两部抽水机控制系统程序设计及仿真

随着科学技术的快速发展，生产过程中的电气自动化水平在不断的提高，高性能、高效率的工作状态充分体现了现代工业的特点。抽水机控制在工业生产和农业生产中扮演着重要的角色，两部抽水机的运用能够极大的减少资源的浪费，并能解放劳动力，从而使生产效率得以提高。

首先分析了抽水机程序设计的要求，统计了I/O点共有14个，分配输入输出点，选用三菱FX2N-MR型号的PLC，依据要求进行编程，用GX和GT仿真软件进行调试，并进行了仿真，仿真结果符合设计要求，通过仿真结果可知，完成了设计任务要求，并满足设计要求。

关键词：抽水机；可编程控制器；设计

1 绪论 (1)

1.1 抽水机的背景与意义 (1)

1.2 抽水机的发展现状 (1)

1.3 设计主要容 (1)

2 抽水机的PLC控制系统硬件设计 (3)

2.1 抽水机控制的要求 (3)

2.2 I/O点的统计 (4)

2.3 PLC选型及参数介绍 (4)

2.4 I/O点分配与PLC外接线图 (4)

2.4.1 抽水机的I/O点分配 (4)

2.4.2 抽水机的PLC外接线图 (5)

3 抽水机控制系统程序分析 (6)

3.1 常用的编程方法介绍 (6)

3.2 抽水机控制系统程序设计 (6)

3.2.1 抽水机控制系统编程方法 (6)

3.2.2 抽水机PLC控制系统梯形图设计 (7)

4 程序仿真 (9)

4.1 仿真软件简介 (9)

4.2 仿真过程及其仿真结果分析 (9)

4.2.1 仿真过程 (9)

4.2.2 仿真结果分析 (10)

结束语 (13)

参考文献 (14)

致 (15)

1 绪论

1.1 抽水机的背景与意义

随着科技的快速发展，电气控制技术在生活中的运用也越来越广泛，以微型处理器为核心的可编程控制技术控制正在逐步取代继电器，可编程控制技术防运用于矿场，农业灌溉等各行业。

常见的抽水机有活塞式、离心式和轴流式。活塞式抽水机时利用大气压力进行工作，离心式抽水机是利用叶轮转动，带动水获得离心力，并将水提升到高处，但是由于离心泵有一定的高度，所以还是会受到大气压的影响，轴流式抽水机时利用旋转的叶片将水推向到水泵轴后方，轴流式水泵流量大，但是提升高度并不大。

抽水机通过运用可编程控制技术可以实现自动检测、自动控制等功能，具有操作灵活、方便等特点。

1.2 抽水机的发展现状

在科技高度发达的时代，节能减排现已经成为中国经济开展规划大纲的首要容之一，特别时对于电力、钢铁、有色、石油化工、水处置等工业畴高耗能退出了愈加眼里的减排方针。抽水机作为工业中心液体运送设备占有着耗能的大部分，现已成为节能作业首要需要处理的问题。

工业生产的排水系统现在大多都是采用人工控制，而采用人工控制就意味工人生产效率低、能耗大，工作量大、电机启动时间长等诸多问题。目前，大多数工业生产以及农业生产都还是采用老旧的人工控制方法，极大的降低了工人们的生产效率，增加了资源的浪费，而且增加了发生安全事故的概率。

1.3 设计主要容

设计中主要分析了抽水机程序设计的要求、分配输入输出点，选用三菱FX2N-MR型号的PLC，根据要求进行编程，然后用GX和GT仿真软件进行调试，并进行仿真，结果显示仿真结果符合设计要求，通过仿真结果可知，完成了设计任务的要求。

说明书主要分为4章，第1章绪论主要介绍了抽水机的背景及意义、发展现状和设计两部抽水机的主要容，第2章抽水机PLC控制系统硬件设计主要介绍了抽水机进行控制所需的要求、抽水机系统的I/O分配表、抽水机系统I/O点的分配及PLC外接接线图以及PLC的选型以及参数介绍，第3章抽水机系统程序设计主要介绍了常用编程方法以及抽水机控制系统的程序设计，第4章主要介绍了抽

水机系统的程序仿真、仿真软件的介绍以及仿真过程和仿真结果分析。

2 抽水机的PLC控制系统硬件设计

2.1 抽水机控制的要求

根据设计要求，启动PLC时，电源指示灯PL5亮。按住按钮PB2Hvf，PL1灯亮，同时电机MC1开始运转，1号抽水机开始正常工作。松开按钮PB2时，MC1停止，PL1灯灭，1号电机机停止工作。再次按下按钮PB2时，PL2灯亮，电机MC2运转，松开按钮PB2时，MC2电机停止，PL2灯灭。

若电机运转温度过高时，则对应的热继电器启动，同时与之相对应的指示灯也会亮起。当1号抽水机的继电器HR1启动时，PL3灯亮，MC1停止工作，PL1灭，同时蜂鸣器BZ连续响10秒，MC2开始工作，PL2灯亮。此时，每按一次PB2，MC2工作一次、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，灯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都停止，灯PL1、PL2灭，PL3、PL4亮，蜂鸣器持续报警，按下按钮PB3，BZ停止。

两部抽水机运行过程如图1所示，当继电器都不运转时，运行顺序为MC1启动→停止→MC2启动→停止→MC1启动……依次循环，此时抽水机的工作状态为系统正常运行状态。

假设MC1运行一段时间之后电机发生过热的情况，则此时的过程为MC1启动→HR1运行→MC2启动→停止→MC2启动→停止……此时的这种情况为电机单机运转，HR2启动过程相同，最终由MC1单机运转。

当HR1、HR2同时运转时，此时系统发生故障，报警器报警，系统也因此停止运转，即如图1的第三种情况所示，此时应对继电器进行复位操作，使系统回到正常工作状态，再次按下启动按钮时，系统恢复为第一种工作状态。

图1 控制过程示意图

2.2 I/O点的统计

由设计任务书要求分析可知系统的输入点分为电源启动按钮、启动停止工作按钮、关断按钮。系统的输出点分为抽水机输出点和指示灯输出点，具体有电源指示灯、抽水机指示灯、报警指示灯等。共有6个输入点，8个输出点。具体输入输出点统计详如表1所示。

表1 I/O点统计

输入信号个数输出信号个数

电源启动按钮FB11抽水机MC1 1

停止工作按钮FB21抽水机MC2 1

启动工作按钮FB21MC1抽水机指示灯PL1 1

控制蜂鸣器按钮PB31MC2抽水机指示灯PL2 1

抽水机热继电器FR11MC1抽水机报警指示灯PL3 1

抽水机热继电器FR21MC2抽水机报警指示灯PL4 1

电源指示灯PL5 1

蜂鸣器BZ 1

2.3 PLC选型及参数介绍

为了满足设计要求、工艺原理和生产控制的要求，一般可以从以下两个方面

选择：

I/O点数估计：作为PLC的一项重要指标，选择合理的I/O点数不仅可以使

系统满足控制要求，还可以使系统的总投资降到最低。一般情况下，一个输入输

出元件要占用一个输入输出点。随着社会的发展和工艺的提高，考虑到以后的扩

充问题，一般估计的I/O总点数应在原有的基础上增加15%～20%的备用量。

用户存储容量估算：用户所选择的程序在整个PLC的存储容量中占据多少存

与I/O点数、控制要求、运算处理量等有关。因此在程序设计之前，我们只能粗

略的估算所需要的存储容量，从而选择合适的PLC。

综上所述，根据设计所使用的I/O点数统计可知，抽水机的设计共需要输入

点6个，输出点8个。所以选用三菱FX2N-32MR-001继电器型PLC作为两部抽水

机的控制器。

FX2N-32MR-001继电器是三菱公司中FX2N系列中的其中一种，其中32表示

I/O总点数，M表示基本单元，R表示输出形式。总共拥有32个输入输出点，其

中拥有16个输入点和16个输出点，供电电压为220V，具有固定又灵活的系统

配置、编程简单、易学易用、性能高、用途广泛、控制能力强等特点。

2.4 I/O点分配与PLC外接线图

2.4.1 抽水机的I/O点分配