基于plc的物业供水系统设计

摘要随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，城市中各类小区的建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求，小区的供水系统是其中的一个重要方面。本论文是针对供水要求设计的基于PLC的物业供水系统。本设计由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。该系统还设有过载等保护。本设计是基于PLC的物业供水系统，通过调试表明本系统能够满足设计要求并有很好的使用价值。关键词：物业供水；PLC；恒压目录第一章概述…………………………………………………11.1课题背景和意义…………………………………………11.2国内外的发展与现状……………………………………2第二章硬件设计……………………………………………42.1供水系统主电路设计……………………………………42.2供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图………………52.3供水系统的元件选择……………………………………6第三章软件设计………………………………………………73.1系统流程图………………………………………………73.2程序梯形图………………………………………………73.3程序指令表………………………………………………103.4程序分析…………………………………………………16第四章结论…………………………………………………184.1调试结果与分析…………………………………………184.2设计心得与感想…………………………………………19参考文献…………………………………………………20第一章概述1.1课题背景和意义我们都知道，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在建设节约型时代特征的前提下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。本系统就是在这种背景下设计的。本设计是基于PLC的物业供水系统，具有以下特点：（1）：供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。（2）：系统分手动工作和自动工作两种状态，自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台；手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）。（3）：并设有“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。各水泵工作时，均应有工作状态显示。1.2国内外的发展与现状可编程序控制器(programlogicalcontroller)，简称PLC，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。世界上第一台可编程控制器是美国数字设备公司(DEC)于1969年研制的。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等，PLC将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点。70年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增强，具有了：可靠性高、具有丰富的I／O接口模块、采用模块化结构、编程简单易学安装简单，维修方便等特点。以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。而PLC在物业供水方面也得到了广泛的应用。传统的小区供水方式有恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等。这些传统的供水方式或多或少都存在各自的缺点和不足，比如：恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作、、水塔高位水箱供水基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机为硬起动，启动电流大、单片机变频调速供水系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，在这种情况下人们想到了基于PLC的供水系统设计。目前国内外基于PLC的供水系统设计技术比较多，并且有些技术已经相当成熟，从简单的基于PLC的恒压供水系统设计到基于PLC的变频恒压供水系统设计，其中后者的变频技术是现在研究的核心，变频技术是在电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论发展的基础上发展起来的。本文的基于PLC的物业供水系统设计属于恒压供水，由于PLC的可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等特点，与传统的供水系统相比本系统有很大的实用价值。第二章硬件设计2.1供水系统主电路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：J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。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。主电路如图2-1所示：QSFUFU4KM3KM1泵1FU3FR1M1FU1FU2FR2KM2FR3M2M4FR4FRM3KM4泵2泵3泵4图2-12.2供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图本设计的控制部分由PLC完成，由于本系统控制分手动和自动运行，手动运行时，每台水泵分别有启动和停止开关输入，自动运行时，需要有自动运行/停止开关输入，水压判断开关以及保护输入等，还有四个水泵输出。所以PLC的I/O地址分配表如表2-1所示，I/O接线图如图2-2所示。表2-1输入点对应信号输入点对应信号输出点对应信号X0自动/手动切换X11自动启动/停止Y0供水水泵1X1手动启动泵1X12低压开关K1Y1供水水泵2X2手动停止泵1X13水压正常反馈K2Y2供水水泵3X3手动启动泵2X14高压开关K3Y3供水水泵4X4手动停止泵2X15泵1的过载保护X5手动启动泵3X16泵2的过载保护X6手动停止泵3X17泵3的过载保护X7手动启动泵4X20泵4的过载保护X10手动停止泵4SB7SB8SB13SB3SB4SB5SB9SB10SB11SB12SB14SB15SB1X00Y0X12Y1Y2Y3X01X02X03X04X05X06X07X10X11X13X14X15X16X17X20COMFU2SB2FX2N-48MRSB6SB16SB17KM1泵1工作KM3泵3工作KM2泵2工作KM4泵4工作COM1220V手动自动切换手动启动泵1手动停止泵1手动启动泵2手动停止泵2手动启动泵3手动停止泵3手动启动泵4手动停止泵4自动启动/停止低压开关K1水压正常反馈K2高压开关K3泵1的过载保护泵2的过载保护泵3的过载保护泵4的过载保护图2-22.3供水系统的元件选择本系统主要用到的元器件有：可编程序控制器PLC，水泵，以及继电器，接触器等。PLC选用的是FX2N-48MR,四台水泵选用J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。第三章软件设计3.1系统流程图由于该系统即可以手动运行又可以自动运行，所以本系统设计主要分两部分，一部分是手动模块，一部分是自动模块。系统的总流程图如图3-1所示。启动X0是否按下Yes进入手动P0泵1X1启动X2停止No进入自动P1泵2X3启动X4停止泵3X5启动X6停止泵4X7启动X10停止判断水压的高低水压高X14水压低X12延时30S执行减一台泵延时30S执行加一台泵至少一台水泵工作跳到p2执行输出水压正常X13图3-1该流程图主要介绍了本系统的设计思路，其中的具体细节没有在流程图中给出，详细介绍将会在后面的程序分析中介绍。3.2程序梯形图3.3程序指令表0LDIX0001CJP14LDX0005CJP08P09LDX00110ORM011ANIX00212OUTM013LDX00314ORM115ANIX00416OUTM117LDX00518ORM219ANIX00620OUTM221LDX00722ORM323ANIX01024OUTM325LDM800026CJP229P130LDX01131ANIX00032OUTM433LDX01234ANDM435ANIX01336ANIT037OUTT0K30040LDX01441ANDM442ANIX01343ANIT144OUTT1K30047LDIM2048ANIM2149ANIM2250ANIM2351SETM2052LDPT054MPS55ANDM2056ANDM2157ANDM2258ANDM2359CJP262MRD63ANDM2064ANDM2165ANDM2266ANIM2367SETM2368SETM2669MRD70ANDM2371ANDM2072ANDM2173ANIM2274SETM2275SETM2776MRD77ANDM2278ANDM2379ANDM2080ANIM2181SETM2182SETM2883MRD84ANDM2185ANDM2286ANDM2387ANIM2088SETM2089SETM2990MRD91ANDM2092ANDM2193ANDM2294ANDM2395SETM2296MRD97ANDM2198ANDM2299ANIM23100ANIM20101SETM23102MRD103ANDM22104ANDM23105ANIM20106ANIM21107SETM20108MRD109ANDM23110ANDM20111ANIM21112ANIM22113SSETM21114MRD115ANDM20116ANIM21117ANIM22118ANIM23119SETM21120MRD121ANDM21122ANIM22123ANIM23124ANIM20125SETM22126MRD127ANDM22128ANIM23129ANIM20130ANIM21131SETM23132MPP133ANDM23134ANIM20135ANIM21136ANIM22137SETM20138LDPT1140MPS141ANDM20142ANIM21143ANIM22144ANIM23145CJP2148MRD149ANDM21150ANIM22151ANIM23152ANIM20153CJP2156MRD157ANDM22158ANIM23159ANIM20160ANIM21161CJP2164MRD165ANDM23166ANIM20167ANIM21168ANIM22169CJP2172MRD173ANDM20174ANDM21175ANIM22176ANIM23177RSTM20178MRD179ANDM21180ANDM22181ANIM23182ANIM20183RSTM21184MRD185ANDM22186ANDM23187ANIM20188ANIM21189RSTM22190MRD191ANDM23192ANDM20193ANIM21194ANIM22195RSTM23196MRD197ANDM20198ANDM21199ANDM2220