PLC 两部抽水机控制系统设计

东北石油大学课程设计2011年11月18日课程PLC控制系统课程设计题目两部抽水机控制系统设计院系电气信息工程学院专业班级自动化学生姓名学生学号指导教师东北石油大学课程设计任务书课程PLC控制系统课程设计题目两部抽水机控制程序设计专业自动化姓名学号主要内容：学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行两部抽水机交替运行控制系统原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2.系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4.程序结构与控制功能自行创新设计；5.进行系统调试，实现两部抽水机交替工作流程的控制要求主要参考资料：[1]廖常初．S7-300/400PLC应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2008[2]史国生．电气控制与可编程控制器技术[M]．北京：化学工业出版社，2010.[3]王承义．PLC控制程序精编108例[M]．北京：电子工业出版社，2009.[4]宋伯生．PLC编程实用指南[M].北京：机械工业出版社，2007.[5]杨锦忠．电动机及控制线路[M]．北京：化学工业出版社，2009.完成期限2011.11.14~2011.11.18指导教师专业负责人2011年10月24日目录第一章控制工艺流程分析............................................................................................11.1两部抽水机控制过程描述...............................................................................11.2两部抽水机控制工艺分析...............................................................................1第二章控制系统总方案设计........................................................................................32.1系统硬件组成...................................................................................................32.2I/O分配............................................................................................................52.4系统接线图设计...............................................................................................5第三章控制系统梯形图程序设计..............................................................................63.1控制系统程序流程图.......................................................................................63.2控制程序时序图...............................................................................................7第四章监控系统设计....................................................................................................84.1PLC与上位监控软件通讯..............................................................................84.2实现的效果.......................................................................................................9第五章调试系统结果分析..........................................................................................105.1系统调试.........................................................................................................105.2结果分析.........................................................................................................11第六章课程设计心得..................................................................................................12参考文献......................................................................................................................13附录..............................................................................................................................14PLC控制系统课程设计1第一章控制工艺流程分析1.1两部抽水机控制过程描述本设计需要同时控制两部抽水机进行抽水工作，当按下电源时，电路启动，可以正常运行。正常工作时两部抽水机由同一按钮控制，初次按下按钮时，1号抽水机先运行，松开后则停止；再次按下时2号抽水机开始运转，两部抽水机交替循环工作，该按钮每按、放一次，抽水机便运转、停止一次，两部抽水机交替完成这个过程。为了保护电路正常运行，需在电路中加入继电器，分别对应两部抽水机。当继电器运转，则对应的抽水机停止工作。因按钮按下后，两部抽水机不能同时停止，此时则有报警音断续响起，十秒后，报警音停止，另一部抽水机开始工作，即由一部抽水机在按钮的控制下反复完成运转、停止的动作。若两部继电器都运转，则两部抽水机同时停止工作，此时无论如何按下、放开按钮两部抽水机均不工作，同时有警报响起，直到按下警报停止按钮才会停止。当继电器复位后，整个系统恢复正常工作状态。按下停止键，则整个系统停止工作，电源指示灯灭。1.2两部抽水机控制工艺分析启动PLC，电源指示灯PL5亮。按下按钮PB2Hvf，PL1灯亮，同时电机MC1运转，1号抽水机开始正常工作。松开按钮，则MC1停止，PL1灭，1号电机不再工作。再次按下PB2，PL2灯亮，电机MC2运转，松开PB2时，MC2停止，PL2灭。图1-1控制过程示意图MC1工作MC2工作MC1工作MC2工作停止HR1工作HR2工作HR1、HR2工作警报停止PLC控制系统课程设计2若电机运转温度过高，则对应的热继电器启动，同时对应的指示灯亮起。当1号抽水机的继电器HR1启动时，灯PL3亮起，MC1停止工作，PL1灭，同时蜂鸣器BZ连续响10秒，MC2开始工作，PL2亮起。此时，每按一次PB2，MC2工作、停止一次，PL2亮灭一次，BZ不再响起。同理，2号抽水机的继电器HR2运行时，MC2停止工作，PL2灭，PL4亮，蜂鸣器BZ报警10秒后，1号抽水机工作。若HR1、HR2同时运转，则MC1、MC2停止，PL1、PL2灭，PL3、PL4亮，蜂鸣器持续报警，按下PB3，BZ停止。运行过程如图1-1所示，当继电器都不运行时，运行顺序为MC1启动→停止→MC2启动→停止→MC1启动……依此循环，此时为系统正常运行状态。假设MC1运行一段时间后电机过热，则过程为MC1启动→HR1运行→MC2启动→停止→MC2启动→停止……此时为单机运转，HR2启动时过程相同，最终由MC1单机运转。当HR1，HR2同时运转时，此时系统故障，报警器报警，系统停止运转，即如图1-1第三种情况所示，此时应对继电器进行复位，使系统回复正常的工作状态，再次按下启动按钮时，系统恢复为第一种工作状态。PLC控制系统课程设计3第二章控制系统总方案设计2.1系统硬件组成（1）传感器的选择根据PLC控制系统控制流程选择传感器为：开关传感器、水压传感器、热继电器。开关传感器：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。当传感器动作时，输出端对地接通。PLC内部光耦与传感器电源构成回路，PLC信号输入有效。水压传感器是由一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动化检测和控制的首要环节。水压传感器芯体通常选用扩散硅，工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。由于热惯性，热继电器不能作短路保护，因为发生短路事故时，我们要求电路立即断开，而热继电器是不能立即动作的。但是这个热惯性又是合乎我们要求的，比如在电动机起动或短时过载时，由于热惯性热继电器不会动作，这可避免电动机的不必要的停车。如果要热继电器复位，则按下复位按钮即可。（2）控制器件的选择输入器件为按钮、电阻、电动机、定时器。启动按钮为非锁定式按钮，电阻PLC控制系统课程设计4应选用热敏电阻，同时可以对继电器产生控制作用，电机为控制抽水机运转的电动机，定时器用于控制警报的鸣响时间。输出器件为指示灯，蜂鸣器。控制器件为PLC控制器。根据控制要求欧姆龙PLC-CPM1A系列。它适用于小型设备、小点数配电箱的省空间化经济型微型PLC的标准机型，小型机种包含了CPU为AC电源、DC电源、继电器输出、晶体管输出的4种不同型号。电源、输出I/O点数按需要选择使用。它具有中断输入功能、脉冲锁存输入功能、高速计数器功能、间隔计数器功能、间隔定时器中断功能、模拟量设定功能、与计算机的链接\通信、与PT相连接可直接存取信息，实现高速通信等功能。欧姆龙PLC-CQM1H系列是一种功能完善的紧凑型PLC，能为业界领先的输送分散控制等提供高附加值机器控制；它还具有通过各种高级内装板进行