基于logo!在循环水泵控制中的应用设计毕业设计(编辑修改稿)

基于logo!在循环水泵控制中的应用设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

中小型场合中能得到良好的应用。 本设计的主要工作是采用通用逻辑控制模块设计一个能普遍适用大多数中小型应用场合的循环水泵系统，主要功能包 括两个方面：一是能够根据星期日的不同改变两台水泵的主备次序；二是能够根据液位控制器的信号判断是否需要抽水，自动控制两台水泵的启停，从而实现循环水泵的自动控制功能。 因此，为实现上述目标，本文的主要工作包括以下几个方面：  选取合适的硬件元件，设计合理的硬件电路。  分析设计控制要求和成本选择合适可行的控制方式，并且设计合理的控制程序。  对设计的控制程序进行仿真，完成整个程序的调试与改进，使设计达到要求。  进行循环水泵系统实物模拟实验，验证系统设计是否具有可行性。 本章小结 本章主要介绍了循环水泵系统的研 究背景及意义，阐述了循环水泵技术的发展历程，在此基础上，介绍了基于 LOGO。 的循环水泵系统的应用前景，最后概况了论文工作的主要安排。 第 2 章 循环水泵控制系统方案研究 循环水泵控制系统方案的研究主要是在了解循环水泵系统的结构与工作过程的基础上，根据系统具体的控制要求，确定系统的控制方式，从而设计合理的控制系统。 使循环水泵系统达到控制功能完善、维护方便、价格便宜的目的。 循环水泵系统简介 循环水泵系统能够使水资源得到循环利用，主要用来供排水和提供冷却介质。 本次设计的循环水泵控制系统的基本结构如图 所示。 图 循环水泵系统基本结构图 循环水泵系统主要包括液位控制器和两台水泵。 通过水泵工作来调节蓄水池水位的高低，采用液位传感器检测蓄水池液位信号，并将其信号送到主控制器，由控制器控制水泵的启停来调节水位的高低，具体的基本工作过程如图 所示。 图 循环水泵系统基本工作过程图 MM蓄 水 池液 位传 感器中 水 位高 水 位低 水 位水 泵 M 1 水 泵 M 2管 道检 测 信 号 输 入 控 制 器控 制 水 泵 的启 停调 节 水 位 循环水泵控制系统的基本工作过程是：先是液位控制器检测水位状况，并且转换为数字信号输入系统的控制器内，按照可编程逻辑控制器内编写好的程序输出信号，控制系 统中两台水泵的启停，从而调节蓄水池的水位，调整循环系统的供水量。 循环水泵系统设计要求及研究思路 根据设计任务，本设计采用两台水泵控制蓄水池水位的高低，一主一备，其具体的控制要求如下：在自动控制方式下，两台水泵主与备每天切换控制，星期一、星期三、星期五、星期日水泵 M1 作为主泵，水泵 M2 作备用水泵。 星期二、星期四、星期六水泵 M2 作为主水泵， M1 号水泵作备用水泵。 当蓄水池水位在高水位时，两台水泵同时开启。 当蓄水池水位在中水位时，当日主水泵开启。 当蓄水池水位在低水位时，两台水泵都停机。 处于手动控制方式时， 可以 手动选择水泵 M1 或水泵 M2 的开启，一旦进入手动控制状态，两台水泵都自动脱离自动开启和自动停机状态。 另外系统具有急停，不论两台水泵哪台处于工作状态，一旦急停按钮动作，要求所有水泵立即停机。 根据上述的控制要求及循环水泵系统的结构和工作过程分析，研究思路如下：由于本设计的循环水泵系统主要针对的是较小型的应用场合，所以采用两台功率较小的水泵用来抽水，从而控制蓄水池的水位、调整系统的供水量。 采用液位控制器作为水位状况信号采集工具，输入到 LOGO!控制器，从而控制两台水泵的启停。 分析控制要求，循环水泵系统要有手动 控制方式和自动控制方式，在手动控制方式下时，能够紧急的应对突发状况，提高系统的灵活性，当液位控制器出现故障时，能够通过手动控制水泵启停保障系统继续运行。 在处于自动控制方式下时，一是利用 LOGO!中的周定时器模块，编程设定主备水泵。 二是通过液位控制器检测水位信息，然后输入到核心控制器，决定是启动两台水泵还是当日主水泵，又或是停止水泵的运行。 目前，在循环水泵控制系统的应用上，主要有 4 种控制方式能够符合循环水泵系统的控制要求，分别为继电接触器控制方式、单片机控制器控制方式、可编程逻辑控制器 控制方式、可编程逻辑块控制器控制方式。 继电接触器控制系统 这种控制方式有着很大的缺点，它不仅耗能高，系统接线复杂，在控制过程中，其中任何一个继电器或接触器损坏，都会影响整个系统的正常工作与运行，故障率高，并且在查找和排除系统故障时比较困难，控制柜的安装接线工作量大，控制系统灵活性也较差 [9]。 单片机控制器控制方式成本相对较低，但是由于制版工艺、布局结构、器件的质 量等因素的影响使得抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强 [10]。 而且开发周期长，从设计到使用要求设计人员有较高的专业知识与单片机开发经 验。 可编程逻辑控制器即基于 PLC 的控制器方式。 PLC 可编程控制器是发展比较早的工业控制器，能够简单的编程实现控制要求，灵活性高，它应用于工业生产线、流水线、大型自动化设备方面，但由于价格方面的因素，在小型控制方式不能体现其优越性，缺乏市场竞争力。 可编程逻辑块控制器也就是基于 LOGO!控制器方面的自动控制。 它是由 PLC 发展而来，面向的是较小型的自动化控制。 采用这种控制方式来控制循环水泵系统具有很大的优势。 首先， LOGO!控制器产品集编程功能、显示功能、控制为一体，我们可以随时对循环水泵控制系统进行编程或者 修改，极其方便 [11]。 其次， LOGO!编程语言简单易学，操作简单，可以很轻松的对循环水泵控制系统进行编程，不像 PLC 的梯形图编程较为复杂。 再次， LOGO!较 PLC 价格便宜，在中小型的自动控制方面市场竞争力更强。 经过比较，由于 LOGO!控制系统有着独特的显示功能，编程方便，编程语言简单易懂，性价比较高，且本身偏向于中、小型自动化应用等优点 [12]。 所以，本设计选择以 LOGO!逻辑控制模块作为控制核心来设计循环水泵控制系统。 本章小结 本章主要简单分析了循环水泵系统的基本结构与工作过程，随后分析了循 环水泵系统的具体控制要求，通过对其原理和要求的分析制定合理的研究思路。 最后对于系统控制方式的选择做了详细的分析与说明。 第 3 章 循环水泵系统硬件部分设计 在了解了循环水泵控制系统设计要求的基础上，经过对比分析，选择了控制系统方案后，主要是对循环水泵控制系统硬件电路部分进行设计。 循环水泵系统硬件电路设计主要包括主电路部分的设计、控制电路部分的设计、控制面板的设计、控制箱的设计以及对系统主要元器件的选型等方面。 主电路的设计 根据设计要求，主电路采用两台电机，电源采用三相四线制，线电压为 380V，相电压为 220V，频率为 50HZ 的交流电压，电路具有过电流和过电压保护功能。 主电路图如 所示。 图 主电路图 图中 M1 和 M2 为三相异步电动机，采用三相电源进行供电， FR1 和 FR2 为热继电器触头，为电动机提供过电流保护。 FU1 和 FU2 为低压熔断器，为系统提供过电压保护。 KM1 为交流接触器常开触头，通过触头控制水泵的运行与停止。 QS 为低压断路器，可断开主电路电源，同时控制控制电路电源。 控制电路部分电源由零线 N 和火M L 1 L 2 L 3NQ SF U 1F U 2K M 1K M 2F R 1F R 2M 1M 2控 制 回 路M 线 L3 提供。 控制电路的设计 控制 电路核心部分为 LOGO!控制器，再加上热继电器，接触器，断路器，按钮开关，组成了系统控制部分。 控制部分主要元器件集中于控制箱与控制面板上。 控制面板有按钮开关与断路器，为用户直接操作部分，控制箱内各个元器件集中安装。 一般我们可以将控制箱与控制面板组合在一起，控制箱为暗装，控制面板可明装。 这样既便于操作，又便于维修。 LOGO!的具体 I/O 分配 根据设计要求，分析可知输入信号有 3 个液位传感器，两个手动启动按钮，一个自动控制开启按钮，一个急停按钮，输出有两台水泵启动线圈，所以总共需要用到 7个输入和两个 输出。 本设计的循环水泵系统具体的输入信号为：自动控制方式按钮SB1，手动启动水泵 M1 按钮 SB2，手动启动水泵 M2 按钮 SB3，紧急停止按钮 SB4，KPL 为蓄水池低水位信号， KPM 为蓄水池中水位信号， KPH 为蓄水池高水位信号；输出信号为： Q1 输出接 KM1 线圈，控制水泵 M1 的启停， Q2 输出接 KM2 线圈，控制水泵的启停。 其具体 I/O 地址分配如表 所示。 表 LOGO! I/O 地址分配表 序号 数字量输入地址 设备 定义 1 I1 按钮 SB1 自动控制方式 2 I2 按钮 SB2 手动启动水泵 1 3 I3 按钮 SB3 手动启动水泵 2 4 I4 按钮 SB4 急停 5 I5 KPL 水箱低水位 6 I6 KPM 水箱中水位 7 I7 KPH 水箱高水位 8 数字量输出 设备 定义 9 Q1 KM1 线圈 控制水泵 1 10 Q2 KM2 线圈 控制水泵 2 控制电路接线 LOGO!基本模块有 8 个数字量输入和 4 个数字量输出，本设计只需用到 7 个数字量输入，两个数字量输出 ，所以只用一个 LOGO!基本模块即可 [13]。 根据系统控制要求及 I/O 分配表，控制电路的接线如图 所示。 K M 2L O G O !K M 1L 3 NQ S 2F U 3S B 1 S B 2 S B 3 S B 4K P L K P M K P HL N I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 I 8Q 1 Q 2Q 3Q 4 图 控制电路接线图 控制面板与控制箱设计 根据硬件电路与控制接线以及安装设计的需要，本设计采用控制面板与控制箱分开的方式进行设计， 为了安全，安装环境应该为干燥通风处，控制箱外部宜采用绝缘箱体，箱体外部金属部分应接地。 控制箱进线电源为 220V 单相，并且能够独立切断控制箱电源。 液位传感器与水泵安装在控制箱。