基于plc的地铁排水控制系统毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的地铁排水控制系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200 系列具有极高的性价比。 重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 7 3 系统硬件选型 输入输出接口的确定 本次地铁排水控制系统我采用 PLC 编程来进行控制的，通过 PLC 的输入输出控制，实现每个排水池的自动排水操作。 通过对地铁水来源的分析，我们采用了 4 个处理池和 3 台电动机来进行处理污水，每个处理池设置传感器进行满水位、排水位和低水位检测，当水位处于低水位时，低水位指示灯亮，排水阀门关闭，同时电动机处于停止状态；当水位处于排水位时，排水阀门打开，低水位指示灯熄灭，排水位指示灯亮， 1 台电动机启动排水；若此时还有 2 号水池到达排水位，则打开该水 池的排水阀门，同时启用 2台电动机进行排水；若此时还有 3 号水池也到达排水位，则启用第 3 台电动机进行排水；若此时有水池到达满水位，则将其多余的水排入 4 号备用水池。 其具体分配件表 31。 表 I/O分配表 输入点 功能 输出点 功能 池 1低水位检测 池 1进水阀门 池 1排水位检测 池 1排水阀门 池 1满水位检测 池 2进水阀门 池 2低水位检测 池 2排水阀门 池 2排水位检测 池 3进水阀门 池 2满 水位检测 池 3排水阀门 池 3低水位检测 池 4进水阀门 池 3排水位检测 池 4排水阀门 池 3满水位检测 池 1低水位指示 池 4低水位检测 池 1排水位指示 池 4排水位检测 池 1满水位指示 池 4满水位检测 池 2低水位指示 一台电机故障检测 池 2排水位指示 二台电机故障检测 池 2满水位指示 三台电机故障检测 池 3低 水位指示 启动 池 3排水位指示 停止 池 3满水位指示 重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 8 池 4低水位指示 池 4排水位指示 池 4满水位指示 第一台电机运行指示 第二台电机运行指示 第三台电机运行指示 第一台电机工作时间指示灯 第二台电机工作时间指示灯 第三台电机工作时间指示灯 第一台电机故障报警指示 第二台电机故障报警指示 第三台电机故障报警指示 由表 31可以看出，本次共需要 17 个输入接口， 29 个输出接口，而实验室的西门子西门子 S7200 CPU224 型 PLC 有 22 输入 18 输出，输入满足条件，输出不够，这应该添加扩展模块。 系统控制方案图 对于一个系统，我们应该有其工作的方案图，通过工作的方案图，可以明显的看出系统的工作过程，对于本系统，我有以下设计： ①设计了四个水池，每个水池都有进出水阀门，每个阀门引一条线给予控制器，通过控制器的控制来确定阀门的开关； ②设计了三个电动机，每个电动机有一个驱动器 来进行驱动，电动机来带动水泵的运行，水泵的排水管道进入市政不同的排水沟； ③每台电动机有过电流反馈信号，通过这个信号，可以确保电机不会因为电流过大而导致损坏； ④本系统有声光报警信号，可以提供故障报警； ⑤本系统设计了 PC数据口接线，可以进行与 PC通讯。 重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 9 图 系统控制方案图 传感器的选择 LCSW1 型水位传感器容器内的水位 传感器 ，将感受到的水位信号传送到 控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出 开 关 的指令，保证容器达到设定水位。 进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出 开 的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。 到设定温度时。 控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。 程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。 主 泵 1 备 用 泵主 泵 2池 1 池 2 池 3 池 4控 制 器排 水 沟电 机 2 电 机 3电 机 1驱 动 器 3驱 动 器 2驱 动 器 1阀 1 阀 2 阀 3 阀 4对电磁阀的控制输出信号各 池 水 位 传 感 器 对 P L C 的 反 馈 信号各 电 机 过 流 过压 过 热 反 馈 信号声 光 报 警 信 号P C 接 口 数 据 线电 机 驱 动 输 出 信 号水 泵 由 电 机 驱 动箭 头 指 向 为水 流 流 向重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 10 阀门的选择 阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防 止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能， ZBSF 不锈钢电磁阀为分步动作直接先导式电磁阀，根据断电时所处开关状态的不同，可分为常闭电磁阀和常开电磁阀。 常闭电磁阀，线圈通电后衔铁在电磁力作用下先带动副阀工启，主阀形成的介质压差和电磁力的作用下而开启。 线圈断电，衔铁部件复位，主副阀利用介质压力而紧密关关闭。 常开电磁阀，线圈通电后，衔铁在磁力作用下下移，推动副阀阀塞下移，直到和副阀座压紧，副阀关闭，由于主阀阀杯上下压差趋于相等，主阀阀杯由磁力和自重压紧紧密封面，阀门关闭。 线圈断电，磁力为零，衔铁和副阀阀塞由弹簧作用上 升，副阀打开，主阀阀杯内介质经副阀流走，压力下降，主阀阀杯由下下压差作用向上升起，主阀打开，阀门开启。 图 阀门结构图 泵的选择 GDD 型泵是管道式安装的立式单级单吸清水离心泵，广泛应用于农业给排水、自来水加压、高层建筑消防生活供水以及空调冷暖循环系统，主要供输送稀释的、不腐蚀的清水及物理化学性质类似水，不含固体颗粒或纤维的液体。 GDF25020 性能参数： 表 GD25020 水泵详细参数 品牌：冠星水泵 型号： GD25020 材质：铸铁 性能：防爆 用途：管道泵 泵轴 位置：边立式 重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 11 叶轮结构：封闭式叶轮 叶轮吸入方式：单吸式 流量： 327（ m3/h） 叶轮数目： 6 扬程： 20（ m） 汽蚀余量： （ m） 轴功率： （ kW） 吸入口径： 250（ mm） 排出口径： 250（ mm） 结构原理：喷射泵 规格： GD4015 电机的选择 与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。 按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。 笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。 表 Y90L2 电机详细参数 型号 Y90L2 额定功率 额定转速 2840r/min 额定电流 效率 82% 功率因数 cosφ = 堵转电流 堵转转矩 最大转矩 由于本系统仅控制电机的启停与工作状态的保持，只需让电机保持在额定功率的运行即可，故选用成本较低的鼠笼式三相异步电机。 接触器的选择 对于本系统，应该采用交流接触器，交流接触器主要由四部分组成 :(1) 电磁系统，包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯； (2)触头系统 ，包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头，它和动铁芯是连在一起互相联动的； (3)灭弧装置，一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头。 查新简明电工手册选择 CJXIF9型交流接触器 主要技术参数 : ①额定电流 :9A ②线圈控制电压： 220V 重庆科技学院专科生毕业设计 系统硬件选型 12 ③可控电动机的最大功率 4KW ④操作频率 1000 次 /时 ⑤机械寿命 150000 次 继电器的选择 选择 JZ762 中间继电器 适用于交流 50Hz 或 60Hz，交流电压至 380V，直流电压至 220V 的控制电路中，用来控制各种电磁 线圈，以使信号放大或将信号同时传递给有关控制元件。 继电器符合 、 IEC6094751 修正件 （ 1999）。 正常工作条件及安装条件 ① 海拔不超过 2020M ② 周围空气温度上限值不超过 40℃，下限值不低于 5℃。 ③ 空气的相对湿度不大于 85% ④ 与垂直面的倾斜度不超过 5176。 ⑤ 无显著摇动和冲击振动地方 ⑥ 在无爆炸危险的介质中，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体和尘埃（包括导电尘埃） 结构特征 ① 继电器的结构为开启型、空气电磁式，动作结构为直动式，产品躯壳用热固体性塑料制成，整个结构紧凑 ，使用方便。 ② 继电器的触头系统为双断点桥式结构，分上、下两层排列，每层各装四对触点。 ③ 为减轻继电器在闭合过程中的铁芯撞击和触头振动，铁芯采用弹性固定，有利于使用寿命的延长。 继电器的接线端采用瓦型垫圈，接线方便可靠。 技术参数 型号 JZ762。 额定电压交流 380V。 直流 220V。 消耗功率启动 75V*A。 吸持 13V*A。 操作频率 1200 次 /H。 外形尺寸 /mm 60X52X9054X30/25。 重庆科技学院专科生毕业设计 系统控制硬件设计 13 4 系统控制硬件设计 系统主电路 系统主电路的线路采用了三相四线制，三台电动机由 KM KM KM3 电动机有分别控制启动与停止，每台电动机配有过电流保护，防止因为电流过大而烧坏电动机。 对于 PLC 部分则是由空气开关 QF2 来决定其是否启动， PLC 采用的是 24V直流电源，所以需要一个变压器进行变压，对于整个主回路，我设置了一个空气开关 QF1，只有闭合了 QF1 方可以启动电动机，断开 QF1，则整个主回路将关闭。 具体电路图将附录一。 输入回路 对于输入回路，我采用了 18 个输入回路，通过 18个按钮 SB 进行控制，通过这些输入回路按钮 SB的打开与关闭，可以实现电动机的启动和停机，通过输入回路的状态监测，使其对 输出回路进行控制，达到控制不同情况下水池的排水需求。 在 CAD 的设计图纸上，我设计了 3个输出回路图纸，具体图纸见附录一。 输出回路 对于输出回路，我设计了 28 输出，用来监测各种不同状态，通过输入回路给出的信号，我们可以对水位的高低进行监测，对四个水池的阀门进行打开和关闭，以此来保证水池的水位正常。 在 CAD 的设计图纸上，我用了 4 个输出回路的图纸来进行绘制，图纸详见附录一。 重庆科技学院专科生毕业设计 控制系统的程序设计 14 5 控制系统的程序设计 系统流程图设计 对于一个好的设计，必须要有流程图的设计，流程图的设计 结构清晰，逻辑性强 ， 便于描 述，容易理解。 对于流程图的设计的设计，我们应该遵循以下原则： ① 对于有判断的语句，应该用菱形进行表示，且还应该有 Y/N进行标明； ②所有的线段都要做到对整齐，应该用连接符连接，不使用线条连接，这样可以做到没有歪斜， 线段之间连接需要到位， 没 有死循环。 对于本系统，我设计绘画了以下几个流程图： ①系统总流程图，通过总流程图可以初步了解本系统的工作过程和原理； ②启动程序流程图，通过自检来确保线路没有损坏，。