无塔供水设计说明书

天津职业技术师范大学

电气控制与PLC应用课程设计

说明书

课程设计题目：无塔供水

指导老师：刘朝华

姓名：马伟、盛若竹、李琳

陈洁、谢恒昙

班级：机电1314

机械工程学院

2016 07 15

目录

1课题设计任务及要求 (4)

1.1设计主要内容及要求 (4)

1.2设计的主要工作 (4)

2 PLC控制系统原理结构分析 (4)

2.1 结构框图 (4)

2.2 无塔供水控制系统的操作面板 (5)

2.3 PLC控制系统的选择 (5)

3 无塔供水系统的设计 (6)

3.1 系统的设计方案 (6)

3.2 系统的工作原理 (7)

3.3无塔供水系统的I/O分配 (7)

3.3.1系统I/0接线图 (7)

3.4 无塔供水系统的梯形图 (8)

3.5 梯形图所对应的语句表 (11)

4 系统调试 (13)

4.1程序设计 (13)

4.2接线并检查电器线路 (14)

4.3运行调试 (14)

5总结与收获 (14)

6参考资料 (15)

天津职业技术师范大学

课程设计任务书

机械工程学院机电1314班学生马伟

课程设计课题：

无塔供水系统

一、课程设计工作日自2016年 7 月 4 日至2016年 7月15 日

二、同组学生：李琳、盛若竹、谢恒昙、陈洁

三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、

主要参考资料等）：

1.控制要求

(1)初始状态

变频器与变送器的数码显示为00，变频器控制的主电机与辅助电机M1、M2均为OFF。

(2)启动操作

按下启动按钮，系统自动运行，根据程序设定的PID参数进行调节。最终达到用户供水压力保持在17MPa。即变送器输出显示17

启动时小泵先启动，大泵后启动，停止时大泵先停止，小泵后停止。

2.设计完成要求

（1）完成I/O分配图，及PLC外围电路图的设计及连接。

（2）完成设计说明书

（3）完成PLC程序，并调试通过。

3.参考资料：

（1）黄永红，电气控制与PLC应用技术，机械工业出版社，2015年7月。

（2）TVT90HC机电一体化试验台说明书，天津源峰科技有限公司。

指导教师签字：教研室主任签字：

1课题设计任务及要求

1.1设计主要内容及要求

某小区内生活采用无塔供水系统，要求用变频调速变频器控制，主要设备由一台主电机与两台辅助电机，电气控制部分用PLC作为主控制器。

其中，初始时变频器与变送器的数码显示为00，变频器控制的主电机与辅助电机M1、M2均为OFF。当按下启动按钮，系统自动运行，根据程序设定的PID参数进行调节。最终达到用户供水压力保持在17MPa。即变送器输出显示17。启动时小泵先启动，大泵后启动，停止时大泵先停止，小泵后停止。

1.2设计的主要工作

主要介绍变频器在无塔供水系统中的工作原理，以及PID参数的调节。详细叙述无塔供水系统的组成以及各个器件的作用，仔细分析设计方案。根据设计的要求以及控制方式完成外部接线以及I/O表及地址分配表、设计梯形图并调试，最后完成设计说明书。

2 PLC控制系统原理结构分析

2.1 结构框图

原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电气元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。

2.2 无塔供水控制系统的操作面板

2.3 PLC控制系统的选择

选择PLC的容量。首先要对控制任务进行详细分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点性质。I/O点的性质主要指它们的信号类型，电压，输出的类型。确定控制系统输出点的类型，交流220V的接触器、电磁阀，指示灯只留24V，选用的PLC的输出点数大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组公用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们被交流220V点的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，比如运动控制的高速脉冲输出，就要使用五触电的晶体管输出的PLC了。

在编程语言上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

（1）PLC使用梯形图编程不方便则可用语句表编程；单梯形图总比语句表直观。（2）经验丰富的人员可用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。

（3）如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则最好是用功能图来设计程序。

3无塔供水系统的设计

3.1 系统的设计方案

我们采用高性能、模块化结构、带模拟量通道功能的西门子S7-200可编程控制器，配合变频器，完成无塔供水自动控制。恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵时，它们的功率必须足够大，在用水量少时来开一台大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大时供水量则相应的会不足。而恒压供水的主要目标是保持管网水压恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器，从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，一台水泵工频运行，以满足不同的水量要求。

压力传感器用于检测管网中的水压，常装在泵站的出水口。当用水量大时，水压降低；当用水量小时，水压升高。压力传感器将水压的变化转变为电信号的变化传送给调节器。压力变送器的输出信号一般是模拟量信号，4-20mA变化的电流信号或0-10V间变化的电压信号。