plc课程设计_物业供水系统报告(编辑修改稿)

plc课程设计_物业供水系统报告(编辑修改稿)内容摘要：

的读 取， 7 段显示器输出等。 数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。 特殊用途、脉冲输出（ 20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V24V），脉宽调制， PID 控制指令等。 压力传感器 的选型 压力传感器是供水系统中的主要传感器。 PLC 自动控制水泵的工作情况的信息全部来自压力传感器 ，它必须要有很高的可靠性，如果压力传感器出错，将会带来灾难性的事故，很可能是管道爆裂或者是水压不足，造成居民用水的不方便，因此压力传感器的选用很关键。 根据供水系统的具体的要求，我们选择 佛山一众传感仪器 有限公司 的 水压传感器 PY206。 它有以下特点： 水压传感器，厂家采用进口高精度感应芯体， 先 进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测量介质的压力转换成 0～ 5VDC 标准电信号。 采用全不锈钢封焊结构，具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。 广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水等压力测量与控制。 产品概述及特点： A、采用进口感压芯片； B、 先 进的贴片工艺，具有零点、满量程补偿，温度补偿； C、高精 度和高稳定性放大集成电路； D、全封焊结构、抗冲击、耐疲劳、可靠性高； E、输出信号多样化（有电流型、电压型）； F、结构小巧，安装方便； G、采用高温补偿最高介质温度可达 350 度； 产品主要参数： 被测介质： 气体、液体及蒸气（弱腐蚀性） 压力类型： 表压 河南理工大学课程设 计说明书 9 量 程： ～ 60 Mpa～ 120 Mpa 间任意可选（量小量程为 ,量大量程为 120MPa） 输 出： 4～ 20mA（二线制）、 0～ 5VDC、 0～ 10VDC、 ～ （三线制） 综合精度： 177。 %FS（量程 60MPa 以下）、177。 %FS、177。 %FS 供 电： 24V DC（ 15～ 30VDC） 绝缘电阻： ≥ 1000 MΩ /100VDC 负载电阻 : 电流输出型：最大 800Ω 电压输出型：大于 50KΩ 介质温度： 20～ 85℃、 20～ 150℃、 20～ 200℃、 20～ 300℃（可选） 环境温度： 20～ 85℃ 储存温度： 40～ 90℃ 相对湿度 ： 0～ 95% RH 密封等级： IP65/IP68 过载能力： 150%FS 响应时间：≤ 10mS 稳 定 性：≤177。 %FS/年 振动影响：≤177。 %FS/年（机械振动频率 20Hz～ 1000Hz） 电气连接：紧线螺母直接出线；标准配线 3 米 压力连接： M20 ，其它螺纹可依据客户要求设计 连接螺纹材料： 304/316L 不锈钢 产品结构图： 图 31 水压传感器 PY206 结构图 河南理工大学课程设 计说明书 10 可编程控制器 I/O 分配 表 控制器 I/O 口分配表 输入元件 地址编码 输出元件 地址编码 低水压输入 X000 水泵 1 接触器 Y001 正常水压输入 X001 水泵 2 接触器 Y002 高水压输入 X002 水泵 3 接触器 Y003 模式选择开关 X003 水泵 4 接触器 Y004 自动模式开关 X004 水泵 1 工作指示灯 Y005 水泵 1 过载 X005 水泵 2 工作指示灯 Y006 水泵 2 过载 X006 水泵 3 工作指示灯 Y007 水泵 3 过载 X007 水泵 4 工作指示灯 Y010 水泵 4 过载 X010 自动模式指示灯 Y011 水泵 1 手动开 X011 手动模式指示灯 Y012 水泵 1 手动关 X012 自动模式开关指示灯 Y013 水泵 2 手动开 X013 高压报警灯 Y014 水泵 2 手动关 X014 低压报警灯 Y015 水泵 3 手动开 X015 水泵 3 手动关 X016 水泵 4 手动开 X017 水泵 4 手动关 X020 系统电路分析及设计 系统电源 供电系统的设定直接影响到控制系统的可靠性，因此在设定供电系统时应考 虑下列因素： 1)输入电源电压在一定的允许范围内变化； 2)当输入交 流电断电时，应不破坏控制器程序和数据； 3)当控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余； 4)当外部设备电源 通 断电时，应不影响控制器的供电； 5)要考虑电源系统的抗干扰措施。 为实现以上要求，在主电路和控制电路加上了保护，包括过载保护，当主电路因某些原因出现故障时，比如水泵过载，这时过载保护工作，水泵停止运行既河南理工大学课程设 计说明书 11 使水泵安全，也使电源供电安全确保 PLC 的电源正常。 供水系统主电路分析与设计 由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵，水泵的型号都为：150sfl16020x4， 55kw， 1450 转 /分， 380V， 144A。 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，主电路并设有短路过载保护。 硬件设设计主电路图如图 32 所示： 图 32 硬件设计主电路图 图中的三相电接入口处有熔断器，当水泵因故障或其他原因过载时，主电路上的电流超过正常值时熔断器自动熔断，起到保护水泵和主电路的作用。 在每台水泵上单独再安装熔断器 FU 4，因为， 4 台水泵的工作状态不同主电路的电流不同，主电路上的熔断器只能起到保护主电路的作用，所以，在每台水泵上单独再装上熔断器以保证当 水泵超载时可单独切断电源。 刀开关 QS 4 由人工手动控制， PLC 控制电路失灵时刀开关是切断电源的唯一方法。 接触器KM 4 是由 PLC 自动控制水泵的开关。 FR 4 是热继电器，把它们穿在电机的绕组中，当水泵过载时，热继电器动作，切断电源。 M 4代表四台水泵。 河南理工大学课程设 计说明书 12 PLC I/O 接线图 X 0 0 0 Y 0 0 1 X 0 0 1 Y 0 0 2 X 0 0 2 Y 0 0 3 X 0 0 3 Y 0 0 4 X 0 0 4 C O M X 0 0 5 X 0 0 6 Y 0 0 5 X 0 0 7 Y 0 0 6 X 0 1 0 Y 0 0 7 X 0 1 1 Y 0 1 0 X 0 1 2 Y 0 1 1 X 0 1 3 Y 0 1 2 X 0 1 4 Y 0 1 3 X 0 1 5 Y 0 1 4 X 0 1 6 Y 0 1 5 X 0 1 7 C O M X 0 2 0 P L C F X 1 N 4 0 M R 0 0 1 C O M 2 4 V低 压 信 号正 常 压 信 号高 压 信 号K M 1K M 2K M 3K M 4水 压 低 信 号 输 入水 压 正 常 信 号 输 入水 压 高 信 号 输 入自 动 手 动 模 式 开 关自 动 模 式 开 关水 泵 1 过 载 保 护 输 入水 泵 2 过 载 保 护 输 入水 泵 3 过 载 保 护 输 入水 泵 4 过 载 保 护 输 入水 泵 1 手 动 启 动水 泵 2 手 动 启 动水 泵 3 手 动 启 动水 泵 4 手 动 启 动水 泵 1 手 动 关 闭水 泵 2 手 动 关 闭水 泵 3 手 动 关 闭水 泵 4 手 动 关 闭过 载 保 护 继 电 器水 泵 1 指 示 灯水 泵 2 指 示 灯水 泵 3 指 示 灯水 泵 4 指 示 灯自 动 模 式 指 示 灯手 动 模 式 指 示 灯自 动 模 式 开 关 指 示 灯高 压 报 警 灯低 压 报 警 灯2 2 0 V2 4 V 图 33 供水系统 PLC I/O 接线图 如图 33 所示，按键 S1S16 分别为不同信号输入， COM 口为公共端，Y001Y015 分别为不同控制信号输出端，输出控制信号控制执行电路的工作状态。 其中， S3 是自锁开关，当 S3 接通时系统工作在手动模式，当 S3 断开时，系统工作在自动模式，而 S3 的默认状态是断开的。 S4 是当系统工作在自动模式时的开关，当 S4 接通时，自动工作有效，当 S4 断开时，自动工作停止。 S4S8是过载保护的输入，以开关形式代替。 过载保护，除了有硬件上的保护还有 PLC程序中的保护，以确保系统的可靠性。 S9S16 是手动模式下的功能选择，使 4台水泵可以任意设置其工作状态， 4 台水泵在手动控制模式下是相互独立的，相互之间没有影响。 Y1Y4 是水泵的接触器控制端，由于选用的 PLC 是继电器输出型，因此可以直接驱动接触器，为了增加系统的安全系数，在接触器和 PLC 组成的回路中河南理工大学课程设 计说明书 13 加入了热继电器。 Y5Y10 是各个水泵工作状态指示灯口， Y11 是自动模式指示灯控制口， Y12 是手动模式指示灯控制口， Y13 是自动模式开关状态之灯控制接口。 Y14 是高压报警指示灯，当只有一台水泵在工作，但是，水压还是超过正常值，这时就要报警来提醒工作人员， 由 工作人员决定是否手动关掉所有水泵。 Y15 是低压报警指示灯，当 4 水泵都投入工作，但是，水压还是低于正常值， 如果 这种 状态经常发生，那么，这个系统就要考虑增设一台水泵以保证供水的正常。 压力传感器信号处理 压力传感器选用的是 佛山一众传感仪器有限公司 的 水压传感器 PY206。 PY206 能将水压 转换成 0～ 5VDC 标准电信号。 采用进口高精度感应芯体， 先 进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路。 采用全不锈钢封焊结构，具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。 压力传感器 PY206 能将水压信号转换成 0～ 5VDC 标准电信号 ，但是， PLC需要的是三个分立的信号：低水压信号，正常水压，高水压信号。 因此，就必须把压力传感器的输出信号进行转换，为此我们设计了如图 34 所示的信号转换电路。 OUT11IN12+IN13GND4+IN25IN26OUT27VCC8U?LM39310KR120KR310KR420KR25VGNDGND5V 123U?A74LS2661 2U?A74F043 4U?B74F045 6U?C74F04Q?s8050Q?s8050Q?s80501KR?1KR?1KR?plc plc plc s0s1s2低水压信号输出高水压信号输出正常水压信号输出压力传感器信号 图 34 压力传感器信号转换电路 此电路，主要由电压比较器 Lm393，数字芯片 非门芯片 74f0 同或门 74ls266组成。 通过电阻桥式电路分压，设定了高水压和低水压的参考电压，由于水压传河南理工大学课程设 计说明书 14 感器 PY206 的输出信号是 0～ 5VDC 标准电信号，因此，可以采用这种形式。 传感器信号接到电压比较器 Lm393 的 2 脚和 5 脚，通过由 Lm393 组成的窗口比较器电路将水压转换成低中高三档信号送给 PLC。 报警电路设计 确定供水系统总体设计方案的基本依据是设计供水能力能满足系统最不利点的用水需求，同时还需要结合用户用水量变化类型，考虑方案适用性、节能性及其它技术要求。 根据用户的用水时段特点，可将用户用水量变化类型分为连续型、间歇型两大类，根据流量的变化特点，还可进一步细分为高流量变化型，低流量变化型，全流量变化型等。 不同季节、不同月份，流量变化类型也会改变。