤控制系統(tǒng)是鍋爐安全可靠運行十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證系統(tǒng)正常運行的重要條件。由于輸煤控制系統(tǒng)在整個鍋爐控制中心中的重要性,且工作時間長、煤場面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用現(xiàn)代技術可編程邏輯控制器（PLC)和現(xiàn)代總線網(wǎng)絡通訊實現(xiàn)其控制功能。ＰLC是八十年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結合的產(chǎn)物,是一種專門用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的現(xiàn)場設備.由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的惡劣性和運行的長期連續(xù)性，使PLC在設計上有自己明顯的特點：可靠性高，適應性廣,具有通信功能，編程方便,結構模塊化。自動輸煤控制系統(tǒng)有程序控制、連鎖手動、解鎖手動三種控制方式。程序控制為系統(tǒng)的最佳控制方式，設備的空載運行時間最短，操作員的操作步序最少。連鎖手動方式是對要啟動的流程中設備按逆煤流方向一對一的啟動,按順煤流方向一對一停車,設備的保護動作均同自動控制方式.解鎖手動是在設備間解除了連鎖關系的情況下，一對一啟動設備,此方式絕不可帶負載運行，因設備已經(jīng)不存在聯(lián)跳功能.鍋爐輸煤控制系統(tǒng)各主要任務就是卸煤,堆煤、上煤和配煤.已達到按時保質(zhì)保量為機組提供燃煤的目的。整個輸煤系統(tǒng)是鍋爐安全可靠運行十分重要的支持系統(tǒng)，他是保證機組滿發(fā)的重要條件?；谳斆嚎刂葡到y(tǒng)過載整個鍋爐控制中心的重要性,且煤場面積大,工作環(huán)境惡劣,人工作業(yè)通訊難以通暢，在故障停機情況下,可操作上位機的急停按鈕或同時按空盒子臺右側(cè)紅色的急停按鈕，它將使現(xiàn)場所有運行中格的收控設備立即停機.第1章輸煤電控系統(tǒng)的概況1。１鍋爐概況鍋爐的燃料多分為煤和燃油,還有天然氣等。按其蒸發(fā)能力大小可分為三類：小型鍋爐、中型鍋爐、大型鍋爐。鍋爐共有六大系統(tǒng)：點火系統(tǒng)、燃料配給系統(tǒng)、燃煤系統(tǒng)，水循環(huán)系統(tǒng)，補水系統(tǒng)，送引風系統(tǒng)。從控制角度，鍋爐的特點及注意事項如下：（1）設備相互之間往往有一定時間限制的控制順序.如點火時，給水泵先啟動，然后除渣；引風機起動數(shù)秒后鼓風機啟動；停爐時，先停鼓風和爐排，數(shù)秒后停引風和和除渣,最后停水泵。（2)設備間往往有連鎖如給煤機和運輸機、碎煤機；又如鼓風和引風機.(3)設備間往往有聯(lián)動，如鍋爐故障時，汽泡極低水位；蒸汽壓力過高時，應自動停止排風、爐排，起停給水泵等。(4)一般鍋爐屬于二級負荷，無起動給水的蒸汽鍋爐,以補水定壓的高溫熱水鍋爐的給水泵應保證可靠供電。(5）每臺鍋爐宜單獨設置控制屏，宜由鍋爐配套、宜設集控室，并將其置與室內(nèi)。（6）線纜宜穿金屬管及金屬橋架，必須注意敷設時與高溫設備的間距.(7)鍋爐間、除氧間、水處理和風機間，頂層料倉等的檢修照明,宜采用12V安全電壓。1.2自動輸煤系統(tǒng)的工藝過程１）輸煤系統(tǒng)組成輸煤系統(tǒng)的組成如圖1-1所示煤料經(jīng)人工或者抓煤機構送給給料器。給料器將煤料送到送煤機P1上的皮帶上，煤料隨送煤機的皮帶進去破碎機上，皮帶上有磁選料器，磁選料器的目的是將煤料中的雜質(zhì)鐵去除掉。送入破碎機中的大塊煤被破碎機打碎變成可以容易使用的小快煤,經(jīng)過破碎的煤料在經(jīng)提升機運到高處，在經(jīng)過送煤機P2將煤送至卸煤倉或者直接送入鍋爐中?？刂葡到y(tǒng)對整個流程進行控制，通過現(xiàn)場的采樣反饋和報警系統(tǒng)決定系統(tǒng)的啟停。圖1—１輸煤系統(tǒng)組成示意圖1、給煤間;2、提升機;３、送煤機P２；4、運轉(zhuǎn)間;５、破碎機；6、磁選料器；7、送煤P１;8、受煤坑;9、給料器、電磁鐵門、堵煤振動器；10、受煤斗2)輸煤機工作過程由于被控制對象使用環(huán)境的特殊性和運行時間的長期連續(xù)性，據(jù)供煤系統(tǒng)要求，流程啟動時，只按逆煤流方向逐臺啟動開車順序:送煤機Ｐ2→提升機→破碎機→送煤機P1→給煤器→電磁鐵門→堵煤振動器。當系統(tǒng)停車時,過程按順煤流方向如圖１－2逐臺停機,停車順序與開車順序相反.圖1-2輸煤機工作過程示意圖第2章輸煤系統(tǒng)硬件控制設計2．1輸入和輸出點地址分配及設備選擇1)輸入點確定輸煤系統(tǒng)中分為自動和手動兩個部分，分別由旋轉(zhuǎn)開關ＳA1－1、SA1－2控制,在整個過程中還需要有自動開車按鈕、自動停車按鈕、緊急停車按鈕,分別用ＳＢ１、SB2、ＳB3表示。在手動控制中控制電動機的按鈕分別由SB4、SB５、SＢ6、SB7、SB8表示。在系統(tǒng)中有正常運行信號和過載保護信號裝置分別由KM、ＦＲ表示。綜上所述自動輸煤系統(tǒng)輸入端點需要12個.2）輸出點確定在輸煤系統(tǒng)中有五臺電動機分別由五個接觸器控制，分別由ＫＭ１、ＫM2、KＭ３、ＫN4、KM5表示。在系統(tǒng)中各個電動機的運行又有相對應的單機運行指示燈ＨＬ1、HL2、HL3、ＨL4、HL５來指示。當系統(tǒng)開始運行或者停止時報警電鈴示警，報警電鈴由HＡ表示。當按下自動開車按鈕、自動停車按鈕、緊急停車按鈕時,相對應的緊急停車指示燈、正常運行指示燈、故障指示燈指示，其分別由HL7、HＬ8、ＨL9表示.綜上所述自動輸煤系統(tǒng)輸出端點需要15個。3）PＬC的選擇三菱公司FN系列ＰＬC吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬度相同。它們相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體.其體積小，很適合用于在機電一體化產(chǎn)品中。在FX系列中，F(xiàn)X2N是其中功能最強、速度最快的微型可編程序控制器。FX２Ｎ有3000多點輔助繼電器，1000點狀態(tài)繼電器、２00多點定時器、２00點1６位加計數(shù)器、3５點３2加／減計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針、1５點中斷指針.這位應用程序的設計提供了豐富的資源。所以本文選擇FX2N系列的可編程控制器。在選擇PLC中ＦX2N是FＸ系列中功能最強，速度最快的微型可編程序控制器.在輸煤系統(tǒng)中確定使用13個輸入端口和１５個輸入端口，又考慮到需要備用端口，所以選用三菱ＦX2N—48ＭS-0０1來完成硬件結構配置。4）I/O分配表由上述內(nèi)容分析可知,共需要輸入端點12個和輸出端點１5個,具體PLＣ分配如表2—１所示：自動輸煤系統(tǒng)是由五臺三相異步電動機M１~M5和一臺磁選料器YA組成,SＡ1為自動／手動轉(zhuǎn)換開關，ＳB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB３為事故緊急停車按鈕，SＢ4～SB8為五個控制按鈕.HA為開車/停車電鈴示警，用來提示在輸煤機附近的工作人員注意安全。八個指示燈HＬ1、HL2、ＨL3、HＬ4、HL５、HL７、HＬ8、HL９，主要用于各電動機運行或停止指示。表2—1自動輸煤系統(tǒng)輸入/輸出點地址分配表輸入輸出1SＡ1-１系統(tǒng)手動控制開關X0ＫM１給料器和磁選料器接觸器Y02SＡ1－2系統(tǒng)自動控制開關X１KM2送煤機P1接觸器Y１３ＳＢ1自動開車按鈕X2KM3破碎機接觸器Y24SB2自動停車按鈕Ｘ３KＭ4提升機接觸器Ｙ35SB3緊急停車按鈕X4KM５送煤機P２接觸器Y46SB4給料器和磁選料器手動按鈕X5ＨL1給料器和磁選料器接觸器運行指示Y５7SB５送煤機P1手動按鈕X6HL2送煤機P1運行指示Y68SＢ６破碎機手動按鈕Ｘ7HＬ3破碎機運行指示Y10９SB７提升機手動按鈕X10HL４提升機運行指示Y1110SB8送煤機P2手動按鈕Ｘ11ＨＬ５送煤機P２運行指示Y1211KＡ磁選料器運行正常信號Ｘ12HA報警電鈴Ｙ13１２FR1-FR5電機過載保護信號X13HL6手動運行指示燈Y1413HＬ7緊急停車指示燈Y１514HL８正常運行指示燈Y161５ＨL９故障指示燈Ｙ1７5)主要設備的選擇A、電動機的選擇根據(jù)實際考察估算，選擇電動機的型號為:給料器、破碎機選擇Y13２S1-2，功率5.5KW，額定電壓３80Ｖ、額定電流１１.１A.送煤機P1、送煤機P2,提升機選擇Ｙ22５M－2，功率為45KW,額定電壓３８0V、額定電流８3。9A。B、熔斷器選擇熔斷器熔體的額定電流Ieｒ的選擇必需滿足下列條件：熔體在線路中或電動機正常工作時不應熔斷需滿足：Ｉer≥Ijs式中Ijs為正常運行時流經(jīng)熔體的工作電流。對于單臺電動機支線，Ｉjｓ就是電動機的額定電流（A）；熔體在電動機啟動時不應熔斷需滿足:Ier≧式中為躲開電動機啟動電流的計算系數(shù)，其值與電動機的啟動情況(輕載或重載啟動）、熔斷器的型號特性及熔體的額定電流Ｉer值得大小因數(shù)有關。根據(jù)上述條件,經(jīng)查《工業(yè)企業(yè)供電》中表3－3，《電力工程電氣設備手冊》經(jīng)計算所選相應熔斷器。保護給料器、破碎機相應熔斷器為ＲＬ150/３0，保護送煤機P1、提升機、送煤機Ｐ2相應熔斷器為RL１200／15０。C、接觸器選擇根據(jù)要求接觸器選擇SUＮWOＲLＤCJ20系列220Ｖ交流接觸器,接觸器適用于不間斷工作制，斷續(xù)周期工作制，各設備所選對應接觸器為給料器、破碎機對應接觸器為CJ２0－25型號,送煤機P1、提升機、送煤機Ｐ2對應的接觸器為J２０-１00型號。Ｄ、繼電器選擇電動機M1、M2、Ｍ３、M4、M5分別由繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR５來實現(xiàn)過載保護，使用中應該考慮電動機的工作環(huán)境、啟動情況、負載性質(zhì)等因素具體應按以下幾個方面來選擇。(1）根據(jù)被保護電動機的實際啟動時間選取6倍額定電流下具有相應可返回時間的熱繼電器。一般熱繼電器的可返回時間大約為６倍額定電流下動作時間的５0%～７０％。（2）熱元件額定電流一般可按式２－1確定In=（０.95～1．０５）Imn（2-１）式中：Ｉn為熱元件額定電流，Imn為電動機的額定電流根據(jù)電動機的額定電流可選擇給料器、破碎機所對應的熱繼電器選擇TR16—20/３D型號，送煤機Ｐ1、提升機、送煤機P2對應的熱繼電器選擇TR１6-15０/3型號。E、電鈴與指示燈的選擇其中指示燈功率選擇為０．25KＷ，電鈴HA選擇為8Ｗ,電源都為交流電220V。2．2主電路設計根據(jù)系統(tǒng)需要設計出電路如圖2—１所示圖２－1鍋爐車間運煤機組系統(tǒng)主電路圖１)給料器、送煤機P１、破碎機、提升機、送煤機Ｐ２的電動機分別為M1、M2、M3、M4、Ｍ5,它們分別由繼電器ＦＲ１、FR２、FR３、FR４、FR5來控制實現(xiàn)電路的過載保護.2)QF為電源總開關，電源總開關既可以完成主電路的短路保護,又起到分段三相交流電源的作用，而且電源總開關使用和維護也很方便。3）熔斷器ＦU１、ＦU２、FU3、FU4、FU５分別實現(xiàn)系統(tǒng)中各負載回路的短路保護。當發(fā)生過載時熔斷器斷掉，使系統(tǒng)不能工作。4)主電路中接觸器ＫM１、KM２、ＫM3、KM４、KM5分別控制三相異步電動機M1、Ｍ2、Ｍ3、M4、M5.2。3PLＣ控制電路繪制PLC控制電路接線圖如下圖2－2所示：圖2—２PLC控制電路接線圖第３章輸煤系統(tǒng)軟件控制設計３.1系統(tǒng)流程圖根據(jù)輸煤系統(tǒng)控制要求，建立自動輸煤系統(tǒng)流程圖，如下圖所示,表達出各控制對象的動作順序,相互的制約關系。在明確PＬC寄存器空間分配,進行控制的程序設計，包括主程序編制，其它各功能子程序編制,其它輔助程序的編制等.圖3-1系統(tǒng)自動控制流程圖1）正常開車當按下系統(tǒng)自動開車按鈕Ｘ2，報警電鈴運行10S，送煤機P２電動機運行,對應的單機運行指示燈HL1點亮，并延時1０S;10S后，提升機電動機運行,對應的單機運行指示燈HL2點亮，并延時1０Ｓ;１0S后，破碎電動機運行，對應按鈕的單機運行指示燈ＨL３點亮，并延時10Ｓ；1０S后,送煤機P2電動機運行，對應的單機運行指示燈HL4點亮，并延時10S；１０S后，給料器和磁選料器電動機運行，對應的單機運行指示燈HL5點亮，并延時1０S；10Ｓ后,點亮系統(tǒng)正常運行指示燈HＬ6，輸煤系統(tǒng)正常運行。2)正常停車當按下系統(tǒng)自動停車按鈕X3，報警電鈴運行1０S,延時１0S后,給料器和磁選料器電動機停車，對應的單機運行指示燈HＬ5熄滅,并延時1０S。10S后,送煤機Ｐ２電動機停車，對應的單機運行指示燈HL4熄滅,并延時1０S。10S后，破碎電動機停車,對應的單機運行指示燈HL3熄滅,并延時１0S.１0S后,提升機電動機停車，對應的單機運行指示燈ＨL２熄滅，并延時１0S.10Ｓ后,送煤機P2電動機停車,對應的單機運行指示燈ＨL1熄滅，并延時10S，輸煤機組全部正常停機。3）過載保護輸煤系統(tǒng)中有三相異步電動機M１~M5,每臺電動機都有相對應的過載保護裝置熱繼電器，在系統(tǒng)中電動機如果發(fā)生故障必須立即全線停車，來保護電動機不被損害，停車后系統(tǒng)故障指示燈HL9，ＨＡ電鈴連續(xù)報警2０S,HL9一直亮到故障處理完畢后，繼續(xù)正常開車，恢復正常生產(chǎn).4）緊急停車在輸煤系統(tǒng)中，可能會有很多事故發(fā)生，如果不及時處理的話,會造成很大的損失，因此在系統(tǒng)中還需要設置緊急停車按鈕，防止事故的擴大化.當按下緊急停止按鈕時，整個系統(tǒng)必須立即停止運行，HA報警電鈴連續(xù)1０S停止，相對應的指示燈ＨL7連續(xù)閃亮,輸煤系統(tǒng)停止。5）系統(tǒng)正常運行指示輸煤系統(tǒng)如果正常運行時HL8點亮。3。2梯形圖根據(jù)自動輸煤系統(tǒng)的要求,畫出梯形圖如圖3－2所示:0~44為主程序,45~80為保護程序，８1～22２為自動程序。圖3—２梯形圖3．3指令表０ＬＤX00１1CJP０4ＬＤＸ0005ＯＵTY01４６MPS７ＡNＤＸ０058OUＴY0009OUTY０0５1０MRD11AＮDY006１2OUTＹ00113ＯＵTY006１4MＲD1５ANDX00716OUＴＹ0０217OUTYO１018MRD１9ANDX０102０OUＴＹ0032１O(jiān)ＵTY0１122MPP２３AＮDX01１2４OUTY0０４25ＯＵTY0１2２６ＬDY00０27ＯRＹ0012８ＯRＹ0０２29ORY00330ORY0０431PＬSM033PLFM135LDM036ORM137SＥTY0１338ＬＤY0１3３9OUＴＴ２K10０42LDT２0４３RSＴY01３４4FＥＮD4５LDX0１3４6ＡNＩT1247ANDM8０0248ＬDＸ0004９ANIT１35０ＯRBＳ51OＵＴＹ０1452LDX01353ＺRＳTS２0Ｓ2558OＵＴＹ０17５９OＵTT1２Ｓ２562LDX000６3ZＲＳTS20S2５６8ＭＰS６９ＡNIＴ1370OUTT1３K10０73MＲD74ANIＴ147５ANDM80027６OＵTＹ0157７ＭPP７8OＵTT1４K10０81ＬDX０028２PLSM０８4ＬDＭ085SEＴS0８7STLＳ０88ZRSTS２0S2593LDX00２９4AＮIX00０9５ANIX０1396ＳＥTＳ20９8STLＳ20９９OUTY０13１00OUTT１Ｋ10０103LDT１104ＳＥTS2１106ＳTLS211０7SEＴY00４108SＥTY０1210９ＯＵTT2Ｋ1０01１2LDＴ２１13SETS２2１15ＳTLS２21１６SETY003117SEＴY０1１118ＯUＴT3K１00121ＬDT3122SＥＴＳ2２１24ＳTＬS２31２5ＳETY0０2126SETY0101２7ＯＵTＴ4Ｋ１0013０ＬDT41３1ＳＥTS24１33STＬＳ24134SETY0111３5SETＹ00６１３6OUTＴ5Ｋ１00139ＬDT５140SEＴS２5１42STＬS２5143ＳＥTY000144ＳETY0051４5OUTT6K１00148LDＴ614９SETS２6１51ＳTＬS２6１5２LＤY004153ANDY0０3154ＡNDY002１5５AＮDY0０1156ANDＹ0０0157SETY016158LDY016159ＯUTY０1716０LDＹ01７１61ZRＳTS2０S2516６LDX00３１６7ANIＹ0１616８SETＳ27１70ＳTLS27171OＵTY013172OUTＴ7K１00１75LDＴ7176SＥＴＳ2817８STＬS2８１79RSTＹ0０0180ＲＳTＹ005１８1RSTY016182OUＴT8K1０0185ＬDT9１86SＥTS291８8STＬS2９１89ＲＳTY0０11９０RＳTＹ００61９１O(jiān)UＴT9K10019４LDT9１95SＥTS30197SＴLＳ3０1９8RSTY0021９9RSTY01020０OUＴT11K１00２0３ＬDT10204SETS3１20６SＴLS312０7ＲSTY003２08RＳTY０１1２０9OUTT11K１00212LDT１1２13SＥTＳ322１５ＳTＬＳ32216ＲSTY０0４２17RSTＹ01221８LＤＴ1221９OUTＳ0220ＲSＴY0１6２21RＥT２2２END總結經(jīng)過幾個月的艱苦努力，畢業(yè)論文就要告一段落,通過本次設計，令我學到了很多的知識，仿佛又再次經(jīng)歷了一次系統(tǒng)學習。在畢業(yè)設計前一直認為沒有什么困難，但在實際運作過稱中才清楚的認識到自己的不足和短練，端正了學習態(tài)度。本次設計使我加深鞏固了理論知識，更深刻的意識到理論知識的重要性,了解了具體應用范圍和應用方法。提高了動手和實際解決問題的能力,提高了對問題系統(tǒng)解決的意識。能夠把握畢業(yè)論文的核心,而且還提高了自己對資料的查詢能力。也認識到了人際交往在工作學習中的重要性.自動輸煤系統(tǒng)是鍋爐上重要的組成部分，自動輸煤系統(tǒng)中原煤經(jīng)過給料器、送煤機Ｐ１、磁選料器、破碎機、提升機、送煤機P2送到工作地點，實現(xiàn)了煤料的自動輸送。解決了工作時間長、環(huán)境惡劣、工作強度大的問題?？删幊炭刂破魇且环N將計算機、自動控制技術和通信技術相互結合在一起的新型工業(yè)自動控制設備。它是把繼電器控制的優(yōu)點,與計算機的功能齊全、靈活性、通用性相結合，用計算機編程軟件邏輯代替繼電器接線邏輯的通用性自動控制備。是一種較理想的新型工業(yè)控制裝置。?通過本次畢業(yè)設計的鍛煉,使我更加自信,更加智慧。使我更快的融入到將來的社會。經(jīng)過兩個多月的努力，終于有了一個較成型的設計展現(xiàn)在了我面前，加深了對PＬC控制系統(tǒng)的了解，更加清楚的認識到其在現(xiàn)代化工業(yè)中起到的巨大作用.由于本人水平有限，難免有考慮不足之處,所以懇請老師和同學批評指正。致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在南通廣播電視大學的四年的學習生活既將結束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。寫作是理論界一直探討的熱門話題，老師的諄諄誘導、同學的出謀劃策及家長的支持鼓勵,是我堅持完成論文的動力源泉。在此，我特別要感謝我的導師陸麗麗老師。本文從選題的確定，論文的寫作，修改到最后定稿得到了我的指導老師陸麗麗老師的悉心指導。特別是他多次詢問我寫作進程,并為我指點迷津,幫助我開拓思路，精心點撥，熱忱鼓勵。他嚴肅的教學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風深深的感染和激勵著我。在此，謹此向陸老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意，感謝陸感謝機電系的各位同學，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助,正是因為有了他們，我所做的一切才更有意義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。謝謝！參考文獻［1]謝存禧機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設計北京：機械工業(yè)出版社,(1９9９）[2]胡泓、姚伯威機電一體化原理及應用北京：國防工業(yè)出版社，（1９99)［3］黃大貴微機數(shù)控系統(tǒng)成都：電子科技大學出版社,（1996）[4］黃俊等電力電子變流技術北京:機械工業(yè)出版社，(1999)[5］鄭堤、唐可洪機電一體化設計基礎北京：機械工業(yè)出版社,(１9９7)[6]龐振基精密機械設計北京：機械工業(yè)出版社，（2000)［7]譚福年常用傳感器應用電路成都,電子科技大學出版社，（1９96）［8]馮辛安機械制造裝備設計北京：機械工業(yè)出版社，(1999)［9］梁景凱機電一體化技術與系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社,(1997)［10]張淑清單片微型計算機接口技術北京：國防工業(yè)出版社,（２001）［11］張根保自動化制造系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社,(１９９9)［12]賴壽宏微型計算機控制技術北京:機械工業(yè)出版社,(２０00）［13]黃賢武傳感器原理及應用成都:電子科技大學出版社，(1999)［14］徐志毅機電一體化實用技術上海：上海科學技術文獻出版社，（1995）［15］張建民機電一體化系統(tǒng)設計北京：北京理工大學出版社,(1996)[16］何立民單片機應用技術選編北京：北京航空航天大學出版社,（1996)［17]秦曾煌電工學北京：高等教育出版社,（199９)?

電氣工程學院設計題目:水塔水位PLC自動控制系統(tǒng)系別：年級專業(yè)：學號：學生姓名:指導教師:電氣工程學院《課程設計》任務書課程名稱：電氣控制與ＰLＣ課程設計基層教學單位：電氣工程及自動化系指導教師:學號學生姓名（專業(yè)）班級設計題目水塔水位PLC自動控制系統(tǒng)設計技術參數(shù)采用PLC構成水塔水位電氣控制系統(tǒng).控制要求查閱相關文獻.設計要求1）根據(jù)控制要求，進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計,包括PＬC硬件配置電路。2）根據(jù)控制要求，編制ＰLC控制程序3）按要求編寫設計說明書并繪制A1幅面圖紙一張。參考資料2、圖書館各類期刊文獻相關數(shù)據(jù)庫3、相關電氣設計手冊周次第一周第二周應完成內(nèi)容完成全部方案設計：周一、二：查、閱相關參考資料周二至周五：方案設計周六、日：設計方案完善周一、二：完成設計說明書周三、四：繪制A１設計圖紙周五:答辯考核指導教師簽字基層教學單位主任簽字摘要目前,大量的高位生活用水和工作用水逐漸增多.因此，不少單位自建水塔儲水來解決高層樓房的用水問題。最初,大多用人工進行控制,由于人工無法每時每刻對水位進行準確的定位監(jiān)測,很難準確控制水泵的起停.要么水泵關停過早，造成水塔缺水;要么關停過晚，造成水塔溢出，浪費水資源,給用戶造成不便.利用人工控制水位會造成供水時有時無的不穩(wěn)定供水情況.后來，使用水位控制裝置使供水狀況有了改變,但常使用浮標或機械水位控制裝置,由于機械裝置的故障多，可靠性差,給維修帶來很大的麻煩。因此為更好的保證供水的穩(wěn)定性和可靠性,傳統(tǒng)的供水控制方法已難以滿足現(xiàn)在的要求。本文采用的是三菱FXZN型ＰＬC可編程控制器作為水塔水位自動控制系統(tǒng)核心,對水塔水位自動控制系統(tǒng)的功能性進行了需求分析。主要實現(xiàn)方法是通過傳感器檢測水塔的實際水位,將水位具體信息傳至ＰＬC構成的控制模塊,來控制水泵電機的動作，同時顯示水位具體信息,若水位低于或高于某個設定值時，就會發(fā)出危險報警的信號，最終實現(xiàn)對水塔水位的自動。關鍵詞：水位自動控制、三菱ＦX2N、水泵、傳感器目錄TOC＼o”１—3＂\h\z\ｕHYＰERＬＩNK1。1本課題的選題背景與意義PAGＥREＦ_Toc3２8677３9５\h1HYPERLINＫ\l”＿Tｏｃ3286７739６”１.2可編程邏輯控制器簡述ＰAGEREF_Toc32867７396\ｈ1HYＰEＲLINK\l＂_Ｔoc３2867７３97＂第二章水塔水位控制系統(tǒng)硬件設計ＰAＧEＲＥF＿Ｔoc３2８6７739７\h22。1基于PLＣ的水塔水位控制系統(tǒng)基本原理ＰＡGERＥF_Tｏｃ３286７７3９8\h２2。２水塔水位控制系統(tǒng)要求PAGＥREＦ_Toc328６77399\h３HＹＰERＬＩNK\l＂_Ｔoc328677400”2。３水塔水位控制系統(tǒng)主電路設計８６77400\h４HYPEＲＬIＮK2.4系統(tǒng)硬件元器件選擇PＡＧEREＦ_Tｏc３２8６77４０１\h５HYPERLINK\l＂_Ｔoc32８677４02”2。5Ｉ/O口的分配及ＰLＣ外圍接線PＡGERＥF_Toc３28６77402\h6ＨYPEＲLINK\l”_Ｔoｃ３２8６７7403"第三章水塔水位系統(tǒng)的PLＣ軟件設計PAGEREF_Ｔoc328６77４０3＼h１０HYPＥRLINK3．1水位控制系統(tǒng)的流程圖ＰAGEREF＿Toc328677404\h１０HYPＥＲLINK\l＂_Toc328677405”3。２PＬＣ控制梯形圖PAGＥREF_Tｏc３２86７7４05＼ｈ１１HYPEＲLINＫ\l＂＿Ｔoc３2867７406”３．3水位控制系統(tǒng)的具體工作過程PＡＧEＲＥＦ_Toｃ３2867740６\h1７第四章總結PＡGERＥF_Toｃ３286７74０７＼h18ＨYＰＥRLINK\l”_Toc３286７７４08”參考文獻ＰＡＧERＥＦ_Toｃ３286774０８\h１9第一章緒論1．1本課題的選題背景與意義在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關量等都是常用的主要被控參數(shù).其中，水位控制越來越重要。在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎設施之一.任何時候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲水設備，由一級或二級水泵從地下市政水管補給。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點?？删幊炭刂破?PLC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點,目前水位控制的方式被ＰLC控制取代。同時，又有PＩD控制技術的發(fā)展，因此，如何建立一個可靠安全、又易于維護的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應用中,常常會需要對容器中的液位（水位)進行自動控制。比如自動控制水塔、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量,生活中抽水馬桶的自動補水控制、自動電熱水器、電開水機的自動進水控制等。雖然各種水位控制的技術要求不同，精度不同.但其原理都大同小異。特別是在實際操作系統(tǒng)中,穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。因此如何設計一個精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。采用PLＣ控制技術能很好的解決以上問題，使水位控制在要求的位置.1.２可編程邏輯控制器簡述可編程邏輯控制器簡稱ＰLＣ，是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計算機控制技術，使之功能不斷增強。逐漸適合復雜的電氣控制系統(tǒng)。PＬC之所以有較強的生命力，在于它更加適應工業(yè)現(xiàn)場和市場要求。具有可靠性高、抗干擾能力強、編程方便、價格低、壽命長等特點。第二章水塔水位控制系統(tǒng)硬件設計2．1基于PLC的水塔水位控制系統(tǒng)基本原理如下圖整個系統(tǒng)由水位傳感器，一臺ＰLC和水泵以及若干部件組成。安裝于水塔上的傳感器將水塔的水位轉(zhuǎn)化成1—5伏的電信號;電信號到達PＬC將控制控制水泵的開關。水箱水位自動控制系統(tǒng)由PLC核心控制部件高低位水箱的水位檢測電路高低水位信號傳送給PLC水泵電動機控制電路PＬＣ控制啟停及主備切換。圖２—1基于PLC的供水系統(tǒng)原理框圖在水塔水位檢測系統(tǒng)中通過液位傳感器將水位信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入PＬＣ中,在通過ＰLC控制水泵的啟動或關閉。在系統(tǒng)運行中當水為低于最低值時PLＣ將啟動水泵向水塔中加水,當水塔中的水達到最高值時PLC使水泵停止運轉(zhuǎn)即水泵停止向水塔供水。等到水塔水位再次達到控制最低水位時系統(tǒng)再次重復這個過程.2。２水塔水位控制系統(tǒng)要求圖２－2水塔水位控制裝置圖１）水塔供水系統(tǒng)的一般裝置如上圖所示，應當保持水池的水位在S2~S3之間，當水池水位低于下限液位開關S3，此時S３為OFＦ，控制電磁閥打開，開始往水池里注水，當10S以后,若水池水位沒有超過水池下限液位開關S3時，則系統(tǒng)發(fā)出警報;若系統(tǒng)正常運行,此時水池下限液位開關Ｓ3為ON,表示水位高于下限水位。當液面高于上限水位S2時，則Ｓ2為ON,電磁閥關閉,同時檢測水池液面是否會超過超上S1處，若超過，則水池水將溢出,S1液位開關為ON,向PLC發(fā)出信號啟動上限報警,提醒工作人員立即排除故障。2）保持水塔的水位在S5~S6之間，當水塔水位低于水塔下限水位開關Ｓ6時，則水塔下限液位開關S６為ＯFF，則驅(qū)動電機M開始工作，向水塔供水，電機啟動１0秒后，若S６仍舊為OFＦ,則發(fā)出水塔下限無水報警。當S3為ON時,表示水塔水位高于水塔下限水位水泵繼續(xù)抽水給水塔。當水塔液面高于水塔上限水位開關S5時,則S５為OＮ,水泵停止抽水，同時檢測水塔液面是否會超過超上S4處，若超過，則水塔水將溢出，S４液位開關為ON，向PLC發(fā)出信號啟動上限報警，提醒工作人員立即排除故障。3)當水池水位也低于下限水位時，不論水塔水位是否低于下限,電機M都不能啟動.2．3水塔水位控制系統(tǒng)主電路設計圖2—３水塔水位控制系統(tǒng)主電路1）本次設計使用了兩個水泵,通過程序控制當水塔下限無水且水池下限有水時同時啟動將水池中的水抽向水塔,并通過定時在兩水泵同時運行一段時間后停止其中一個水泵，通過這種工作方式可以在較大地減少用戶缺水的情況,提高了供水的可靠性及效率，同時停止的水泵做為繼續(xù)工作水泵的暗備用，在另一水泵出現(xiàn)故障之后，通過PＬC程序?qū)崿F(xiàn)手動切換，這樣既保證供水系統(tǒng)有備用水泵,又有效地防止因為備用水長期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象，提高了設備的綜合利用率,降低了維護費用,整個供水系統(tǒng)性能得到極大提高.2)因為本次設計選用的水泵額定功率較大,初始運行時的起動電流較大,故在主電路中設置星—三角減壓變換起動電路，以防止起動時的過電流，通過軟件自動實現(xiàn)電路切換,并且設置互鎖延時程序,防止電路切換時發(fā)生三相短路事故。此外在水泵電機供電回路中通過熱繼電器及熔斷器設置必要的電機熱保護及過電流保護，保護電機的同時減小電機故障的影響范圍。２．４系統(tǒng)硬件元器件選擇1)ＰLＣ的選擇可編程控制器產(chǎn)品眾多，不同廠家、不同系列、不同型號的PLC,功能和結構均有所不同，但工作原理和組成基本相同.本系統(tǒng)為單體控制系統(tǒng),對控制功能無特殊要求,同時本次設計所需輸入輸出總點數(shù)介于32點與48點之間,因此選用三菱公司生產(chǎn)的的FX2Ｎ—48MR—001型ＰLC,其具結構緊湊,價格低廉,有極高的性價比，適用于小型控制系統(tǒng)的特點，該型號ＰLC為繼電器輸出型，輸入輸出點數(shù)各為24個點，多余的端子作為備用。2)水泵的選擇選擇水泵的一般原則為１、滿足流量和揚程的要求;2、水泵機組在長期運行中，水泵工作點的效率最高；3、按所選的水泵型號和臺數(shù)設計的水泵站，要求設備和土建的投資最??；4、便于操作維修，管理費用少。而一般的水塔供水系統(tǒng)中水塔高度都在30米以上,所用水泵電機在向水池抽水時消耗的能量較大,同時因兩水泵互為備用,故綜合考慮后將兩水泵電機額定功率都選為1１KW,型號為Ｙ2—1６0Ｌ－６,其重要參數(shù)有額定電流為２4。2３A,額定轉(zhuǎn)速為9７０r/ｍin.水泵揚程為40米,流量為３5立方米/小時.3)熔斷器的選擇因為熔斷器熔體電流應大于等于兩倍的電機額定電流，因此電動機供電回路選用熔體電流為50A的熔斷器。4）電子液位位開關的選擇因為本次設計中水池及水塔中各有3處需要檢測水位信號,因此選用歐姆龍公司生產(chǎn)的6１Ｆ-GN–G型電極式液位開關，該種類型的液位開關作為電氣性液位檢測方式,被廣泛用于以大廈、集中住宅的上下水道為主及鋼鐵、食品、化學、藥品、半導體等各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)水、凈水場、污水處理等的液面控制。一旦電極接觸到液體，通過液體可以閉合電路,根據(jù)流過的電流檢知液位控制的動作原理，是以所謂的導電性液體為控制對象的液位開關.進行檢測時，直接檢測液體的電極間電阻，根據(jù)大于或小于已設定的電阻值，來判斷有無液面,61Ｆ－GN–Ｇ型電極式液位開關含有三個電極正好用于本系統(tǒng)水位的檢測，同時其ON電流在4。5ｍＡ以下且ＯFＦ電流１．5mA以下滿足所選PＬC的輸入性能指標，故較為合適.５）熱繼電器的選擇因為電機額定電流為24.23A，因此選用JR20－２5/5Ｔ型熱繼電器，整合電流為21—2５A.６）接觸器的選擇同理,根據(jù)電機額定電流，并查手冊后選擇G20-25型接觸器.２．５Ｉ/Ｏ口的分配及PＬＣ外圍接線序號輸入信號符號輸入端子口1起動按鈕SＢ1X0002停止按鈕SB2X0013手動操作旋鈕SC１－1X002４自動操作旋鈕SC１-2Ｘ0035水池高水位開關信號Ｓ1X０046水池中水位開關信號Ｓ2Ｘ０057水池低水位開關信號S３X００６8水塔高水位開關信號S4Ｘ０07９水塔中水位開關信號Ｓ5Ｘ０101０水塔低水位開關信號S６X011１11#泵手動旋鈕SC2X012122#泵手動旋鈕SC3X01３14電磁閥手動旋紐ＳC4X01４15電動機熱保護報警KA1X01516報警確認旋鈕SC５Ｘ0１61）PLC的輸入接口分配表2)ＰLC的輸出接口分配表序號輸出信號符號輸入端子口1１＃泵接觸器1KM1Y00022＃泵接觸器1KM２Y00１３水池高水位指示燈HL1Y0024水池中水位指示燈ＨＬ２Y0035水池低水位指示燈ＨL3Y０0４６水塔高水位指示燈HL4Y0０5７水塔中水位指示燈ＨL５Y０068水塔低水位指示燈HL６Y0０79電磁閥繼電器KA2Y0１010電機熱保護報警指示燈HL７Ｙ01111水池高水位報警HL８Y01212水池低水位報警HＬ9Y01314水塔高水位報警HL10Ｙ0141５水塔低水位報警HL11Y０１51６1#泵接觸器２KM3Ｙ016171＃泵接觸器３KM4Y０1７182＃泵接觸器2KM５Y0201９2＃泵接觸器３KM6Y０213)水塔水位控制器外觀圖如下圖2-４水塔水位控制器外觀圖4）系統(tǒng)I/O硬件接線圖根據(jù)PLＣ輸入、輸出點地址分配表，水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖如下:圖２—5PＬＣ外部接線圖第三章水塔水位系統(tǒng)的PLC軟件設計3．１水位控制系統(tǒng)的流程圖3．2PLC控制梯形圖本次設計PＬC梯形圖如下所示各段程序功能如下：1）系統(tǒng)啟動停止程序2）手動模式自動模式選擇程序3)液位顯示程序4）水池、水塔超上限報警及電機過熱報警程序5）電磁閥控制及水池無水報警程序６)電機M1控制程序７)電機M2控制程序8)水塔無水報警程序3．3水位控制系統(tǒng)的具體工作過程假設系統(tǒng)初始運行時水塔、水池中都完全無水,６個液位指示燈全滅。系統(tǒng)啟動后程序的執(zhí)行是,先由PLC判斷操作人員選擇的是手動操作還是自動操作,若為手動操作，則由工作人員由控制按鈕自行選擇兩個水泵電機以及電磁閥的開啟與關閉,當其中一個電機出現(xiàn)故障時工作人員可方便地自行切換電機。若選擇自動操作,則水池為液位低于水池下限位時，電磁閥打開,開始往水池里進水，如果進水超過10S，而水池液位沒有超過水池下限位,說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會自動報警.若10S內(nèi)水池液位按預定的超過水池下限位，說明系統(tǒng)在正常的工作,水池下限位的指示燈HL3亮。此時，水池的液位已經(jīng)超過了下限位了,系統(tǒng)檢測到此信號時,由于水塔液位低于水塔水位下限，電機Ｍ1及Ｍ2開始同時工作并在兩電機開啟后1０秒并延時2秒后實現(xiàn)星形電路與三角形電路的切換,電機全壓運行向水塔供水,當水池的液位超過水池上限液位時，水池上限指示燈HL2亮，電磁閥就關閉，同時時時檢測水池液位是否超過超上限，若超過，則發(fā)出超上限報警,水泵電機開啟后定時10S，若水塔下限液位開關無信號輸入，則發(fā)出水塔無水報警，水塔下限有水后，水塔下限液位指示燈亮，水泵繼續(xù)供水給水塔，同時時時檢測水塔超上限液位開關是否有信號輸入,若有，則啟動水塔水位超上限報警，當兩水泵一起運行半小時后,水泵電機M２停止，另一水泵繼續(xù)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，則在自動工作的模式下重復以上工作過程直到水泵因水塔水位高于上限而停止，至此系統(tǒng)的整個工作過程結束。第四章總結通過本次的課程設計,我受益匪淺，也感觸良多?？梢哉f是對以前學習的知識的挑戰(zhàn)與突破。在對這個設計的材料的搜索進行獨立搜索時,對于辦公軟件的應用有了進一步的提高.同時在對搜集的材料進行整核,結合所學理論知識，以及實際應用操作的情況下,提高了實際操作和獨立解決問題的能力。通過這次設計實踐.讓我更熟練的掌握了三菱的ＰLＣ軟件的簡單編程方法,對于三菱的ＰＬC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.在理論的運用中，也提高了我的工程素質(zhì)。剛開始學習三菱PLC軟件時，由于我對一些細節(jié)的不加重視,當我把自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形圖編輯時,問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結合,缺乏動手能力而造成的結果，最后通過老師的糾正和自己的實際操作，終于把正確的結果做了出來,同樣也看清了自己的不足之處。設計過程中得到老師的意見和同學的提醒，再加上上網(wǎng)搜集到的資料，我也明白了不是每個問題都能自己解決的,只有通過自己努力以及別人的幫助才能把工作做得更好，古人說：三人行必有我?guī)?、思而不學則殆。所以說學習要善于向別人請教，學思結合.然而由于時間倉促，水平有限，本次課題僅僅實現(xiàn)了初步的功能,要運用于實際，還需要很大的完善。主要在調(diào)速問題上的研究,包括水位的有效可靠的自動控制。而且系統(tǒng)只用到了簡單的邏輯開關的控制,對于PLC的許多高級指令沒有應用到，同時水泵電機的備用不夠合理，沒有使兩臺水泵完全平均地分擔工作量，此外在器件選型方面較為牽強,繪圖粗糙,部分程序及功能未能解釋清楚，這是本次設計較為明顯的不足,但通過這樣的查缺補漏,為下次的實踐提高了能力與效率。參考文獻[1]漆漢宏編《PＬC電氣控制技術》北京：機械工業(yè)出版社，2008[2］三菱ＦX2N系列《微型可編程控制器使用手冊》［3］張萬忠．《可編程控制器應用技術》.北京:化學工業(yè)出版社,20０1［4]李俊季、趙黎明?！犊删幊炭刂茟眉夹g實訓指導》.北京：化學工業(yè)出版社，20０1[5］張桂香．《電氣控制與PＬC應用》。北京：化學工業(yè)出版社,20０3［6]鐘肇新、范建東.《可編程控制器原理及應用（第三版）》.廣州:華南理工大學出版社,2003［7］呂景泉.《可編程控制器技術教程》.北京:高等教育出版社,2000基于PLC的全自動灌溉控制系統(tǒng)的設計[摘要］介紹了可編程序控制器（PLC）在節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中的應用，系統(tǒng)具有手動灌溉模式,能根據(jù)用戶要求設定各灌區(qū)的灌溉順序和灌溉時間;同時系統(tǒng)具有自動灌溉模式,通過內(nèi)置程序把濕度傳感器測定的土壤濕度信號輸入到PLC,與土壤最佳含水量對比，進一步控制電機和電磁閥的啟閉;為了減小水泵電機的啟動電流,減輕對電網(wǎng)形成的沖擊,減小能耗，系統(tǒng)啟動采用Y/啟動。[關鍵詞］ＰＬC;節(jié)水灌溉；土壤濕度;Ｙ/啟動;自動灌溉控制系統(tǒng)當前，隨著電氣信息技術在節(jié)水灌溉工程中的應用，發(fā)達國家如美國、以色列、荷蘭、加拿大、澳大利亞等成功開發(fā)了一系列用途廣泛、功能極強的灌溉控制器。而我國在開發(fā)自動灌溉控制系統(tǒng)方面與發(fā)達國家差距較大，還處于研制、試用階段，隨著水資源的日趨緊張及信息技術的發(fā)展，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)不僅