抽水泵PLC控制参考设计 -

电气控制与PLC

课程设计说明书

题目：抽水泵的PLC控制

专业班级：自动化

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学号： 2

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目录

1 系统概述 (1)

1.1 抽水泵的PLC控制应用背景和意义 (1)

1.2 课题的设计任务及要求 (1)

2 方案论证 (1)

3 硬件设计 (2)

3.1 系统的原理方框图 (2)

3.2 主电路 (2)

3.3 I/O分配 (3)

3.4 I/O接线图 (4)

3.5 元器件选型 (4)

4 软件设计 (12)

4.1 主流程 (12)

4.2 梯形图 (13)

5 系统调试 (14)

5.1 硬件调试 (14)

5.2 软件调试 (15)

5.3 总调试 (16)

设计心得 (17)

参考文献 (18)

附图A (18)

附图B (19)

附图C (20)

1 系统概述

1.1 抽水泵的PLC控制应用背景和意义

随着电子计算机控制技术的迅速发展，以微控制处理器为核心的可编程控制器（PLC）控制已逐步取代了继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制在领域。当然抽水泵也不例外，例如水塔水位自动控制系统，但是有些还采用人工控制，但是效果很差，人员很难预测水位，这将会影响这些地方的自动化管理水平和经济效益。目前，抽水泵PLC控制可以应用于许多实际生产中去，可以是许多问题得到解决，关于如何实现水塔水位PLC自动控制，本课程设计将提出一种抽水泵的PLC设计方案，并对其工作原理和结构做详细的介绍。

1.2 课题的设计任务及要求

用电动机4KW 380V 50HZ抽水至储水塔。其动作如下：

1）若液位传感器SQ4检测到地上蓄水池有水，并且SQ2检测到水塔未到满水位时，

抽水泵电动机运行抽水至水塔。

2）若SQ4检测到蓄水池无水，电动机停止运行，同时水池无水指示灯亮。

3）若SQ3检测到水塔水位低于下限，水塔无水指示灯亮。

4）若SQ2检测到水塔满水位（高于上限），电动机停止运转。

5）发生停电，恢复供电时，抽水泵自动控制系统能继续工作。

2 方案论证

根据设计课题要求提出设计方案，简述方案设计的基本理论依据。通常可以选择一个以上的方案进行比较，通过剖析各个方案的优缺点，达到论证自己的方案是较合理的目的。

（1）根据设计课题要求提出两套设计方案，传统的继电器控制方案和PLC 系统控制方案。传统继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外继电器

触点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。控制速度：传统继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。可靠性和可维护差。由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，连线多，触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，所以可靠性和可维护性差。

（2）相比传统的继电器控制PLC 控制具有很多优点。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性；配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

3 硬件设计

3.1 系统的原理方框图

水池和水塔的各水位限位开关来实时监测水位变化，同时将监测信息传输给PLC ，PLC 根据收到的信息进行逻辑输出，从而控制主电路做出相应的动作（启动抽水泵开始抽水或者停止抽水），PLC 、主电路、监测电路的能量来源由电源模块提供。如图3-1所示为系统的原理方框图。

图3-1系统原理方框图

3.2 主电路

主电路由热继电器、熔断器、开关和抽水泵电动机等组成，采用交流380V

电 源

P L C

主电路

检测电路指示灯电

路

的电压供电，QF为隔离开关，控制主电路的导通与断开;KM1控制电动机运转；FR为热继电器，起到过载保护的功能;FU1为熔断器，起到短路保护，用于保护电动机M;通过变压器输出220V交流电，供给控制电路使用。

主电路属于执行机构，当外部条件满足时，抽水电动机便开始工作将蓄水池中的水抽到水塔中，否则则处于待机状态。如图3-2-1所示为主电路接线图。

图3-2-1主电路接线图

3.3 I/O分配

类型电器元件PLC软元件功能

输入SB1 X1 启动按钮

SB2 X2 停止按钮

PS1（传感器SQ2）X3 水塔高水位监侧

PS2（传感器SQ3）X4 水塔低水位监侧

PS3（传感器SQ4）X5 蓄水次无水监侧

输出KM1 Y1 抽水泵运行

HL1 Y2 水池无水指示灯

HL2 Y3 水塔无水指示灯

表系统I/O分配图

3.4 I/O接线图

表 I/O接线图

3.5 元器件选型

3.5.1 主电路元件的选择

（A）电动机的选择

由功率公式：P=（1-K）*Q*V/102*η式（1），

式子中： K：为平衡系数（0.45-0.5）

Q：为负载重量

V：为运行速度

η：效率

此次PLC设计中：K取0.5；Q取 612kg;V取1m/s；η取0.75；所以

P=0.5*1000*1/102*0.75=4(KW)

因此选用YTDT225M1-4/16交流异步电动机。YTDT交流异步电动机为强迫通风型鼠笼式异步电动机。具有振动小、噪声低、运行平稳等特点。

（B）交流接触器的选择

选择原则：主触头额定电压额定电流最大控制容量

电动机接触器主触头（KM1）的选择