PLC课程设计

目录

引言 (2)

可编程控制器（PLC）的概述 (3)

（一）可编程控制器（PLC）的特点与发展趋势 (3)

（二）可编程控制器（PLC）的组成 (3)

（三）可编程控制器（PLC）控制系统的设计原则 (3)

PLC在给水装置系统中的应用 (4)

PLC给水装置系统的工作原理 (4)

（一）PLC控制系统主回路部分 (4)

（二）PLC控制系统控制回路部分 (6)

可编程控制器PLC控制给水系统的配置 (10)

（一）PLC的型号选择 (10)

（二）主电路中元件的选择 (11)

（三）控制电机给水装置系统PLC的I/O点分配表 (12)

（四）PLC控制系统的Ｉ/Ｏ硬件接线图 (13)

（五） PLC控制给水系统的梯形图 (13)

结论 (20)

参阅文献 (21)

引言

水是人类生产生活中不可缺少的重要组成部分，随着我国城乡建设的迅速发展,水、电供应不足的矛盾越来越成为人们关注的问题。我国由于水资源和电能短缺比较严重，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环用水等方面技术一直比较落后，而且自动化程度低。例如,人们日常生活中的用水量越来越大,一天中的用水量的波动也越来越大。以往的供水系统中,水泵的选取往往是按最大供水量来确定,而实际的用水量在不断变化。高峰用水时间较短,这样水泵在很长一段时间内有较大余量,不仅水泵效率低,供水压力不稳,而且造成大量电力、水资源的浪费。在节水节能已成为时代特征的今天，有必要对现有供水系统进行改造和重新设计,提高其自动化水平,因此设计开发出可靠性高、控制性能好的恒压供水系统具有很重要的现实意义。

然而，在解决此类问题时，若把全部原有的供水系统改换掉，则需投入相当高的经济费用，并对原有资源造成极大浪费，因此本文提出一种比较经济实用的方法，即对原有设备进行改造，在其原有基础上利用电接点压力表的水压上、下限，利用PLC对系统进行控制。这样既可达到供水目的，又节省了经济费用。PLC控制回路不仅使电机有好的转矩特性和快速响应，而且还具有过流、欠压、过载等多种保护功能，PLC采用了软件来取代继电器控制系统，使控制柜的设计安装接线工作量大为减少，其低故障率及很强的监视功能使维修也极为方便，极大的延长了电机的使用寿命。水泵电机主控参数为管网压力，当管网负荷发生变化时，装置通过管网压力检测单元（电接点压力表）将输出不同的水压来控制水泵电机的运行与否，此时电机既是动力源又是调节执行机构，实现了管网压力自动调节的控制功能，使管网内的压力基本保持在给定范围内。

可编程控制器（PLC）的概述

（一）可编程控制器（PLC）的特点与发展趋势

可编程控制器（programmable Logic controller），简称PLC，是一种带有指令存储器和数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑顺序定时计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。它是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术自动控制技术及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。可编程控制器是一种面向生产过程控制的数字电子装置，不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可构成复杂的工业过程控制网络，采用面向用户的梯形图，具有编程简单、可靠性高、调试周期短更便于实现自动化的特点。作为一种先进而又成熟的技术， PLC不但以良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能日趋完善。

展望未来，可编程控制器在规模和功能上将向两大方向发展：一是大型可编程控制器向高速、大容量和高功能方向发展；二是发展简易经济的超小型可编程控制器，以适应单机控制及小型设备自动化的需要，此外，大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统，不断增强PLC工业控制的功能，研制及采用标准工业总线，增强可编程控制器的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现，在可编程控制器的发展中也具有重要的意义。在未来的工业生产中，PLC技术、机器人技术和计算机辅助设计/计算机辅助制造技术将成为实现工业生产自动化的三大支柱。

（二）可编程控制器（PLC）的组成

PLC的组成与计算机相同，它就是一台适合工业现场使用的专用计算机。它的基本组成部分包括中央处理单元（CPU）、存储器单元、输入/输出模块、电源、扩展接口、通信接口等。此外，PLC通过各种接口可以与编程器、监视器、打印机等外部设备相连接。]10[

（三）可编程控制器（PLC）控制系统的设计原则

PLC系统设计应当遵循以下原则：

1.最大限度地满足被控对象和用户的控制要求。

2. 在满足被控要求的前提下，力求使控制系统操作简单、使用及维修方便。

3. 控制系统安全可靠，具有合理的使用寿命。

4. 在满足以上各点的基础上，尽量少花钱，多办事。

5. 考虑到今后的发展和工艺的改进，在配置硬件设备时应留有一定余量。]3[

PLC在给水装置系统中的应用

本文采用PLC控制给水装置系统，是鉴于PLC机可靠性较高、控制灵活、使用方便以及能经受恶劣环境的考验的优点，在工业控制领域获得广泛的应用。它大大改善了传统采用继电器逻辑线路自动控制中维修时间长影响生产率，无法满足现代产品更新加速需求的情况。PLC机在给水控制中设有手动控制和自动控制两种工作状态，通过手动/自动转换开关ZH1切换。如需紧急停机，可把ZH1合到手动方式位置，自动工作终止。PLC控制系统的程序设计编程时，根据电控元件状态表作出梯形图，根据梯形图，按触点与线圈的连接，通过指令助记符编写控制语句，便得到给水装置的控制设计的PLC控制程序。

PLC给水装置系统的工作原理

本PLC控制系统采用两台补水泵电机，需根据管网压力实现手动或自动向系统补水，通过手动/自动转换开关ZH1切换，自动控制系统主要用于系统正常运行，手动控制主要用于维修时使用。此外，本系统在自动控制状态下有两种工作方式：方式1（一台投入，一台备用）和方式2（两台水泵交替运行模式，为防止一台电机长时间运转而另一台电机长期不运转而造成管网中其它设备故障）。管网压力由电接点压力表测出，压力上限为0.5kg，压力下限为0.1kg, 当管网压力低于压力表下限（≤0.1kg）时,电动机带动补水泵加水加压；当达到设定的压力表上限（≥0.5kg）时，电动机停止转动，此时系统处于平衡工作状态。本系统由主回路和控制回路组成，在主回路中采用Y－△降压起动，主要起保护电动机的作用，并同时设有短路保护和过载保护。短路保护采用熔断器，过载保护采用热继电器。控制回路采用电接点压力表和三个中间继电器实现对两台电机的控制。

（一）PLC控制系统主回路部分

1. 星—三角形减压起动控制

星-三角控制线路起动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每项绕组上的电压为额定电压的3

1，起动电流是用角形联结直接启动的1/3，避免了起动时过大的起动电流。待起动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。星-三角形起动装置具有体积小、重量轻、成本低、运行可靠、维修方便等优点，因此广泛应用于中小型笼型感应电动机的起动。]6[

2. 控制系统主回路接线图

如图2-1所示，主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，画在原理图的左边。