根据压力上下限对4台水泵进行恒压供水控制.doc-资料库

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本科生课程设计（论文）院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器课程设计（论文）任务及评语学号设计题目学生姓名专业班级课程设计（论文）任务指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日 IⅠ

本科生课程设计（论文）摘要随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水故障；另一方面要求保证供水质量的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。恒压供水保证了供水的质量，以 PLC 为主机的控制系统满足了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。本论文介绍了一款基于 S7-200PLC 的恒压供水系统，该系统根据压力继电器的检测，当压力低于下限压力时启动第一台水泵，若 10s 后仍低，则启动下一台，若压力高于正常压力时，切断一台水泵，若 10s 后仍高，则切断下一台。论文中详细介绍了系统的总体框图以及各个硬件的性能，数据参数，并画出了整体电路图和硬件的工作电路图。经实验室硬件调试验证，能够实现系统功能要求。关键词：可编程逻辑控制器；恒压供水；压力继电器 IⅠ

本科生课程设计（论文）目录第 1 章绪论 ........................................................ 1 第 2 章课程设计的方案 ............................................ 2 2.1 概述 .......................................................... 2 2.2 方案论证 ...................................................... 2 2.2.1 控制方案的选择 ..........................................2 2.2.2 控制方案的确定 ..........................................2 2.3 方案分析 ......................................................2 第 3 章硬件设计 ................................................... 4 3.1 系统的控制要求 ................................................4 3.2 I/0 地址分配 .................................................. 4 3.3 水泵控制系统的辅助元件的代码和作用 ............................5 3.4 硬件连接图 ....................................................5 3.5 电动机的星角启动 ..............................................5 第 4 章软件设计 ................................................... 7 4.1 系统流程图 ................................................... 7 4.2 系统调试 ..................................................... 8 第 5 章课程设计总结 .............................................10 参考文献 ...........................................................11 附录 ............................................................... 12 IⅠ

本科生课程设计（论文）第 1 章绪论目前，国内大部分城市供水系统，包括水厂、生活小区、高层建筑的供水系统，仍采用较为传统的供水方式。值班人员根据实际的用水量或累积的经验，通过人工的方式调节水泵电机的开停来实现简单的供水控制。当用水量增大，供水压力变小时，即手动增加一台水泵;当用水量减小，供水压力变大时，则把最先运行的水泵电机关停。这种传统的供水方式存在着许多缺点，特别是多台水泵供水系统尤为严重:其一，由于水泵电机只能工作在额定运行和停车两种工作状态，无法为用户提供稳定可靠的供水压力，且系统完全依赖于人工操作来控制，因而供水质量受人为因素影响较大，无法为用户提供稳定的供水压力，且经常会出现断水、水管崩裂、管道共振等现象。其二，由于水泵电机只能工作在工频状态，长期高速运行，电能浪费较大，据统计，在目前传统的供水方式中，电费在水费成本中的比例高达 50%以上。其三，由于人为的控制难以始终保证电机在运行过程中投切次序的正确性，容易导致电机在长期运行过程中磨损不均，并且增大了误操作的可能性;同时设备运行不合理，机械磨损大，造成设备使用寿命短，维修量大，设备和人工成本都较高。本文介绍了一种根据压力上下限自动对四台水泵进行恒压供水的系统，很好的避免了操作人员手动带来的问题。 1

本科生课程设计（论文）第 2 章课程设计的方案 2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计恒压供水装置，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“PLC”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型 PLC 系统设计的基本方法。应用场合: 适用于高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水场合。 2.2 方案论证 2.2.1 控制方案的选择分析本设计题目可知，总共有 4 个输入口 8 个输出口。S7-200 系列是一类可编程逻辑控制器。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得 S7-200 可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的 CPU 类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。本设计可以考虑以下方案：方案一：选择 CPU222 本机集成 8 输入/6 输出，它可以扩展 2 个模块，价格一般在 1826 元左右。扩展模块选择 1 个 EM222 输出扩展模块，8 出 120V/230VAC， 0.5A 开关量，价格为 1859 元，价格共计 3685 元方案二：选择 CPU224XP，DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO 价格一般在 4325 元左右。无需扩展模块，价格共计 4325 元方案三：选择 CPU224, 本机集成 14 输入/10 输出，价格为 2700 元。无需扩展模块。所以价格共计 2700 元。 2.2.2 控制方案的确定通过三种方案的比较，方案三无论是在性能方面，还是经济方面都较好于其他两种方案，因此，本设计采用方案三，即选择 CPU224。 2.3 方案分析（一）对按钮的选取本系统要求控制按钮额定工作电压 380V，约定发热电流 5A，根据要求选取正泰 LAY39 型控制按钮。 LAY39 系列按钮适用于交流 50Hz(或 60Hz)，额定工作电压 380V 及以下或直 2

流工作电压 220V 的工业控制电路中，约定自由空气发热电流 10A。作为电磁起动器、接触器、继电器及其它电气线路的控制之用，带有指示灯式按钮还适用于灯光信号指示的场合。产品符合 GB 14048.5 标准。实物图如图 2.1 所示。本科生课程设计（论文）（三）压力继电器的选取图 2.1 正泰 LAY39 实物图本系统检测管道上下限压力使用 2 个 JY-1 型压力继电器，JY-1 型压力继电器适用于电动机位式控制线路或信号报警线路，以便使水，油、气体及蒸气压力保持给定值。.JY-1 型压力继电器的工作范围是 0.035~0.5MPa，设定 0.45MPa 为管道的上限压力，0.2MPa 为管道的下限压力。实物图如图 2.2 所示。图 2.2 JY-1 实物图 3

本科生课程设计（论文）第 3 章硬件设计 3.1 系统的控制要求 1、水泵启停控制：根据主管道给出的压力信号决定水泵的启停，当压力低于正常压力时启动一个水泵，若 10s 后仍低，则启动下一台，若压力高于正常压力时，切断一台水泵，若 10s 后仍高，则切断下一台； 2、水泵的启停切换原则：恒压供水系统主要由 4 个水泵完成对主管道供水压力的维持。考虑迟到电动机的保护，要求 4 台水泵轮流运行。需要接通时，首先启动停止时间最长的那台水泵，而需要切断时，则先停止运行时间最长的那台水泵。 3.2 I/0 地址分配本系统需要 4 点输入，8 点输出，选择的 CPU 主机是 s7-200 系列的 CPU224, 具有 14 输入/10 输出，I/0 地址分配如表 3.1 所示：表 3.1 I/0 端子分配表编程元件输入输出 I/O 端子 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 作用启动开关停止开关下限电压信号上限电压信号 1#水泵星型启动 1#水泵角型启动 2#水泵星型启动 2#水泵角型启动 3#水泵星型启动 3#水泵角型启动 4#水泵星型启动 4#水泵角型启动 4

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