高层楼房供水系统PLC课程报告.doc

1、 PLC课程设计报告书设计题目： 高层楼房供水系统 班 级： 0902302 学 生： 090230205 高寒 090230215 麦克城 090230225 谢艳艳 信息科学与工程学院二零一一年十二月课程设计（论文）任务书专 业电气工程及其自动化班 级0902302学 生高寒、麦克城、谢艳艳指导教师李莉题 目可编程控制器课程设计子 题高层楼房供水系统设计时间2011年 月 11 日 29 至 2011 年 12月 6 日 共 1 周设计要求设计任务：设计高层楼房供水系统。基本要求：有3台电机，当水位最低时，三台电机均起动；当水位最高时，一台电机起动；当水位中等时，二台电机起动；正常运行时，

2、水位在高水位，每台电机循环工作30分。设计报告要求：课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整。画出原理图，编写梯形图，并借助实验台上发光二极管进行调试，画出I/O端子接线图。编写系统说明书指导教师签字： 系（教研室）主任签字：年 月 日目录一、前言-3-二、设计背景.-3-三、设计目的-4-四、设计任务-5-(一)设计要求-5-(二)设计指标- 5-五、设计原理-7-(一)课程设计控制原理-7-(二)PLC控制系统原理框图-8-六、设计思路- 8-七、设计梯形图-9-八、程序指令表-12-九、调试过程问题分析-14-十、设计结论及心得- 11 -(一)设计结论- 11 -(二)

3、设计心得- 12 -十一、参考文献- 12 -一、前言PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。二、设计背景生活中在不同时间段的用水量大小不相同，存在用水的高峰。为了确保不同时段的供水要求，高层供水需要很高的控制技术。一般有两种控制方式。第一种是有水塔型的简单的控制，一般有多台水泵根据水塔水位的不同的情况让

4、其中一部分或者全部水泵工作。另一种是无水塔型，高层供水系统直接以市政管网为水源，形成连续密闭的接力增压供水方式，彻底避免了传统二次增压供水系统造成的水质标准降低问题，完全保持了市政水源的水质标准；充分利用市政水源本身压力势能，差多少补多少，切实有效地、最大限度地发挥了变频调速的作用实现对投入水泵数量以及工作速度的控制，实现恒压供水。第一种主要应用在小型场合，且对水压要求不高。后一种方式控制要求高，技术含量高，实现比较困难。本设计主要是针对第一种方式。电气控制技术在现代化的生产和实践中发挥着越来越大的作用，最初的电气控制主要是继电器接触器逻辑控制系统，随着生产技术的进步和生产过程的复杂化，可编程

5、序控制器得到了广泛应用，并发展极为迅速，现已成为电气控制的主流。可编程逻辑控制器（PLC）把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来具有运行稳定，可靠性高，编程简单，使用方便，功能强大，体积小、重量轻、易于实现机电一体化，硬件配置、安装、使用和维护都很简单方便等特点。为此产生了基于PLC的高层控水系统。本设计便是高层供水系统中电机的PLC控制部分。选用三菱公司的FX1N型PLC芯片，并采用FXGPWIN3.3编程环境完成设计任务。三、设计目的1. 熟悉PLC主机的结构，熟悉编程器的功能；2. 熟悉编程器的使用方法，掌握输入输出、定时器计数器、

6、微分、保持继电器等常用指令的功能和编程方法；3. 理解联锁、跳转、数据比较、数据位移、数据传送、数据转换、运算等指令的功能，掌握其使用方法；4. 通过基本训练，设计一个PLC控制高层楼房供水系统装置。按控制要求选择PLC机型和外部设备，设计PLC外部电路的接线图。编写控制程序，并学习上机调试程序的方法。 四、设计任务(一) 设计要求1. 确定输入/输出设备。2. PLC I/O点分配，并绘制I/O接线图以及其它外部硬件图。3. 绘制系统功能表图；设计梯形图并模拟调试。4. 根据所给的基本要求，通过调研或查阅参考资料，写出具体的设计报告书，包含设计任务，设计指标、设计思路、设计梯形图和调试过程问

7、题分析、设计结论。(二) 设计指标 设计高层楼房供水系统。有3台电机。 当水位最低时，三台电机均起动； 当水位最高时，一台电机起动； 当水位中等时，二台电机起动； 正常运行时，水位在高水位，每台电机循环工作30分。1) 系统变量定义及分配表分类地址说明输入X000X0启动控制X001X1低水位输入X002X2中水位输入X003X3高水位输入X004X4溢出输入X005X5制动控制中间继电器M000启动中间继电器M001低水位中间继电器M002中水位中间继电器M003高水位中间继电器M004溢出中间继电器M005制动中间继电器输出Y001Q1高水位亮绿灯Y002Q2中水位亮黄灯Y003Q3低水位

8、亮红灯Y004M1电机1Y005M2电机2Y006M3电机3 2）系统接线图24V DCX5X4X3X2X1X0三菱PLCX000 Y000X001 Y010X002 Y011X003 Y012X004 Y004X005 Y005COM Y006 COM五、 设计原理（一）课程设计控制原理 1、与机电控制原理区别不大，PLC控制主要是通过程序语言来实现，用程序语言主要是为了替代硬接线控制电路过于频繁的改变接线方式带来的不便，从而只需改变程序语言的某个程序片断或几个指令便可实现控制要求。2、与基本微机类似，PLC也是由软件和硬件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常工作。软件分为系统软件

9、和应用软件两部分。PLC的基本工作过程如下：（1）输入现场信息：在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点，读入各输入点的状态；（2）执行程序 ：顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算；（3）输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄从器（锁存器）向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。在实际应用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的顺序操作，PLC的工作方式与此相似。因此，PLC的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容易

10、出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。 （二） PLC控制系统原理框图为了提高工作的可靠性，即使接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除了完成上述操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。因此，整个扫描过程如图：每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如没有发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编

11、程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后，PLC继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行拥护程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后从自诊断开始，进行第二轮扫描。PLC就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，后因停电、出现故障等才停止工作。 六、设计思路 高度由给定信号控制即三个开关信号：水位最高时，给定一个开关信号，控制一台电机运行，且三台交替运行；水位中等时，给定另一个开关信号，控制2台电机运行；而水位最低时，给定第三开关信号，控制三台电机运转。电机运转均可由指示灯的亮灭来显示，三台

12、电机的循环控制通过时间继电器的延时功能来实现。七、设计梯形图 八、程序指令表九、调试过程问题分析（一）、调试中出现的问题1. 程序无法写入 2. 程序无法保存3. 程序设计错误4. 程序写入之后无法运行5. 程序调试过程中梯形图比较混乱6 结合实际考虑计时器的总计时长度（二）、分析与解决1、要实现程序的写入，应当先将开关“Run”关闭，并将原有程序擦除，然后写入程序。2、因为三菱的指令以及梯形图的符号用法与课本所介绍的欧姆龙的指令系统稍有不同，在经过几次摸索之后，成功的实现了指令的编写。3、经仔细检查，程序设计没有问题。疑为硬件连接不可靠所致，最终发现原因为交流电源没有关闭。 4、梯形图的编写

13、原则是要遵循上沉下轻、左沉右轻的原则。 5. 对于采用的三菱的计时器的时长，考虑到实际的电机每台要循环三十分钟，而PLC中的计时器的计时长为3276秒，所以计时器要分别计时，而不能采用循环叠加计时十、设计结论及心得(一) 设计结论通过该课程的设计及学习，熟悉了PLC有以下优越的性能：1、灵活性和通用性强 继电器控制系统的控制电路要使用大量的控制电器，需要通过人工布线、焊接、组装来完成电路的连接。其致命的缺点是，如果工艺要求稍有改变，控制电路必须随之做相应的变动，耗时且费力。PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的。因此，在PLC控制的系统中，当控制功能改变时只需修改程序既可，PLC外部接

14、线改动极少，甚至可不必改动。一台PLC可以用于不同的控制系统中，只不过改变了其中的程序罢了。2、抗干扰能力强、可靠性高 大量开关动作是有无触点的半导体电路来完成的，避免了继电器控制中的电器老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象的发生，大大提高了系统的可靠性，被誉为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。3、编程语言简单易学 大多数为梯形图语言，了解继电器控制线路的电气技术人员很容易接受。4、PLC与外部设备的连接简单、使用方便 其输入/输出接口已经镶嵌与机体内，只需接很少的线路而已。5、PLC的功能强、功能的扩展能力强6、PLC控制系统的设计、调试周期短7、PLC体积小、重量轻、易于实现机

15、电一体化,由于PLC内部电路主要采用半导体集成电路;更由于它具有很强的抗干扰能力,能适应各种恶劣的环境,因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。(二) 设计心得通过这次设计，使我们加深了对逻辑可编程控制系统这门学科的理解，熟悉了PLC控制设计软件，并且是真正意义上的自主设计，自己制定要求，制定参数，完善性能，有着很大的自主空间。使得我们更加贴近真正的工程应用。这次课程设计虽然只有一个星期多左右，但是通过课程设计，发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 通过对高层供水系统PLC控制设计，我了解了在PLC控制下的工作特点在于可能出现的情况比较多，对于不同的情况应有不同的处理方式，所以需要作为设计人员的我们有缜密的思维，以及一定的实践经验。所以设计前我们查阅了学过的课本和一些其他的资料，这对我们的设计很有帮助。 这次的设计使我增强了动手能力，思维能力，树立了解决问题的信心，培养了兴趣，可以说收获颇丰。十一、参考文献1、可编程序控制器课程设计及实验讲义 张华强 编著哈尔滨工业大学（威海） 2、电气控制及可编程控制器原理及应用 宫淑贞 王冬青 徐世许 编著 人民邮电出版社 3、电气控制及可编程序控制器第二版 林明星 范文利 主编 机械工业出版社 4、FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC系列编程手册