恒压供水课程设计

目录

1引言 (1)

2系统总体方案设计 (3)

2.1系统硬件配置及组成原理 (3)

2.2系统变量定义及地址分配表 (4)

3系统硬件设计 (5)

3.1控制系统原理接线图设计 (5)

3.2系统可靠性设计 (5)

4控制系统软件设计 (8)

4.1控制程序设计思路 (8)

4.2PLC控制程序设计 (9)

5上位机监控系统设计 (10)

5.1监控系统具有的功能及方案 (10)

5.2ＰＬＣ与上位机监控软件的通讯方案及硬件连接方法 (10)

5.3上位机监控系统组态设计 (10)

5.4实际达到的效果 (11)

6触摸屏监控系统设计 (14)

6.1触摸屏监控系统功能介绍 (14)

6.2触摸屏监控系统的总方案 (14)

6.3PLC与触摸屏的通讯方案及硬件连接方法 (14)

6.4触摸屏监控系统组态设计 (14)

7系统调试及结果分析 (21)

结束语 (23)

附录A (25)

附录B (32)

1、引言

自动化系统集成是以大中型plc及其网络技术应用为主线，涵盖plc 工控系统集成的相关技术，是以应用为目地，理论与应用紧密结合，广泛应用于工控领域的实用技术。在学习自动化系统集成相关专业课程以后，需要通过综合实践环节强化各科专业知识综合应用能力工程意识，动手能力，创新能力。

自动化系统集成专业方向的课程设计是通过指导设计一个小型自动化系统集成的课题，完成满足控制要求的plc控制系统集成，控制系统硬件设计，plc控制程序设计，监控系统设计，运行调试，并撰写课程设计报告。使学生的理论基础和动手能力得到进一步巩固，使学生对自动化系统集成的过程有一个全面的了解，提高专业知识的综合应用能力和工程实践能力。

1．1 要求达到的目的：

1 了解自动化系统集成的全过程；

2 掌握控制系统电气系统图，原理图的设计；

3 能够根据设计的原理图完成电气接线；

4 能够根据控制要求完成该软件的设计及调试；

5 能够根据监控要求完成监控系统设计及调试；

6 能够完成控制系统综合调试。

1．2 设计内容及目标:

1分析恒压供水控制系统的要求，根据使用环境、控制要求列出控制系统需要的输入输出。选择可编程控制器的产品系列及型号（包括CPU 模块和扩展模块）、变频器的型号以及触摸屏的型号，完成控制系统集成。

2根据恒压供水控制系统的要求，设计并绘制控制系统组成图、电气控制原理图（包括主电路、控制电路图及PLC外部接线图）。

3根据系统电气控制原理图完成电气接线，并检查硬件系统是否符合控制要求和规范化要求。

4 根据恒压供水控制系统要求设计PLC控制程序，在STEP7编程软件上完成系统组态，并编写控制程序，将控制程序下载到PLC中进行调试，运行、调试、修改、完善，直至控制程序满足控制要求。

5 用组态软件设计恒压供水系统的监控系统，在组态监控界面上显示设备运行状态，并模拟显示设备的动作，调试，直至满足要求。

6 用威纶触摸屏设计现场监控系统，调试，直至满足要求。

7 通过对被控对象系统的硬件设计、PLC控制程序设计、监控程序

设计及调试，使学生对工业自动化系统集成、复杂控制程序设计、与电气控制系统结合、人机界面设计及监控实现等建立起整体印象，摸索并积累编程的技巧及经验，在调试过程中发现问题，综合应用理论知识分析问题、解决问题，强化工程意识，提高应用能力。

1.3任务描述：

设计一个三泵生活/消防双恒压无塔供水系统。如图1所示。

图1 恒压供水工艺图

市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀MB1，它们自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高/低水位信号也接送给PLC，作为低水位报警用。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。

生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀MB2处于失电状态，关闭消防管网；三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活供水在恒压状态（生活用水低恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀MB2得电，关闭生活用水管网，三台泵供消防用水使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水高恒压值）下进行。火灾结束后，三台泵再改为生活供水使用。

控制任务和要求：

（1）生活供水时低恒压值运行，消防供水时高恒压值运行；

（2）三台泵根据恒压的需要采取“先开先停”的原则接入和退出；

（3）如果一台泵连续运行时间超过3 h，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长；

（4）要有完善的报警功能；

（5）对泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时使用。

（6）能通过触摸屏发控制命令和进行监测；

（7）能在上位机上通过组态监控系统监视和控制水压及泵的运行。

2、系统总体方案设计：

2.1系统硬件配置及组成原理

根据控制要求和实际试验设备，本次课程设计的主要硬件配置为：

PLC（西门子）：电源模块 PS 307,5A；CPU模块 CPU314C-2DP；

触摸屏：威伦MT6056i；

变频器：西门子MM440 A型变频器；

电气控制柜：断路器、接触器、热继电器、中间继电器、按钮、

开关、指示灯各若干；

三相异步变频电机：YBZ-55-80M-4

开关、按钮及压力等输入信号送给PLC，PLC经过逻辑运算将结果送给各指示灯、警铃、中间继电器或变频器。

中间继电器控制接触器，从而控制各泵的工/变频接通或断开。

变频器控制变频电机转速。

上位机和PLC通过USB通讯，实现监控功能。

触摸屏和PLC通过MPI通讯，实现监控功能。

整体系统框图如图2所示：

图2 系统框图