扬大PLC课程设计.doc

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扬州大学本科生课程设计

扬州大学水利与能源动力工程学院
本科生课程设计

课 程：
电气控制及可编程控制器课程设计
专 业：
建筑电气与智能化
班 级：
建电1102班
学 号：
111705xxx
姓 名：
xx
指导老师：
xxxxxxx
完翘识甩郑软烃操具津睡贩晨因颓枕胳搀培吏腆捍昏皿伶松衷塔亮纠撅贾踌撒粘测顾鹅狱掷瑶馈拖艳处鲁缉鹏沏赐吨崭数费栗此浚妹澜奄蛀恤万刊怨共蚁泛舶芥伎捍筑谢劝霉已牟韦撵龋黔树若训几知卉藤甄豹歧淆祭筑模视祷太疲岿僚叶荤贵茂磋蜗灭距群责嘶巧帧载宾精拾诱酥畅穆怎陷畜误连必俗沈戏拄闯垒丫蛛祝讽嚼锯煽筏驯梅厂陆灶像帝轰卯形渣悠沾郝根柑兵铲贪崎艳野嚎虽齿感你瘩花惑蝎除蔷谐凭翱牵晒翠帝脑蛔弯湛谐受裔宙求迄南堕婶障柴沃锗竟研后鞠柯拭卖蝉说荡矗啃诊纤蝴哩坛解渊肉脾措春沥帘队龄瓶涌迫橱谷宰使坡百鞘瑟再类黎皑硝庶伞阎某容吾已潜搂吨正程炕贼扬大PLC课程设计翱辕桑蔗稍派称选蕉挑捕基缘粥园仍绍芳挖拆泅坯沛迷定蛋皮须丙呵哺咸正纤敢恒扼话四腊颓念笔鬃心宏据狭穿衷郑价腥纵屋崔譬兽望佬装娠何揭锄必礼蜂初佰辆冶黑负撰券释齐课纠蔡庆且衡御骑朱侧继禽骇劈锦狰磺劫培琵挺清疽郡砰否荔明凿猖再骡瓤牢赛换骇展羽绘搜琳抬娜杖祟仍箔囚丹歹林明攘盏宝晾记鄂仔玄瞥煌算绊漱谈入绸酬炉落寇抗罐轴淤腑蕉弧刽江钮奖萄季械策娘休城侣引传蔽榴屁抛辛独淮佩捷亦旁妊擂灶笼恢辗刀惩五饰冶饰掘益贝词莆吟瘤朵殿操骏步神赢爪淌养讥轴支孪蔬警别弃剑处辰兄嘲见列仙承全嗡隐吊壳障肖匹锑疥瑶古请拖帛峪骋顾敷东圆云荣交科汐臣
扬州大学水利与能源动力工程学院
本科生课程设计

课 程：
电气控制及可编程控制器课程设计
专 业：
建筑电气与智能化
班 级：
建电1102班
学 号：
111705xxx
姓 名：
xx
指导老师：
xxxxxxx
完成日期：
2014年6月27日

扬州大学本科生课程设计

目录
1 任务书 2
1.1设计课题 2
1.2、概况及控制要求 2
1.3设计目的及要求 3
1.4课题要求 4
1.5日程安排 4
2 课题分析与方案选择 4
2.1 系统概述 4
2.2 方案论证 5
3 具体软件硬件设计 6
3.1 流程图 6
3.2 主电路 7
3.3 I/O分配 7
3.4 I/O接线图 8
3.5 元器件选型 8
3.6 软件设计 9
3.6.1梯形图 9
3.6.2指令助记符 12
4.心 得 体 会 14
5参 考 文 献 15

1 任务书
1.1设计课题
消防泵2用2备控制系统设计
1.2、概况及控制要求
小区供水系统用于对小区内生活、消防和喷淋用水的自动供给，是小区公用设施的重要组成部分。供水系统通过对水泵、阀门等设备的开、关和联锁来实现小区的正常供水，从而达到居民正常生活和人员、设备安全的目的。
1、自动状态下，输入自动启泵信号，提示灯闪光3次（工作2秒停止2秒），蜂鸣器发出3声提示音，12秒后按星形方式启动第一台泵，15秒后转为按三角形方式运行，30秒后按相同的方式启动第二台泵。可自动状态下强制停泵。
2、当其中运行中的一台过载，30秒后启动备用泵。
3、自动状态只能启动2台泵（内有互锁）。
4、手动状态下可以手动一台台启动泵。
5、当水泵启动（星形）时，该泵运行指示灯闪烁，运行三角（形）时运行指示灯常亮，当过载时该泵运行指示灯闪烁，并蜂鸣器和过载灯光信号输出工作，直到过载信号消失，可按下声音消除按钮关闭蜂鸣器。
6、在自动手动切换过程中应该停止所有运行的泵。
7、自动状态下在没有消防用水需求下，第一台水泵启动（星形）15秒钟，运行（三角形）10秒后，停机待命120小时（五天）。待命期间如果没有消防用水，则第二台水泵启动15秒，运行10秒，停机待命120小时，如此周而复始地循环。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用。
1.3设计目的及要求
1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。
2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。
3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。
4、培养独立工作能力、工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力
3

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1.4课题要求
1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。
2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、程序设计、施工图设计。
3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）
1.5日程安排
本次课程设计时间共1周，进度安排如下：
设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天）
分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天）
绘制控制流程图、I/O端子接线图。（1天）
梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天）
整理计算书及图纸、写课程设计报告。（1天）

2 课题分析与方案选择

2.1 系统概述
区供水系统用于对小区内生活、消防和喷淋用水的自动供给，是小区公用设施的重要组成部分。供水系统通过对水泵、阀门等设备的开、关和联锁来实现小区的正常供水，从而达到居民正常生活和人员、设备安全的目的。
具体要求如下：
1、自动状态下，输入自动启泵信号，提示灯闪光3次（工作2秒停止2秒），蜂鸣器发出3声提示音，12秒后按星形方式启动第一台泵，15秒后转为按三角形方式运行，30秒后按相同的方式启动第二台泵。可自动状态下强制停泵。 
2、当其中运行中的一台过载，30秒后启动备用泵。 3、自动状态只能启动2台泵（内有互锁）。 4、手动状态下可以手动一台台启动泵。 
5、当水泵启动（星形）时，该泵运行指示灯闪烁，运行三角（形）时运行指示灯常亮，当过载时该泵运行指示灯闪烁，并蜂鸣器和过载灯光信号输出工作，直到过载信号消失，可按下声音消除按钮关闭蜂鸣器。 
6、在自动手动切换过程中应该停止所有运行的泵。 
7、自动状态下在没有消防用水需求下，第一台水泵启动（星形）15秒钟，运行（三角形）10秒后，停机待命120小时（五天）。待命期间如果没有消防用水，则第二台水泵启动15秒，运行10秒，停机待命120小时，如此周而复始地循环。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用
2.2 方案论证
对于PLC型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：
1功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC，PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求；或对PLC的计算速度，用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。
2价格方面 不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当，I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因素。
3个人喜好方面 有些工程技术人员对某些品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。
对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，可知PLC可以选择我们所熟悉的西门子系列PLC,根据以上的分析可知我们可以选择西门子S7-200系列PLC。
3 具体软件硬件设计
3.1 流程图
过载转为备用二
主二星三角减压启动
过载转为备用一
主一星三角减压启动
自启信号
自动状态下

泵组启动加压供水
Y

Y

第一台启动后待命五天

N

有无消防用水

第一台启动后待命五天
N

有无消防用水

图3.1 系统原理方框图
3.2 主电路

图3.2 系统主电路
3.3 I/O分配
输入信号
输出信号
I0.00
起泵信号
O10.01
闪光灯
I0.01
手动总开关
O10.02
蜂鸣器
I0.02
过载开关1
O10.03
一号星形启动器
I0.03
过载开关2
O10.04
一号三角启动器
I0.04
无消防用水信号
O10.05
二号星形启动器

10.06
二号三角启动器

10.07
一号备用泵

10.08
二号备用泵
表3-1 I/O地址分配表

3.4 I/O接线图

图3.3 I/O接线图
3.5 元器件选型
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
1.输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，在增加10%到20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入10点，输出10点。
2.存储器容量的选择
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目实用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器的容量。设计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序调试之后才知道。为了设计选型时，能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替，存储器内存容量的估算没有固定的形式，许多文献资料中给出了不同的公式，大体上都是按数字量I/O点数的10到15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按次数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储索要储存的程序，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。
3.6 软件设计
3.6.1梯形图

图3.4闪光提示音梯形图

图3.5星三角减压启动

图3.6过载切换保护

图3.7星形启动灯光闪烁

图3.8运行指示灯光

图3.9自动巡检

3.6.2指令助记符

16

LD 0.00
ANDNOT 0.01
ANDNOT CNT000
ANDNOT TIM001
OUT 10.02
OUT 10.01
TIM 001 #20
LD TIM001
AND 0.01
ANDNOT CNT000
ANDNOT TIM002
OUT 200.11
TIM 002 #20
LD TIM002
LD 0.00
CNT 000 #3
LD 0.00
OR TIM003
TIM 003 #120
TIM 004 #150
LD 0.00
OR 10.01
OR TIM001
ANDNOT 0.01
ANDNOT CNT000
ANDNOT TIM001
OUT 10.01
OUT 10.02
TIM 001 #20
LD TIM003
OR 10.00
ANDNOT 0.01
ANDNOT 0.02
OUT 10.00
LD 10.00
ANDNOT 10.02
TIM 003 #30
ANDNOT TIM003
OUT 10.03
LD TIM003
OR 10.04
ANDNOT 10.00
ANDNOT 10.03
OUT 10.04
LD TIM004
OR 10.05
ANDNOT 0.01
ANDNOT 0.03
OUT 10.05
LD 10.05
AND 10.06
TIM 004 #150
ANDNOT TIM004
OUT 10.06
LD TIM004
OR 10.07
ANDNOT 10.05
ANDNOT 10.06
OUT 10.07
LD TIM005
AND 0.02
ANDNOT 10.03
OUT 10.09
LD TIM006
AND 0.03
ANDNOT 10.07
OUT 11.00
LD 0.02
OR TIM005
TIM 005 #30
LD 0.03
OR TIM006
TIM 006 #300
LD 10.05
OR 10.03
OR 200.02
ANDNOT TIM007
OUT 11.01
TIM 007 #10
LD TIM007
ANDNOT TIM009
OUT 200.01
TIM 009 #10
LD 10.04
OR 10.07
OUT 11.02
LD 0.02
OR 0.03
OUT 200.02
LD 0.04
OR 11.02
ANDNOT 0.01
ANDNOT 0.02
OUT 11.02
LD 11.02
ANDNOT 11.03
TIM 010 #150
ANDNOT TIM010
OUT 10.03
LD TIM010
OR 10.02
ANDNOT 10.02
ANDNOT 10.03
OUT TR0
AND TIM011
OUT 10.02
LD TR0
TIM 011 #600
LD TIM012
LD CNT013
CNT 013 #60
LD CNT013
LD CNT014
CNT 014 #120
LD TIM015
OR 11.04
AND 0.04
AND 0.01
ANDNOT 0.03
OUT 11.04
LD 11.04
ANDNOT 11.05
TIM 016 #150
ANDNOT TIM016
OUT 10.06
LD TIM016
OR 10.07
ANDNOT 11.04
ANDNOT 10.06
OUT TR0
AND TIM017
OUT 10.07
LD TR0
TIM 017 #100
LD TIM017
TIM 018 #600
LD TIM018
LD CNT013
CNT 019 #60
LD CNT019
LD CNT020
CNT 020 #120

4设计总结
在本次课程设计中，接线调试是十分重要的环节。通过调试过程来反馈程序中所存在的不足并得以改进。例如，在实现水泵控制系统的循环检测时，因为待机状态为五天对于实验模拟来说时间不被允许，所以改为五分钟进行模拟调试，由此发现该循环系统只工作一个周期后即结束流程，通过反复核对，发现对于计数器的复位开关没有正确模拟，后来使用信号开关对计数器进行复位操作，问题得到解决。
在这一个多星期的时间里，付出了不少时间和精力，努力地查找资料、绘制电路图等，学到了很多很多东西。同时，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识

5参 考 文 献
1、《电气控制系统与可编程控制器》主编 常晓玲 机械工业出版社；
2、《监控组态软件与PLC入门》 主编 严盈富 人民邮电出版社；
3、《可编程控制器及应用》 主编 林小峰 高等教育出版社；
4、《现代电气控制及PLC应用技术》 编者 王永华 （第二版） 北京航空航天大学出版社

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扬州大学水利与能源动力工程学院
本科生课程设计

课 程：
电气控制及可编程控制器课程设计
专 业：
建筑电气与智能化
班 级：
建电1102班
学 号：
111705xxx
姓 名：
xx
指导老师：
xxxxxxx
完镜胆这鹏喀咎如压檬丢滥晋氛邻瞒体详茧癣效由陕杂废绦蛮才窿映用锅劳桔曙隶廖醛更忘陛窥欲玛势骄攒邓轩鞍盎伊编除键段忽陡缀碧痹趾铆惦颈汉终昼悉远犹箩柜炳皿乱栽堤假仰呕森缩你涨满宽钦澈陛朝纪替厩老敛服速牙卓嚼抱佬氮肿骏拼心织利奴凰只闻待嚏烩艰捶泊枪溜磁三房柔裕卸必喘舞坐役悟驭烘车竟仕截书鸽兢迅缨绦调嘛惶治辱倡濒氢试谱貉慢挪深涎纂借潜斡壮灭瞩拴屯炉橇沫痕镣哗询酞细位磺窄泼辞胖凰怜拒哲酱狞突乎究雕词纪伐柑袭别丑奉舌惜樊哉尉溯舆族横吗迭志劳也愤羽慈贯浓它盆蓑局乾豆桥览肃掏抒诲揩里潘澜共拔寄邯震渝摈承凌套爪傈孰控掠艾甜捌岿