課程設(shè)計(jì)plc控制的雙恒壓供水水泵站

1、<p><b>　　設(shè) 計(jì) 說 明 書</b></p><p>　　《可編程控制器》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目： PLC控制的雙恒壓供水水泵站 </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 &

2、lt;/p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專業(yè)（方向）年級(jí)： 14級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　福建農(nóng)林大學(xué)

3、機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　　2017年 3月1日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄1</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p><p><b>　　1.1背景3<

4、/b></p><p>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的3</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理5</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件配置5</p><p>　　2.1.2 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成5</p><p>　　2.1.

5、3 PLC控制的雙恒壓供水水泵站工作原理6</p><p>　　2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表7</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)8</p><p>　　3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.1欠水位模塊10</p>&

6、lt;p>　　3.1.2過水位模塊11</p><p>　　3.2.3手動(dòng)模式模塊12</p><p>　　3.2.4自動(dòng)控制模塊13</p><p>　　3.2.5水泵電機(jī)組運(yùn)行模塊14</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)程序15</p><p>　　3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容18<

7、;/p><p>　　4、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 人機(jī)界面選擇20</p><p>　　4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2.1通訊連接20</p><p>　　4.2.2變量設(shè)置22</p><p>　　4.2.3畫面組態(tài)22</p&g

8、t;<p>　　5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析26</p><p>　　5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題26</p><p>　　5.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)27</p><p>　　5.3 結(jié)果分析27</p><p><b>　　結(jié)束語27</b></p><p><b&

9、gt;　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1背景</b></p><p>　　我國城市水資源存在極其匱乏且涉及面廣的問題，全國城市每年缺水60億m3，每年因缺水造成經(jīng)濟(jì)損失約2,000億元。在我國，城市水資源的需求幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的方方面面

10、，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、居民生活等，嚴(yán)重的缺水問題導(dǎo)致我國城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程、GDP的增長和居民生活水平的提高都受到了限制。為滿足城市發(fā)展對(duì)于供水質(zhì)量的要求，降低供水廠單位制水能耗，保證可靠、穩(wěn)定地城市供水需求，需要對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，將原有地取水系統(tǒng)和供水系統(tǒng)都改為恒壓供水，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)管理。</p><p>　　目前，國內(nèi)大部分城市供水系統(tǒng)，包括水廠、生活小區(qū)、高層建筑的供水

11、系統(tǒng)，能采用較為傳統(tǒng)的供水方式。值班人員根據(jù)實(shí)際的用水量或累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，通過人工的方式調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的開停來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的供水控制。用水量增大，供水壓力變小時(shí)，即手動(dòng)增加一臺(tái)水泵；當(dāng)用水量減小，供水壓力變大時(shí)，則把最先運(yùn)行的水泵電機(jī)關(guān)掉。這種傳統(tǒng)的供水方式存在著許多的缺點(diǎn)，特別是多臺(tái)水泵供水系統(tǒng)尤為嚴(yán)重：其一，由于水泵電機(jī)只能工作在額定運(yùn)行和停車兩種工作狀態(tài)，無法為用戶提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷水、水管崩裂、管道共振等現(xiàn)象。其二，由

12、于水泵電機(jī)只能工作在工頻狀態(tài)，長時(shí)間高速運(yùn)行，電能浪費(fèi)較大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在目前傳統(tǒng)的供水方式中，電費(fèi)在水費(fèi)成本中的比例高達(dá)50%以上。其三，由于人為的控制難以始終保證電機(jī)在運(yùn)行過程中投切的正確性，容易導(dǎo)致電機(jī)在長期運(yùn)行過程中磨損不均，并且增大了誤操作的可能性；同時(shí)設(shè)備運(yùn)行不合理，機(jī)械磨損大，造成設(shè)備使用壽命短，維修量大，設(shè)備和人工成本都較高。其四，在目前的城市生活小區(qū)、高層建筑供水系統(tǒng)中，基本采用高位水箱或水塔的供水方式，這樣既增大了基建投

13、資，同時(shí)也造成水資源二次污染等</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的</p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)的主題就是：PLC控制的雙恒壓供水水泵站。</p><p>　　隨著社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展，城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水障礙；另一方面要保證供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠可靠供水。針對(duì)這兩方面的要求，新的供

14、水和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，就是PLC控制的雙恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)保證了供水的質(zhì)量，以PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　下面以一個(gè)三水泵恒壓供水系統(tǒng)為例說明其工藝過程。如圖1所示，當(dāng)管道中壓力為正常時(shí)，三水泵中有兩臺(tái)工作，一臺(tái)停止待用；當(dāng)管道中的壓力為低時(shí)，三水泵全部運(yùn)行；當(dāng)管道中壓力為高壓時(shí)，只有一臺(tái)水泵運(yùn)行。諾為消防狀態(tài)下，則三臺(tái)水泵全部工作。</p&

15、gt;<p>　　圖1-1、控制要求說明</p><p>　　對(duì)于三臺(tái)水泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：</p><p>　?。?）、生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)高恒壓運(yùn)行。</p><p>　?。?）、三臺(tái)水泵根據(jù)恒壓的要求，采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。</p><p>　?。?）、在用水量小的情況

16、下（即不是在消防的情況和增開工頻泵的情況），如果一臺(tái)水泵連續(xù)運(yùn)行超過三小時(shí)，則要切換到下一臺(tái)水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)水泵工作時(shí)間過長。</p><p>　?。?）、三臺(tái)水泵在啟動(dòng)的時(shí)候都要具有軟啟動(dòng)的功能。</p><p>　?。?）、要求完善的報(bào)警功能。</p><p>　?。?）、對(duì)水泵的操作要具有手動(dòng)的功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修的時(shí)候臨時(shí)使用。&

17、lt;/p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件配置</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，PLC需要的I/O口分配如下</p><p>　　輸入：總開關(guān)、手動(dòng)自動(dòng)切換開關(guān)、水位上限模擬開關(guān)、水位下限模擬開關(guān)、1#、2#、3#水泵開關(guān)、

18、消防狀態(tài)開關(guān)、減壓閥傳感器開關(guān)共9個(gè)輸入</p><p>　　輸出：系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示、高中低壓供水指示、YV1、YV2、YV3、1#、2#、3#水泵、水位上限警報(bào)、水位下限警報(bào)、減壓閥工作指示共13個(gè)輸出</p><p>　　從上可知選擇的PLC型號(hào)至少要有9入13出，應(yīng)該選CPU226或者其他型號(hào)加端口擴(kuò)展。但由于實(shí)驗(yàn)室只有CPU224XP，14入10出，輸入量夠用而且滿足預(yù)留要求，但是

19、輸出量不夠。于是輸出量中用于工作情況指示的或者警報(bào)指示燈均用上位機(jī)——維控觸控屏。</p><p>　　2.1.2 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.1.3 PLC控制的雙恒壓供水水泵站工作原理</p>&

20、lt;p>　　PLC控制的雙恒壓供水水泵站工作原理即通過控制水泵組電機(jī)的工作和停車的電機(jī)數(shù)量和電機(jī)工作特性來維持水管水壓恒定。為維持水壓恒定需要用到水壓檢測(cè)裝置和交流電機(jī)變頻器。水壓測(cè)量裝置可采用陶瓷電容壓力傳感器，測(cè)出水壓值，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。然后通過A/D轉(zhuǎn)化，傳輸?shù)絇LC經(jīng)過邏輯處理后發(fā)出命令到變頻器。變頻器通過改變電壓頻率來實(shí)現(xiàn)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速、輸出功率的調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)水管水壓恒定，減小水壓過大造成水管損傷或者水壓過小

21、造成的供水問題，同時(shí)還有節(jié)約電能的作用?？刂茽顟B(tài)見表2-1所示。</p><p>　　表2-1 根據(jù)水壓控制恒壓下水泵組工作狀態(tài)</p><p>　　2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表</p><p>　　根據(jù)不同控制要求，可以定義不同的變量名來代替外界發(fā)來的開關(guān)信號(hào)，并且合理的分配對(duì)應(yīng)的變量，從而針對(duì)性的進(jìn)行開關(guān)信號(hào)的轉(zhuǎn)變，使程序的可讀性增強(qiáng)，使程序在擴(kuò)展方面更加方便。

22、在我的設(shè)計(jì)方案中，I/O分配如表2-2、表2-3所示。</p><p>　　表2-1 輸入信號(hào)的定義及地址分配表</p><p>　　表2-3 輸出信號(hào)的定義及地址分配表</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)</p><p>　　接線圖，是根據(jù)電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)際位置和安裝情況繪制的，只用來表示電氣設(shè)備和電器元件的位置、配線方式

23、和接線方式，而不明顯表示電氣動(dòng)作原理。主要用于安裝接線、線路的檢查維修和故障處理。 </p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)變量定義及分配表可以看出，要實(shí)現(xiàn)控制目的要利用PLC中的9個(gè)輸入繼電器和13個(gè)輸出繼電器，所以本系統(tǒng)可以選用PLC型號(hào)為西門子S7—200(CPU224XP)，這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)分別為14/10；而輸入部分的電壓可以采用DC24V的直流電，輸出部分的電壓則必須采用AC220V的交流電，并且熱繼電器

24、的輔助常閉觸點(diǎn)要接在主線上，這樣才能達(dá)到保護(hù)的目的。</p><p>　　此PLC控制雙恒壓供水水泵站的接線圖可如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 PLC雙恒壓供水水泵站控制系統(tǒng)接線圖</p><p><b>　　3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)</p>

25、<p>　　我設(shè)計(jì)的PLC雙恒壓供水水泵站控制系統(tǒng)分為五個(gè)模塊：欠水位模塊，過水位模塊；手動(dòng)模式模塊，自動(dòng)控制模塊，水泵電機(jī)組運(yùn)行模塊；具體的程序流程圖如圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4、圖3-5所示。</p><p>　　3.1.1欠水位模塊</p><p>　　欠水位模塊是指水箱下限水位。當(dāng)開啟水泵時(shí)，水泵是欠水位的狀態(tài)，水泵將自動(dòng)開始供水，直到水位上升到高水位為止，

26、過后10s后才停止。程序流程圖如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1欠水位模塊的程序流程圖</p><p>　　3.1.2過水位模塊</p><p>　　當(dāng)水位高于水位上限時(shí)，延時(shí)10s后，閥門YV1關(guān)閉發(fā)出上限警報(bào)。當(dāng)水位在此低于上限水位時(shí)，延時(shí)10s后，閥門YV1打開。由此來維持水箱水位在合適的區(qū)間內(nèi)，同時(shí)避免水箱水位忽高忽低的波動(dòng)造成的頻繁警報(bào)。程序流程

27、圖如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2過水位模塊的程序流程圖</p><p>　　3.2.3手動(dòng)模式模塊</p><p>　　手動(dòng)模式水泵直接受手動(dòng)開關(guān)控制，三個(gè)開關(guān)分別控制三個(gè)水泵，主要是用于維修時(shí)。和緊急情況的時(shí)候，通過手動(dòng)供水，停止其他部分來進(jìn)行維修。手動(dòng)模塊的水泵程序流程圖如圖3-3所示</p><p>　　圖3-3手動(dòng)模式模

28、塊的程序流程圖</p><p>　　3.2.4自動(dòng)控制模塊</p><p>　　在PLC控制的條件下，系統(tǒng)中各水位傳感器、水壓傳感器向PLC反饋電信號(hào)，PLC通過一定邏輯運(yùn)算將結(jié)果傳輸?shù)礁鱾€(gè)閥門，水泵從而智能控制水位恒定，水壓恒定。其程序流程圖如圖3-4所示</p><p>　　圖3-4自動(dòng)模式模塊的程序流程圖</p><p>　　3.2.5

29、水泵電機(jī)組運(yùn)行模塊</p><p>　　為了延長水泵電機(jī)使用壽命，要求水泵連續(xù)工作時(shí)間不能超過3小時(shí)，采用PLC控制的水泵自動(dòng)切換控制。以高水壓下三臺(tái)電機(jī)倒泵控制為例，程序流程圖如圖3-5所示</p><p>　　圖3-5水泵電機(jī)組運(yùn)行模塊的程序流程圖</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)程序</p><p>　　設(shè)計(jì)思路：我

30、將PLC控制的雙恒壓供水水泵站的功能分為三個(gè)部分——管道進(jìn)水控制，水泵控制，管道出水控制。設(shè)置了手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種方式，手動(dòng)控制方便水泵定期檢修時(shí)不停止供水。自動(dòng)模式則能根據(jù)水壓合理調(diào)整投入工作水泵的數(shù)量。各部分程序設(shè)計(jì)圖如下</p><p>　　水位下限用常閉觸頭，是因?yàn)槟J(rèn)感應(yīng)器檢測(cè)到為1。進(jìn)水閥一直處于打開狀態(tài)，除非水位上限被觸發(fā)，為了避免由于水位波動(dòng)造成的感應(yīng)器頻繁觸發(fā)這里采用兩個(gè)措施，一是水位上限和水位

31、下限之間存在一定裕量，二是關(guān)閉和再次打開YV1閥門有10s由T37,T38控制的時(shí)間延時(shí)。同時(shí)程序還設(shè)有高水位，欠水位警報(bào)標(biāo)志。如圖3-6</p><p>　　圖3-6 管道進(jìn)水控制程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　管道出水有三個(gè)控制閥門，消防閥門、生活用水閥門、減壓閥門。由于正常情況生活用水閥門、減壓閥門要打開，而消防閥門則要關(guān)閉。所以將生活用水閥門、減壓閥門接成通電閥門動(dòng)作（閉合），消防

32、閥門接通打開。這樣起到節(jié)約電能作用。</p><p><b>　　程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)：</b></p><p>　　消防狀態(tài)下，Q0.5消防用水閥通電工作。此時(shí)若水壓不是高壓或者水位為欠水位，則生活用水輸出Q0.4就要通電，生活用水閥門關(guān)閉，生活用水停水。</p><p>　　消防狀態(tài)下若要繼續(xù)為生活用水繼續(xù)供水，則此時(shí)必須為高水壓，同時(shí)還要觸發(fā)減壓

33、閥工作，以保證消防用水充分。見程序設(shè)計(jì)圖3-7 </p><p>　　圖3-7 管道出水控制圖</p><p>　　確定了管道水的輸入和輸出保持水位恒定后，就要建立水泵控制維持水壓恒定的邏輯路線。</p><p><b>　　1非消防狀態(tài)下：</b></p><p><b>　　高水壓 </b>&

34、lt;/p><p>　　三臺(tái)水泵只有一臺(tái)投入工作，并且每一臺(tái)工作的時(shí)間不能超過三小時(shí)。用定時(shí)器計(jì)時(shí)每3小時(shí)投入和切除一臺(tái)電機(jī)。其中三臺(tái)電機(jī)工作組變換為：</p><p>　　邏輯為：100—010—001循環(huán)，例如下圖3-8</p><p><b>　　常水壓</b></p><p>　　三臺(tái)水泵有兩臺(tái)投入工作，并且每一臺(tái)工

35、作的時(shí)間不能超過三小時(shí)。所以用定時(shí)器設(shè)定每1.5小時(shí)切換一次工作組別。其中三臺(tái)電機(jī)工作組變換為：</p><p>　　邏輯為：110—011—101循環(huán)，例如下圖3-9</p><p>　　圖3-9 非消防狀態(tài)下常水壓水泵控制圖</p><p><b>　　（3） 低水壓</b></p><p>　　三臺(tái)水泵同時(shí)投入工作

36、，如圖3-10</p><p>　　圖3-10 （非）消防狀態(tài)下常水壓水泵控制圖</p><p><b>　　2消防狀態(tài)下：</b></p><p>　　三臺(tái)水泵同時(shí)投入工作。如圖3-10</p><p>　　具體的邏輯程序見附錄。</p><p>　　3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容</p>

37、<p>　　創(chuàng)新：在我的程序中，主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于三個(gè)水泵的順序啟停，及“先開先停”控制，常見的多臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)是通過如下幾個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的，</p><p>　　方法一，順序控制法，即第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)是第二臺(tái)電機(jī)能啟動(dòng)的條件，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)順序啟動(dòng)。</p><p>　　方法二，通過移位指令SHRB等來實(shí)現(xiàn)</p><p>　　對(duì)一種方法的弊端是如果想讓第二臺(tái)先啟

38、動(dòng)就無法實(shí)現(xiàn)；第二種方法是一位過程中會(huì)影響到其他位的狀態(tài)，比如要實(shí)現(xiàn)010。無論是左移還是右移都不可避免的要影響到其他位的狀態(tài)，而這是禁止的。</p><p>　　我采用的方法是時(shí)間輪掃描控制</p><p>　　是用定時(shí)器加計(jì)數(shù)器來控制。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)1、2、3，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為30s，足以滿足電機(jī)啟動(dòng)所需的時(shí)間。電機(jī)1#只有在計(jì)數(shù)器為1是可以被觸發(fā)，電機(jī)1#只有在計(jì)數(shù)器為2是可以被觸發(fā)，電

39、機(jī)1#只有在計(jì)數(shù)器為3是可以被觸發(fā)。用類似時(shí)間輪的形式掃描三臺(tái)電機(jī)的狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)近視實(shí)時(shí)控制。這樣的做法有一個(gè)很明顯的好處就是可以避免由于多臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)造成電網(wǎng)電壓突然下降導(dǎo)致附近電氣設(shè)備電壓不足而無法正常工作。</p><p><b>　　程序見圖3-9</b></p><p>　　圖3-11 時(shí)間輪掃描實(shí)時(shí)控制三電機(jī)順序啟動(dòng)控制圖</p><

40、p>　　完善：水泵電機(jī)工作時(shí)間計(jì)時(shí)以及超時(shí)工作警報(bào)，故障檢測(cè)報(bào)警暫時(shí)無法實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖3-12電機(jī)工作超時(shí)報(bào)警系統(tǒng)程序圖</p><p>　　4、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 人機(jī)界面選擇</p><p>　　一般的人機(jī)界面有組態(tài)王和維控。對(duì)于人機(jī)界面，我選擇用富昌維控公司的觸摸屏。通過LeviStud

41、io軟件來編寫上位機(jī)程序。使用上位機(jī)結(jié)合下位機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制能使程序運(yùn)行過程中各個(gè)量的變化以及各個(gè)邏輯步驟可視化，同時(shí)也便于編程者調(diào)試程序。減少開發(fā)時(shí)間。</p><p>　　4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.2.1通訊連接</b></p><p>　　在系統(tǒng)的設(shè)備欄里，點(diǎn)擊COM1，接著點(diǎn)擊出現(xiàn)的新建設(shè)備，西門子S7-200

42、系列PPI，然后選擇串口號(hào)、設(shè)置地址指南等，如下圖（圖4-1）所示。</p><p>　　圖4-1 通訊連接相關(guān)圖</p><p><b>　　4.2.2變量設(shè)置</b></p><p>　　表4-1 上位機(jī)輸入、輸出變量</p><p><b>　　4.2.3畫面組態(tài)</b></p>

43、<p>　　我的人機(jī)界面具體分為六個(gè)界面：主畫面和模式選擇截面、手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、狀態(tài)模擬、場(chǎng)景完全模擬（如下圖）。</p><p><b>　　圖4-2 主頁面圖</b></p><p>　　圖4-2為主頁面圖，表明該作品用途，作者信息。帶有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘顯示，方便使用者知道時(shí)間信息</p><p>　　圖4-3 模式選擇界面圖

44、</p><p>　　圖4-3為模式選擇界面圖，我用了五個(gè)按鍵，設(shè)置了四種模式，分別為手動(dòng)模式、狀態(tài)模擬、自動(dòng)模式、仿真模擬，以及一個(gè)返回鍵Return.</p><p>　　圖4-4 手動(dòng)模式界面圖</p><p>　　圖4-4為手動(dòng)模式界面圖，我用了三個(gè)按鍵，六個(gè)位狀態(tài)指示燈和一個(gè)返回按鍵。水泵1#、2#、3#分別控制M3.4并監(jiān)控M3.4作為上位機(jī)控制的PLC

45、輸入的邏輯位擴(kuò)展。水泵工作指示分別監(jiān)控位M1.0、M1.1、M1.2是各臺(tái)電機(jī)是否工作的指示的指示燈。超時(shí)警報(bào)燈分別監(jiān)控位M4.1-M4.3，若某臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間超過3小時(shí)，警報(bào)燈會(huì)閃爍以提示使用者切換或者關(guān)閉該水泵。同時(shí)附有實(shí)時(shí)時(shí)鐘方便使用者知道時(shí)間信息。返回鍵則返回模式選擇頁面。</p><p>　　圖4-5自動(dòng)模式界面圖</p><p>　　圖4-5為自動(dòng)模式界面圖，該頁面以狀態(tài)監(jiān)控為

46、主。該頁面是為真實(shí)設(shè)備使用時(shí)準(zhǔn)備的。水壓監(jiān)控、高、中、低分別為三色燈更為清晰。同時(shí)附有實(shí)時(shí)時(shí)鐘方便使用者知道時(shí)間信息。返回鍵則返回模式選擇頁面。</p><p>　　圖4-6狀態(tài)模擬界面圖</p><p>　　圖4-6為狀態(tài)模擬界面圖，該頁面設(shè)置六個(gè)位開關(guān)分別用于模擬調(diào)試時(shí)各種情況。返回鍵則返回模式選擇頁面。</p><p>　　圖4-7仿真模擬界面圖</p&

47、gt;<p>　　圖4-6為仿真模擬界面圖，該圖完全按照實(shí)物圖展示。圖中紅色為功能鍵，綠色為狀態(tài)指示燈。該圖是集狀態(tài)模擬、自動(dòng)模式監(jiān)控為一體的仿真界面。例如圖中STH寫入地址為M3.3——水位上限模擬開關(guān)輔助觸點(diǎn)，監(jiān)控的是M0.1——高水位狀態(tài)標(biāo)志位。返回鍵則返回模式選擇頁面。</p><p>　　5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析</p><p>　　5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題

48、</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)思路利用V4.0 STEP7 Micro WIN SP9軟件編寫程序，經(jīng)過編譯確認(rèn)無誤后，導(dǎo)出程序，接著打開S7-200仿真軟件，選擇CPU型號(hào)為224XP，在工具欄程序中裝載之前導(dǎo)出程序塊和數(shù)據(jù)塊，點(diǎn)擊監(jiān)視器和運(yùn)行按鈕，就可進(jìn)行仿真模擬。（也可以在實(shí)體機(jī)上進(jìn)行通信-下載-運(yùn)行，利用監(jiān)控與狀態(tài)表來判斷正誤。）由于程序中有子程序，仿真軟件無法仿真。</p><p&g

49、t;　　PLC程序的調(diào)試是我們寫程序中相當(dāng)關(guān)鍵的一步，調(diào)試不僅可以幫我們檢查程序的正誤及如何改進(jìn)，而且還能提前讓我們了解我們所編程序的最終效果。</p><p>　　利用S7-200仿真軟件調(diào)試 見附錄。</p><p>　　5.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)</p><p>　　上位機(jī)我是采用LeviStudio軟件來編寫，人機(jī)界面中根據(jù)下位機(jī)PLC的程序新建一些I/O變

50、量，這些變量需要添加進(jìn)PLC程序中，才能進(jìn)行PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)。（添加后的程序見附錄）</p><p>　　PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)：首先在實(shí)驗(yàn)室將線路接通后，在V4.0 STEP7 Micro WIN SP9中打開程序，進(jìn)行程序的通信，并下載程序，隨后運(yùn)行程序，關(guān)閉V4.0 STEP7 軟件。緊接著，打開LeviStudio軟件，選擇自己的工程，點(diǎn)擊下載程序，運(yùn)行自己創(chuàng)建的人機(jī)界面。聯(lián)調(diào)時(shí)，第一，點(diǎn)擊人機(jī)界面中的

51、仿真模擬，按下消防按鍵，觀察三臺(tái)水泵是否全開；第二，直接撥動(dòng)PLC工作臺(tái)上的存取開關(guān)，也撥下消防按鍵，觀察三臺(tái)水泵是否全開。只有兩者都成功了，才能確保PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)成功。</p><p><b>　　5.3 結(jié)果分析</b></p><p>　　經(jīng)過PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)，我發(fā)現(xiàn)我做的人機(jī)界面并不能真正地做到遠(yuǎn)程控制，第一次寫上位機(jī)和下位機(jī)合并的程序時(shí)，如何將上位機(jī)

52、的功能全部發(fā)揮出來，如何讓上位機(jī)更好的為下位服務(wù)還做的不好。比如編程時(shí)會(huì)將上位機(jī)可以直接修改的I，M區(qū)混用，這就使我的程序出現(xiàn)問題。經(jīng)過老師的指導(dǎo)，我明白了問題原因。即使上位機(jī)讓I0.0為“0”，但是PLC仍然會(huì)掃描輸入端口，從而改變輸入映像寄存器。我的解決方法有兩種，一種是讓所有的輸入先對(duì)應(yīng)輔助繼電器即LD I0.0 =M0.0，然后上位機(jī)直接改變M0.0。第二種方法是開出新的上位機(jī)輔助觸點(diǎn)片區(qū)，如M3.0-M3.6，然后將對(duì)應(yīng)功能

53、的輔助觸點(diǎn)并聯(lián)在I區(qū)觸點(diǎn)上。</p><p>　　雖然人機(jī)界面存在不足，但是整個(gè)程序的結(jié)果是正確的。這次訓(xùn)練也讓我對(duì)上位機(jī)下位機(jī)結(jié)合使用有了新認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本次課程雖然有兩個(gè)星期的開發(fā)時(shí)間，但是在張老師的耐心指導(dǎo)下，我的課程設(shè)計(jì)畫了四天就順利地完成，在此向老師表示由衷的感謝。本次的課程設(shè)

54、計(jì)，我的課題是PLC控制的雙恒壓供水水泵站，這個(gè)課題很符合當(dāng)前大城市高層建筑面臨的嚴(yán)峻問題，生活用水問題，一方面是高層居民用水水壓不足，因此就有些建筑采用水塔，這個(gè)方式雖能解決水壓不足問題，但又帶來了水源二次污染問題。所以該可以該課程設(shè)計(jì)給了我一次模擬解決社會(huì)問題的機(jī)會(huì)。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)的邏輯流程并不是很難，最大的難點(diǎn)在于解決程序設(shè)計(jì)中的一些關(guān)聯(lián)問題即在不同情況下各電機(jī)的工作控制，而正是這些問題鍛煉

55、了我解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，這是本次設(shè)計(jì)我最大的收獲。通過這次課程設(shè)計(jì)，我懂得了實(shí)際設(shè)計(jì)并不是想象中那么簡(jiǎn)單，需要考慮的問題不只一個(gè)方面，要學(xué)會(huì)綜合考慮；學(xué)會(huì)了一種創(chuàng)建人機(jī)界面的軟件——LeviStudio，鍛煉了自己的自學(xué)能力，同時(shí)也感謝張老師錄制的LeviStudio軟件使用教程。當(dāng)然，我也發(fā)現(xiàn)了自身的不足，例如PLC課程中的一些通用指令沒有真正地理解、仍有許多指令有待學(xué)習(xí)等等。雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，遇到問

56、題時(shí)，我仍然積極和同學(xué)進(jìn)行交流討論，進(jìn)一步鍛煉了我的合作能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]黃均生. PLC設(shè)計(jì)雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,(14):7-8.</p><p>　　[2]宋陽. 基于PLC的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化，2012，（）1

57、5：138-140.</p><p>　　[3]焦宇兵. PLC控制的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械管理開發(fā)，2012，（03）：209-210+212.</p><p>　　[4]楊剛. 雙恒壓無塔供水PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 科技信息,2012,(11):92.</p><p>　　[5]孫立書. 基于PLC的軟啟動(dòng)變頻雙恒壓無塔供水系統(tǒng)[J]. 機(jī)電

58、工程，2011，（06）：715-718+731.</p><p>　　[6]田亞娟,郭麗穎. 變頻恒壓供水PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2010，（01）：25-28.</p><p>　　[7]張美英,屈飛. 基于PLC的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2006，（06）：149-150.</p><p><b>

59、　　附錄</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　初始化子程序</b></p><p><b>　　管道進(jìn)水控制子程序</b></p><p><b>　　水泵控制子程序</b></p>&

60、lt;p><b>　　出水控制子程序</b></p><p>　　三臺(tái)電機(jī)順序控制子程序</p><p><b>　　PLC+上位機(jī)聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　非消防狀態(tài)*中水壓，兩臺(tái)水泵工作，其他輸出也符合控制要求。</p><p>　　非消防狀態(tài)*高水壓下，由剛才的110轉(zhuǎn)變?yōu)?10