无塔供水设计说明书 - 图文

天津职业技术师范大学

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电气控制与PLC应用课程设计

说明书

课程设计题目：无塔供水

指导老师：刘朝华

姓名：马伟、盛若竹、李琳

陈洁、谢恒昙

班级：机电1314

机械工程学院 2016 07 15

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目录

1课题设计任务及要求 ................................ 4 1.1设计主要内容及要求 ........................... 4 1.2设计的主要工作 ............................... 4 2 PLC控制系统原理结构分析 .......................... 4 2.1 结构框图 ..................................... 4 2.2 无塔供水控制系统的操作面板 ................... 5 2.3 PLC控制系统的选择 ........................... 5 3 无塔供水系统的设计 ............................... 6 3.1 系统的设计方案 ............................... 6 3.2 系统的工作原理 ............................... 7 3.3无塔供水系统的I/O分配 ....................... 7 3.3.1系统I/0接线图 ........................... 7 3.4 无塔供水系统的梯形图 ......................... 8 3.5 梯形图所对应的语句表 ........................ 11 4 系统调试 ........................................ 13 4.1程序设计 .................................... 13 4.2接线并检查电器线路 .......................... 14 4.3运行调试 .................................... 14 5总结与收获 ....................................... 14 6参考资料 ......................................... 15

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课 程 设 计 任 务 书

机械工程学院机电1314班学生马伟 课程设计课题： 无塔供水系统

一、课程设计工作日自2016年 7 月 4 日至2016年 7月15 日

二、同组学生： 李琳、盛若竹、谢恒昙、陈洁

三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、

主要参考资料等）： 1.控制要求 (1)初始状态

变频器与变送器的数码显示为00，变频器控制的主电机与辅助电机M1、M2均为OFF。

(2)启动操作

按下启动按钮，系统自动运行，根据程序设定的PID参数进行调节。最终达到用户供水压力保持在17MPa。即变送器输出显示17

启动时小泵先启动，大泵后启动，停止时大泵先停止，小泵后停止。

2.设计完成要求

（1）完成I/O分配图，及PLC外围电路图的设计及连接。 （2）完成设计说明书

（3）完成PLC程序，并调试通过。

3.参考资料：

（1）黄永红，电气控制与PLC应用技术，机械工业出版社，2015年7月。

（2）TVT90HC机电一体化试验台说明书，天津源峰科技有限公司。

指导教师签字： 教研室主任签字：

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1课题设计任务及要求

1.1设计主要内容及要求

某小区内生活采用无塔供水系统，要求用变频调速变频器控制，主要设备由一台主电机与两台辅助电机，电气控制部分用PLC作为主控制器。

其中，初始时变频器与变送器的数码显示为00，变频器控制的主电机与辅助电机M1、M2均为OFF。当按下启动按钮，系统自动运行，根据程序设定的PID参数进行调节。最终达到用户供水压力保持在17MPa。即变送器输出显示17。启动时小泵先启动，大泵后启动，停止时大泵先停止，小泵后停止。

1.2设计的主要工作

主要介绍变频器在无塔供水系统中的工作原理，以及PID参数的调节。详细叙述无塔供水系统的组成以及各个器件的作用，仔细分析设计方案。根据设计的要求以及控制方式完成外部接线以及I/O表及地址分配表、设计梯形图并调试，最后完成设计说明书。

2 PLC控制系统原理结构分析

2.1 结构框图

原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电气元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。

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2.2 无塔供水控制系统的操作面板

2.3 PLC控制系统的选择

选择PLC的容量。首先要对控制任务进行详细分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点性质。I/O点的性质主要指它们的信号类型，电压，输出的类型。确定控制系统输出点的类型，交流220V的接触器、电磁阀，指示灯只留24V，选用的PLC的输出点数大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组公用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们被交流220V点的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，比如运动控制的高速脉冲输出，就要使用五触电的晶体管输出的PLC了。

在编程语言上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

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（1）PLC使用梯形图编程不方便则可用语句表编程；单梯形图总比语句表直观。 （2）经验丰富的人员可用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。 （3）如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则最好是用功能图来设计程序。

3无塔供水系统的设计

3.1 系统的设计方案

我们采用高性能、模块化结构、带模拟量通道功能的西门子S7-200可编程控制器，配合变频器，完成无塔供水自动控制。恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵时，它们的功率必须足够大，在用水量少时来开一台大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大时供水量则相应的会不足。而恒压供水的主要目标是保持管网水压恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器，从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，一台水泵工频运行，以满足不同的水量要求。

压力传感器用于检测管网中的水压，常装在泵站的出水口。当用水量大时，水压降低；当用水量小时，水压升高。压力传感器将水压的变化转变为电信号的变化传送给调节器。压力变送器的输出信号一般是模拟量信号，4-20mA变化的电流信号或0-10V间变化的电压信号。

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3.2 系统的工作原理

系统中的压力传感器将水压的变化转换为电信号通过电压调节器送给变频器，变频器则根据传感器的采样值与变频器的设定值进行比较，通过内置的PID功能进行数据处理，将数据处理的结果以频率的形式输出（0-50HZ之间变化）。压力传感器常装设在泵站的出口。现代的变频器一般都具有PID调节功能。

3.3无塔供水系统的I/O分配

输入 变送器输出电流

（正极） 变送器输出电流（负极）

端口 AI0(蓝) AI0(黑)

输出 大泵M1 小泵M2 变频器输入电流（正

极）

变频器输入电流（负

极）

端口 Q0.0 Q0.1 AQ0(绿) AQ0（黑）

3.3.1系统I/0接线图

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3.4无塔供水系统的梯形图

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