河北化工医药职业技术学院
毕业论文（设计）
题目抽水泵的PLC控制系统设计
姓名谢松海
系别机电工程系
专业机电一体化技术
年级机电1204班
指导教师胡玉才
2014年 12 月 3 日
目录
摘要 (2)
第一章煤矿井下排水泵自动控制系统的工作原理及组成 (3)
第一节概述 (4)
第二节工作原理 (4)
第三节系统组成 (5)
第二章控制系统结构设计 (7)
第一节系统总体结构 (8)
第二节控制系统网络设计 (8)
第三节控制系统功能设计 (8)
第四节控制系统可靠性设计 (10)
第五节控制系统程序设计 (10)
第三章 PLC井下排水自动控制系统 (13)
第一节 PLC井下排水自动控制系统技术 (13)
第二节 PLC井下排水自动控制系统分层 (14)
第三节影响PLC控制系统稳定的干扰因素 (16)
第四节 PLC控制系统的抗干扰措施 (16)
第四章结束语 (17)
参考文献 (18)
致谢 (19)
摘要
基于PLC的矿井排水监控系统现场控制部分是为了煤矿安全和正常生产而进行的各种有关参数或状态的集中监测，并对有关环节加以控制，是保护、采掘、运输、通风、排水等主要生产环节安全运行的重要设施。本文主要介绍了一种基于西门子S7-300 PLC的煤矿井下排水泵自动控制系统的设计方法和思路。西门子S7-300 型PLC 给出了煤矿井下排水系统的传感器及执行机构的配置方案、通信网络结构和系统功能设计，实现了对水泵进行自动控制，水位监测、自动启停水泵、故障自诊断等功能；同时也实现了水泵运行的合理调度，提高了设备利用率，达到了节能增效的效果，并能与上位机通讯，实现远程控制和在线监测，提高了煤矿自动化水平和安全性。
关键词水泵 PLC 自动控制利用率远程控制
第一章煤矿井下排水泵自动控制系统的工作原理及组成1.1 概述
随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。当然煤炭行业也不例外，但是目前许多矿井下主排水系统还采用人工控制，水泵的开停及选择切换均需人工完成，完全依赖于工人的技术、经验和责任心，也预测不了水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的峰谷期自动开停水泵，这将严重影响煤矿自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成各种安全隐患。
在煤矿矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井，为保证煤矿的生产安全，必须及时将涌出的矿井水快速地排放到地面，矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水，因此煤矿主排水系统能否正常运行直接关系到矿井的安全生产。因此，矿井排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，排水泵的安全可靠运行对保证矿井安全生产起着非常重要的作用。
目前，矿井排水系统普遍采用人工操作，存在着人员劳动强度大、电机启停时间长、水泵运行效率低等诸多问题，如何实现煤矿井下排水泵的自动控制和无人值守，并满足煤矿生产调度综合自动化的要求，便成为当前急需解决的问题。针对当前煤矿排水系统的实际情况，本文提出一种实现煤矿井下主排水系统的设计方案，并对其工作原理和结构做一扼要介绍。
1.2 工作原理
煤矿井下排水泵自动控制系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度水泵正常运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、排水管流量等参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。
1.3 系统组成
整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障
记录报警和通讯接口等5个部分组成。
（1）数据自动采集与检测
数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。
模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵
吸水管真空度及水泵出水口压力。
数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。
在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即
1/1000十进制的1000用二进制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。
（2）自动轮换工作
为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井安全，本系统程序设计了5台泵自动轮换工作控制，控制程序将水泵启停次
数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时，系统自动发出声光报警，并在触摸屏上动态闪烁显示，记录事故，同时将故障泵或管路自动退出轮换工作，其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全生产的目的。
（3）自动控制
系统控制设计选用了西门子S7-300型PLC为控制主机，该机为模块化结构，由PLC 机架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段（时间段可根据实际情况随时在触摸屏上进行调整和设置）等因素，建立数学模型，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。
为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置了两套水位传感器，模拟量和开关量传感器，两套传感器均设于水仓的排水配水仓内，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。
（4）动态显示
动态模拟显示选用日本Digital公司的GP-570T型触摸式工业图形显示器（触摸屏），系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和压力值。用图形填充以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高
段水位分段报警，用不同音响形式提醒工作人员注意。
采用图形、趋势图和数字形式直观地显示3趟管路的瞬时流量及累计流量，对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并在屏幕下端循环
显示最新出现的3条故障（故障显示条数可在触摸屏上设置），以提醒工作人员及时检
修，避免水泵和电机损坏。
（5）通讯接口
PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将水泵机组的工作状态与运行参数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PLC，控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统分站传至地面生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。
第二章控制系统结构设计
2.1 系统总体结构
系统采用现场层(远程IO)、控制层(PLC)和管理层(上位机)组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。上位机利用友好的人机界面实现人机对话和远程监控功能，PLC作为控制器完成逻辑处理和控制任务，远程IO实现现场数据的采集和上传，通过专门的控制网络实现数据交换和统一调度控制。其中控制层主要由PLC控制柜构成，是整个排水系统的控制核心，PLC控制柜由PLC、触摸屏、检测部分(模拟量和开关量监测采集)、执行部分等组成。
PLC控制柜中的核心部分是PLC模块，用于完成对于监测量的处理、运算和存储，并根据监测结果进行逻辑处理，控制水泵及附属设备启停。为保证控制器的可靠性，系统选用德国西门子生产的S7-300系列PLC作为主要控制单元，考虑到现场设备比较分散，就地控制箱采用远程I/O的方式进行数据采集及控制，并通过现场总线同CPU 模块进行数据交换。系统为实现对设备状态、就地控制命令采集、输出控制指令、设备逻辑控制等功能，主PLC配置了2块32路数字量输入模块和2块16路数字量输出模块，远程I/O配置1块32路数字量和1块16路数字量输出模块。主PLC还配置了1块模拟量采
集模块完成对水位的监测，远程I/O部分配置1块模拟量采集模块完成对压力、负压及流量的监测。为便于现场对水泵的半自动控制，系统配置了触摸屏，可实现实时动态显示水泵当前状态，并为用户提供水泵控制的平台。
2.2 控制系统网络设计
2.2.1 现场级控制网络
排水系统监测参数及参控设备较多，采用传统的PLC控制系统接线复杂、可靠性低且维护困难。因此，系统采用现场总线实现设备层和控制层的连接。系统设计了现场总线网络，主要用于数字量输入/输出、模拟量输入/输出等小数量级的快速循环通信，将现场网络配置成Profibus-DP网络，采用西门子的ET200分布式I/O进行现场设备的数据采集及控制。
2.2.2 远程监控网络
在PLC控制柜与设在矿调度室的上位机之间建立了工业以太网，用于实现现场控制层与上位机之间的数据交换。控制层PLC统一采用了西门子的S7-300系列PLC进行配置，网络结构简单清晰，避免了异构网络互连时必须安装相应网关的缺点。系统选取西门子的S7-300系列以太网通信模块CP343-1，利用该模块可以方便地实现PLC与监控中心之间的以太网通信。为保证信号的可靠传递和防止电气干扰对通信的影响，系统采用以太网与光纤传输技术实现控制PLC与调度中心上位机之间的通信。
2.3控制系统功能设计
针对当前许多煤矿排水泵控制自动化水平不高、主要以人工控制为主，开发出一套以PLC 为核心的井下泵房自动控制系统，主要实现以下功能：
（1）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该
程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。
（2）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。
（3）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设
定的时间内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。
（4）系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，
以“避峰填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。
（5）PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判
断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。
（6）在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。
具有故障记录，历史数据查询等功能。
（7）系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送
数据，交换信息，实现遥测遥控功能。
（8）系统保护功能有以下几种。
·超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC实现超限报警。
·流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护
装置使本台水泵停车，自动转换为启动另一台水泵。
·电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。
·电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并参与水泵的联锁控制。
（9）系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。自动时，由PLC检测水位、压力及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投入，PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其它泵组正常运。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。
2.4 控制系统可靠性设计
排水系统是否能可靠运行直接影响着煤矿生产和人员安全，为提高控制系统的可靠性，针对传统控制系统的不足，系统从设备本身、传感器、通信网络等各方面设计
了可靠性保障措施。
2.4.1 设备可靠运转保障
设备可靠运转是安全排水的前提，针对现场实际情况，该系统开发了排水系统控制软件的辅助管理模块，对设备进行统一的管理。依据设备运行情况，监控软件的设备辅助管理模块读取相应数据后进行逻辑处理，给出维护意见，从管理上来弥补设备本社在可靠性上的不足。
2.4.2 传感器可靠性保障
排水系统采用了多种传感器，传感器的可靠性直接影响着系统的整体可靠性。不同的传感器对系统的影响也不尽相同，根据影响范围的不同，系统将传感器分为全局型和局部型。其中全局型传感器为液位传感器，它的可靠性关系到整个系统安全排水的实现，其余传感器主要反映单台泵的运转工况，属于局部型。系统中的全局型传感器采用冗余设计，而对于局部型传感器则采取自诊断方式确定其故障类型并报警，提示工作人员进行维护或者更换。
2.4.3通信可靠性保障
控制PLC与上位机之间的通信故障判别采用校验码与状态位相结合的方式，其中校验码判断数据传输的正确性，状态位判断传输通道的通畅性，如果状态位不正常时表明通信通道中断，启用备用通讯网络。
2.5 控制系统程序设计
控制系统程序的设计主要基于控制要求和具体控制方案的实现。本系统程序设计包括PLC 程序设计和组态软件程序设计两大部分。
2.5.1 PLC 程序设计
PLC 程序设计采用STEP 7 软件编制。STEP 7软件是用于西门子S7-300/400 型PLC 创建可编程逻辑程序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表进行程序编制。S7 系列PLC包括一个供电单元、一个CPU，以及输入和输出模块(I/O 模块)。PLC 应用STEP 7软件编制的S7 程序监视控制整个系统，并通过地址寻址寻找I/O 模块，实现数据的输入输出。
PLC 编制程序时首先作硬件组态。其主要任务就是在STEP 7 中生成一个与实际硬件系统完全相同的系统,生成网络、网络中各个站的机架和模块,以及设置各硬件组成部分的参数,即给参数赋值。硬件组态确定了输入/输出变量的地址,为编制顺序控制程序打下了基础。
然后根据手动、半自动、自动控制的方式选择，进入相应的程序流程。整个程序主要包括运行前水位和供电状态检测、正常启停泵组、运行中参数检测和故障报警、故障停泵等模块，程序流程如图1 所示。STEP 7软件通过建立在线连接下载程序到PLC 以对编制好的程序进行调试，可实现程序的运行状态监视、强制性数据变更和输入输出信号的强制开/关等。
图 1 控制程序流程图
2.5.2 组态软件程序设计
组态软件编程主要用于生成人机交互界面，以便进行实时监控。本系统应用西门子公司的WINCC自动化监控软件进行程序设计，可以生成标准化输入/输出域、棒图、趋势图、光栅和矢量图，且具有动态性能的属性，可进行便捷的过程可视化,并提供集
成的消息和报警系统。
编制的人机界面主要有控制画面、参数显示画面及故障报警记录等状态信息，编程框图如图2 所示。操作员可通过触摸屏进行系统的控制方式选择以及各项检测参数的显示，实现了整个控制过程的可视化。并且可以通过通讯同步到地面上位机，实现远程控制与监测。
图 2 组态软件编程框图
第三章PLC井下排水自动控制系统
3.1 PLC井下排水自动控制系统的技术
可编程控制器(PLC)，是一种数字运算操作的电子系统，向用户的“自然语言”编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。PLC是通过在存储器中的程序实现控制功能，且同一台PLC还可用于不同控制对象，通过改变软件则可实现不同控制的控制要求，具有很大的灵活性和通用性。PLC的输入、输出电路一般用光电祸合器来传递信号，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响，具有可靠性高、抗干扰性强的特点。此外，PLC的I/O接口可直接与控制现场的用户设备联接。
3.2 PLC井下排水自动控制系统分层
整个系统可分为3 个层次：地面监控主站层;以PLC为核心的控制及通讯管理层;机械设备层。
·地面监控主站层
主要由工控机、监控组态软件、工业电视监控系统等组成，通过光缆与井下PLC、防爆型网络摄像机连接。工控机通过组态软件可以实时显示由井下PLC采集并传输的主排水泵的运行参数，并存储相关记录，操作人员也只需在地面生产指挥中心采用鼠标操作，就可以实现对各泵组的控制；工业电视和硬盘录像机可实时显示、记录井下状况。
·控制及通讯管理层
由PLC和触摸屏组成的数据采集终端及数据处理系统、电控设备、数据交换设备、信号采集装置等组成。PLC负责完成信号处理、逻辑判断、故障诊断和参数记忆等功能。通过数据采集、模块采集水位信号决定泵是否开启以及开启台数，然后根据选择的控制方式按流程启动泵组，此时数据采集模块将采集供电电源、电机、水泵的各项参数，如：检测开关的带电状态、电机定子温度、轴承温度、泵出水口压力、主排水管流量、水泵前后轴温度等。各参数将在触摸屏上显示，并且通过数据交换设备传输到地面监控主站。控制原理如图3 所示。
图 3 水泵自动控制系统原理图
·机械设备层
煤矿排水系统主要设备包括电机、水泵、吸水管道、排水管道、管道阀门等。该自动控制系统是基于原煤矿排水系统的设计，只需在原有排水系统设备的基础上进行部分改动。除在电机、水泵和管道上做部分机械结构的改动以满足传感器的安装需要外，主要是对原有排水阀门、注水阀门更换为电动可控阀门；加装为水泵注水的射流泵或为泵抽真空用的真空泵以满足水泵启动的需要。为保证安全性，防止自动控制系统出现故障时不能正常启动泵组排水，不破坏原排水系统结构形式，保留原始人工操作方式。该系统的主要功能是通过触摸屏组态画面的切换，对现场各运行参数进行检测、设定和动态监视，完成历史数据归档及异常信号的报警，并通过检测水仓水位和其它参数，实时控制水泵工作与适时启动水泵，合理调度水泵运行。
3.3 影响PLC控制系统稳定的干扰因素
PLC作为一种自动化程度高、配置灵活的工业生产过程控制装置。因为其本身的高可靠性，它的应用场合越来越广，环境越来越复杂，所受到的干扰也越来越多。在PLC控制系统中，就PLC本身来说，其薄弱环节在I/O端口。来自电源波形的畸变、现场设备所产生的电磁干扰、接地电阻的耦合、输入元件触点的抖动等各种形式的干扰，都可能使系统不能正常工作。研究影响PLC控制系统的干扰因素，对于提高PLC 控制系统的抗干扰能力和可靠性具有重要作用。
对PLC的干扰的产生过程主要有三个因素组成：(1)电源引入的干扰。雷电冲击、开关操作、大型电力设备启停等，都有可能会影响系统的正常运行，造成PLC系统故障。(2)I/O信号线引入的干扰。在使用PLC组成控制系统时，要连接大小设备和各种通信线路，这样就有可能会发生各种各样的电磁干扰环境，影响PLC系统的运行。(3)接地线引入的干扰。若接地线处理混乱或是电线上的电位分布不等，则会电路的正常运行，有可能在成数据换乱，信号失真。
3.4 PLC控制系统的抗干扰措施
对PLC的干扰的产生过程主要有三个因素组成，相应地对抑制所有电磁干扰的方法也从这三个要素着手解决。(1)最大限度地抑制干扰源。电源系统的抗干扰措施是为了抑制电网电压的波动及畸变对系统电源产生的干扰，可采用使用隔离变压器或者使用低通滤波器的措施来解决。另外，也可以使用交流稳压电源来增大抗干扰能力或使用在线式不间断供电源(UPS)来作为PLC控制系统的理想电源。(2)阻隔祸合通道或衰减干扰信号。输入端有感性负载时，在交流信号输入负载两端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV；在直流信号负载两端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VX或RC浪涌吸收器等。在使用多芯信号电缆时，要避免I/O线和其它控制线共用同一电缆。(3)降低系统本身对电磁噪声的灵敏度，提高自身抗干扰能力。
第四章结束语
井下排水技术在煤矿的开采中的重要性和井下水资源的缺乏利用以及人工控制井下排水系统的种种弊端决定了井下排水自动控制系统研究的重要性。基于可编程控制技术的煤矿井下排水自动控制系统是利用当前优秀的工业控制技术精心研究与开发而成的，它具有许多传统控制系统无法比拟的优点，PLC控制系统得到了广泛的应用和具有广大的发展前景，但是PLC系统在井下排水自动控制系统中的应用还存在着一些问题需要，这需要我们做进一步的研究和实践，并最终解决问题。
以西门子S7-300 型PLC 为核心的水泵自动控制系统，通过合理的程序设计和对原排水系统的改进，实现了根据水仓水位的高度、水位变化速度及用电避峰填谷原则，自动启动水泵进行排水，减轻工人劳动强度，增强井下排水的可靠性。同时也实现了水泵运行的合理调度，提高设备利用率，节能增效。
自动控制系统采用了技术先进的西门子S7-300 型PLC，性能稳定，故障率低，且具有完备的故障诊断和保护功能，保留的人工控制方式可在PLC控制系统故障时正常启动水泵。通过西门子触摸屏TP270，可实现界面切换、系统巡查、故障复位、控制方式转换等功能。系统的通讯功能还可实现远程监控。总之，该系统的使用必将提高煤矿生产的自动化水平，对矿井安全生产具有重要意义。
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致谢
本论文的工作是在我的导师胡玉才老师的悉心指导和严格要求下完成的。胡老师严格要求，精益求精，能及时地为学生指引方向。尤其是在课题的选择、实施以及论文撰写等方面，给了我充分的支持和悉心的指导，让我能够顺利完成学业。他深厚的学术造诣、严谨的科研作风、活跃的学术思想，以及认真、务实和负责的态度，都给我留下了深刻的印象，定当鞭策着我在今后的工作中奋发向上。在此论文完成之际，谨向导师致以衷心的感谢。
感谢班主任张国志老师，感谢大学三年里给我们代课的老师，没有他们的悉心教导就没有我的今天的成绩。
感谢我的舍友和同学们，因为他们三年来对我的关心和帮助才让我愉快的度过了三年的大学生活。
感谢我的父母和兄弟姐妹们从小到大的关怀，是他们用辛酸的劳动支撑着我十多年的求学生涯，我将尽最大的努力来回报他们。
感谢所有关心和帮助我的人。
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
P L C彩灯控制课程设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
基于P L C 的彩灯控制
目录 课程设计任务书 (1) 引言 (2) 一 PLC的定义及发展 (3) 二系统分配 (6) 硬件分配图 (6) 软件分配图 (7) 三方案设计 (8) 顺序工程图 (8) 程序运行步骤 (9) 四总结 (10) 参考文献 (11)
基于PLC的彩灯控制 一、控制要求： 系统启动后，L1、L5同时亮，然后熄灭；之后L2、L8同时亮,然后熄灭；接着L3、L7同时亮，然后熄灭；最后L4、L6同时亮，然后熄灭，按照此方式循环5次后再逆向闪烁5次，并循环。 二、设计任务 1.设计出硬件系统的结构图、接线图； 2.系统有启动、停止功能； 3.运用功能指令进行PLC控制程序设计； 4.程序结构与控制功能自行创新设计； 5.进行系统调试，实现上述功能。
引言 随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对PLC日益得到广泛应用的现状，本文介绍PLC在不同变化类型的彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间 及流动 方向的控制均通过PLC来达到控制要求。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化，但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。 关键词：PLC 循环控制
水泵及水泵站课程设计 1基本设计资料 1.1 基本情况 本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。根据规划，拟从附近河流扬水灌溉该区的10万亩农田，使之达到高产稳产的目的。 机电扬水灌区内主要作物有小麦、玉米、谷子和棉花等。灌区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水经验，拟定出本灌区灌溉保证率为75%的灌溉制度。其设计灌水率如表1所示。 1.2地质及水文地质资料 根据可能选择的站址，布置6个钻孔。由地质柱状图明显的看出，3米以内表土主要是粘壤土，经土工试验，得到的有关物理指标为粘壤土的内摩擦角φ=35°，承载力为220kN/m2。 站址附近的地下水位多年平均在202.2m左右（系黄海高程）。 1.3气象资料 夏季多年平均旬最高气温34℃，春、秋季干旱少雨，年平均降雨量为524mm，降雨年内分配极不均匀，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80％以上。年平均无霜期为200天左右，多年平均最低气温为-8℃，最大冻土深度为o.44m。平均年地面温度为15℃，平均年日照时数为2600.4h。累积年平均辐射总量为527.4l kJ／cm，平均日照百分率为59 ％。热量和积温都比较丰富，能满足一年两熟作物生长的需要。 1.4 水源 灌区南侧有一河流，是规划灌区的水源，其水量充沛。灌溉保证率为75 %时的河流月平均水位如表2所示。 达2l6.5m，夏季多年旬平均最高水温为20℃。 1.5其它 根据规划，为保证扬水后自流灌溉，出水池水位均不应低于234m。站址附近有8 kV高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。该地区劳动力充足，交通方便。除水泥、金属材料以及泵站建设中所需的特殊材料外，当地可提供砖、石、砂、瓦、木材等建筑用材。 根据机电设备的运行特性，每天按20h运行设计。
河北化工医药职业技术学院 毕业论文（设计） 题目抽水泵的PLC控制系统设计 姓名谢松海 系别机电工程系 专业机电一体化技术 年级机电1204班 指导教师胡玉才 2014年 12 月 3 日
目录 摘要 (2) 第一章煤矿井下排水泵自动控制系统的工作原理及组成 (3) 第一节概述 (4) 第二节工作原理 (4) 第三节系统组成 (5) 第二章控制系统结构设计 (7) 第一节系统总体结构 (8) 第二节控制系统网络设计 (8) 第三节控制系统功能设计 (8) 第四节控制系统可靠性设计 (10) 第五节控制系统程序设计 (10) 第三章 PLC井下排水自动控制系统 (13) 第一节 PLC井下排水自动控制系统技术 (13) 第二节 PLC井下排水自动控制系统分层 (14) 第三节影响PLC控制系统稳定的干扰因素 (16) 第四节 PLC控制系统的抗干扰措施 (16) 第四章结束语 (17) 参考文献 (18) 致谢 (19)
摘要 基于PLC的矿井排水监控系统现场控制部分是为了煤矿安全和正常生产而进行的各种有关参数或状态的集中监测，并对有关环节加以控制，是保护、采掘、运输、通风、排水等主要生产环节安全运行的重要设施。本文主要介绍了一种基于西门子S7-300 PLC的煤矿井下排水泵自动控制系统的设计方法和思路。西门子S7-300 型PLC 给出了煤矿井下排水系统的传感器及执行机构的配置方案、通信网络结构和系统功能设计，实现了对水泵进行自动控制，水位监测、自动启停水泵、故障自诊断等功能；同时也实现了水泵运行的合理调度，提高了设备利用率，达到了节能增效的效果，并能与上位机通讯，实现远程控制和在线监测，提高了煤矿自动化水平和安全性。 关键词水泵 PLC 自动控制利用率远程控制
课程设计任务书（B） 题目消防水泵PLC电气控制系统设计 （OMRON CPM1A） 学院(部) 电控学院 专业电气工程及其自动化 班级32040901 学生姓名 学号 6 月11 日至 6 月1 7 日共 1 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 2012年 5 月26 日
目录 一．设计内容及要求 (3) 二．设计原始资料 (3) 三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理 (3) 四、计算说明及元件选型 (5) 1、接触器的选择 (5) 2、热继电器的选择 (5) 3、空气开关的选择 (5) 4、控制柜的选择 (5) 5、信号继电器的选择 (5) 6、其他元件的选择 (5) 五、PLC的选择及I/O分配表 (6) 六、PLC外部接线图 (6) 七、梯形图 (7) 八、指令系统 (7) 九、柜内外安装布置图 (8) 十、元件明细表 (8) 十一、图纸部分 (9)
一．设计内容及要求 通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。 根据系统的控制要求，采用OMRON CPM1A PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统。 二．设计原始资料 1. 2台消防泵，7.5KW，互为备用。当工作泵出现故障时，备泵自投。 2. 发生火灾时，打开消火栓箱门，击碎面板玻璃，起动消防泵。手动停泵。 3. 当消防给水管网水压过高时，停泵并报警。 4. 当低位消防水池缺水，停泵并报警。 5. 自动、手动、检修工作方式。 6. 设置必要的各种电气保护。 三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理 根据设计要求绘出电气原理图，见附图1-1,1-2. 工作原理： 两台泵互为备用，备用泵自动投入，正常运行时电源开关 QK1,QK2,S1,S2均合上，S3为水泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，SB10~SBn为各消火栓箱消防起动按钮，无火灾时，按钮
《电气控制与PLC》课程设计题目：自动门控制装置 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
目录 一、引言 (1) 二、自动门控制装置总体方案 (1) 2.1、自动门控制装置任务书 (1) 2.2自动门的控制要求分析 (2) 三、自动门控制系统的硬件设计 (2) 3.1PLC的选择 (2) (1)机型的选择 (2) （2）输入输出（I/O）点数的估算 (2) （3）存储器容量的选择 (3) （4）控制功能的选择 (3) （5）对PLC响应时间的要求 (3) 3.2光电检测开关 (4) 3.3限位开关 (4) 四、自动门控制系统软件的设计 (4) 4.1、I/O分配表 (4) 4.2、plc控制输出接线 (5) 4.3、程序流程图 (6) 4.4、梯形图 (7) 4.5、指令表 (8) 4.5、时序图 (8) 五、系统调试及过程分析 (12) 5.1、系统调试 (12) 5.2过程分析 (13) 六、个人心得 (14) 七、参考文献 (15) 附录一 (16)
一、引言 在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门以经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。将人通过之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防尘、防风、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。自动门在国外早以得到普遍应用，在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。 自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修的缺点已逐步被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器（一下简称PLC），PLC是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程控制器的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数、算数运算等作的指令，并能通过数字式或逻辑式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制个种类型的机械或生产过程。PLC可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，实用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等特点，因此，进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动化行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。 二、自动门控制装置总体方案 2.1、自动门控制装置任务书 完成自动门控制装置，包括编写程序和硬件接线图，要求当有人按下开门开关时，门自动打开，然后又能自动关闭。 1.外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。 2.位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。 3.中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。 4.的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
《水泵及水泵站》课程设计 说明书 一、课程设计任务书 本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》、《给水排水设计手册》中所获得的理论知识加以系统化。并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。二、设计任务 1、设计题目：取水泵站 某自来水厂最高用水量为38100m/d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为，水源最低水位标高为，年常水位标高为，最高水位标高为，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m，泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站三、设计基本资料 1. 近期设计水量38100m3/d 2．.水源最低水位标高；最高水位标高为；年常水位标高为 3．水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m 4. 水厂为双电源进行。 5. 原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房吸水井中抽水，吸水
井采用自流管从取水头 3Life is full of ups and downs. 1 部取水，取水头部采用箱式。 6. 地区气候资料可根据设计需要当地气象部门提供。 黄石地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。黄石地区的气候特征 黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。 黄石年平均气温17℃。最热月平均℃，最冷月平均℃。无霜期年平均264天，年平均降水量毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒米。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。但于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化较大，因而倒春寒、大暴雨、强风、伏秋连旱等灾害性天气时有发生最好加一设备表四、主要参考书：
抽水泵的PLC控制系统设计 方案 1.1 概述 随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。当然煤炭行业也不例外，但是目前许多矿井下主排水系统还采用人工控制，水泵的开停及选择切换均需人工完成，完全依赖于工人的技术、经验和责任心，也预测不了水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的峰谷期自动开停水泵，这将严重影响煤矿自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成各种安全隐患。 在煤矿矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井，为保证煤矿的生产安全，必须及时将涌出的矿井水快速地排放到地面，矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水，因此煤矿主排水系统能否正常运行直接关系到矿井的安全生产。因此，矿井排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，排水泵的安全可靠运行对保证矿井安全生产起着非常重要的作用。 目前，矿井排水系统普遍采用人工操作，存在着人员劳动强度大、电机启停时间长、水泵运行效率低等诸多问题，如何实现煤矿井下排水泵的自动控制和无人值守，并满足煤矿生产调度综合自动化的要求，便成为当前急需解决的问题。针对当前煤矿排水系统的实际情况，本文提出一种实现煤矿井下主排水系统的设计方案，并对其工作原理和结构做一扼要介绍。 1.2 工作原理 煤矿井下排水泵自动控制系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度水泵正常运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、
文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、排水管流量等参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。 1.3 系统组成 整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。 （1）数据自动采集与检测 数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。 模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力。 数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。 在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即 1/1000十进制的1000用二进制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。
一、要求 机械手的PLC控制 1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。 2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。 3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。 4. 在实验室实验台上运行该程序。 二参考 1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200” 书中212页“8.1.3机械手的控制” 2. “机床电气控制”第三版王炳实主编 书中156页“三、机械手控制的程序设计”。 3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。 注解： “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。 “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。手动方式与自动方式分开编程。参考其编程思想。 “可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。用CPM1A编程。 这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按
Life is full of ups and downs. 1 《水泵及水泵站》课程设计 学院： 专业： 学生： 学号：
《水泵及水泵站》课程设计说明书 一、课程设计任务书 本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》、《给水排水设计手册》中所获得的理论知识加以系统化。并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。 二、设计任务 1、设计题目：取水泵站 某自来水厂最高用水量为38100m3/d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为24.00m，水源最低水位标高为10.50m，年常水位标高为12.50m，最高水位标高为14.85m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m，泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站 三、设计基本资料 1. 近期设计水量38100m3/d 2．.水源最低水位标高10.50m；最高水位标高为14.85m；年常水位标高为12.50m Life is full of ups and downs. 2
3．水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为24.00m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m 4. 水厂为双电源进行。 5. 原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。 6. 地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。 黄石地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。 黄石地区的气候特征 黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。 黄石年平均气温17℃。最热月（7月）平均29.2℃，最冷月（1月）平均3.9℃。无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒2.17米。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。 但由于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化 Life is full of ups and downs. 3
摘要 单幢次高层和高层建筑的高压供水区较多采用该种方案。一般也需要设计有一座地下水池，通过两台水泵抽水送至高水箱，再由高位水箱向下供水至各用水点。现在比较常用的水箱供水方式。水泵控制柜采用最简单的电器元器件，如出现故障，普通的电工就能维修，而且元器件的费用也低。再加上有高位水箱，不会造成一停电就停水，供水保障率高。具有稳压作用，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。 为了保障供水可靠性，生活水泵分为工作泵和备用泵，工作泵发生故障时，备用泵应能自动投入使用。为了防止一台泵长时间运行，需设定运行时间。当时间到时，自动切换到下一台泵，以防止泵长时间不用而锈死，要有完善的保护功能。 关键词：水泵、给水系统、PLC、自动控制
Abstract Life water supply system of modern architecture is an important part of the whole building is indispensable, for the one or two layer is the business groups housing, housing built group of various residential buildings, there are many with the water supply scheme. The general design of underground pool a, concentrated frequency constant pressure water supply, no roof water tank, the water is not the top residential. The main pump generally have three, two open a switch, the auxiliary pump is a small flow pump, water pump during the night hours automatically switch to pay the pump, to keep the system pressure basically unchanged). The main disadvantage of pressure tank is pressurized tank volume is small, can not meet the fire water storage problems, generally as a regular pressure equipment of fire water supply system, water supply is generally used for high-rise building pressure when the water pressure is insufficient, the minority floor. In order to guarantee the reliability of water supply, pump life into working pump and standby pump, when the pump failure, the standby pump should be able to automatically put into use. In order to prevent the pump long time operation, set the running time. When the time comes, automatic switching to a pump to prevent pump, long time and rust do not die, must have perfect protection function. Key words：Water pump、water-supply system 、PLC、Automatic control、
1、自动喷水灭火系统的联动控制要求 1）联动控制方式，应将湿式报警阀压力开关的动作信号作为触发信号，直接控制启动喷淋消防泵，联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响； 2）手动控制方式，应将喷淋消防泵控制箱（柜）的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制喷淋消防泵的启动、停止； 3）水流指示器、信号阀、压力开关、喷淋消防泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防联动控制器。 2、雨淋系统的联动控制要求 1）联动控制方式，应由同一报警区域内两只及以上独立的感烟火灾探测器或一只感烟火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号，作为雨淋阀组开启的联动触发信号。应由消防联动控制器控制雨淋阀组的开启； 2）手动控制方式，应将雨淋消防泵控制箱（柜）的启动和停止按钮、雨淋阀组的启动和停止按钮，用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制雨淋消防泵的启动、停止及雨淋阀组的开启； 3)水流指示器，压力开关，雨淋阀组、雨淋消防泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防联动控制器。 3、水幕系统的联动控制要求 1）联动控制方式，当水幕系统用于防火卷帘的保护时，应由防火
卷帘下落到楼板面的动作信号与本报警区域内任一火灾探测器或手动火灾报警按钮的报警信号作为水幕阀组启动的联动触发信号，并应由消防联动控制器联动控制水幕系统相关控制阀组的启动；仅用水幕系统作为防火分隔时，应由该报警区域内两只独立的感温火灾探测器的火灾报警信号作为水幕阀组启动的联动触发信号，并应由消防联动控制器联动控制水幕系统相关控制阀组的启动。 2）手动控制方式，应将水幕系统相关控制阀组和消防泵控制箱（柜）的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制消防泵的启动、停止及水幕系统相关控制阀组的开启； 3）压力开关、水幕系统相关控制阀组和消防泵的启动、停止的动作信号，应反馈至消防联动控制器。 4、消火栓系统联动控制要求 1）联动控制方式，应将消火栓系统出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关等信号作为触发信号，直接控制启动消火栓泵，联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。当设置消火栓按钮时，消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号，由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动。 2）手动控制方式，应将消火栓泵控制箱（柜）的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制消火栓泵的启动、停止。
《电气控制与微机处理》课程设计 班级 姓名 学号： 指导教师： 日期： 杭州万向职业技术学院应用工程系 2014年12 月1 日
水塔水位控制PLC系统设计 1.控制要求 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。 2.控制图 3.动作原理图 4.程序流程图 水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求控制流程图如下
5.I/O地址表 水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表 6. I/O接线图 水塔水位系统的输入/输出设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如下：
7.梯形图 根据程序流程图设计的梯形图如下
8.指令表 9.调试运行结果分析 10.总结及改进 11.参考文献 [1] 于殿勇，刘兴义．基于PLC与触摸屏控制的搬运机械于的应用[J]．制造业自动化，2009年(8)． [2] 王小玲，工业机械手的PLC控制[J]．机电工程技术，2004(09)． [3] 张铁异，何国金，黄振峰．PLC控制的混合型气动机械手的设计与实现[J]．液压与气动，2008(09)． [4]唐彬．基于神经网络和支持向量机的光伏最大功率跟踪研究[学位论文 D]，广东：汕头大学，2008． [5] 蔡寿将,王培良.步进电机PLC控制系统在吊粒烫色技术中的应用 [J].制造业制动化,2012(3).
水泵与水泵站课程设计的教学体会 摘要：水泵与水泵站课程设计是农业水利工程专业实践教学的重要组成部分，是学生对课程内容融会贯通，对所学知识加以实践应用的技能锻炼。指导教师应在水泵与水泵站课程设计的题目设置、过程指导、规范应用和成绩考核等方面进行深 一、水泵与水泵站课程设计的题目设置 水泵与水泵站课程设计目的是锻炼学生精确完成相关水力计算的能力，通过课程设计使学生能熟练掌握叶片泵的工作原理、基本性能和使用方法等理论知识的应用，能了解泵站辅助泵的工作原理和结构，了解泵站节能改造的一般手段，同时学生掌握泵站设计的一般方法步骤，掌握泵选型的原则，泵站机组布置的要求，工程
图纸制图标准以及泵站设计规范的一般要求，充分培养学生的基础知识应用能力和实践创新的创造能力。合理设置设计题目，有利于引导学生投入课程设计，是每位同学自发自觉地得到良好的实践训练，加深自己的设计水平和职业能力。 指导教师在进行水泵与水泵设计题目设置时，首先考虑学生的掌握程度，根据学生的学习情况，设置设计题目；同时结合专业发展应用情况，体现课程设计的深 二、在课程设计过程中弱化教师的指导作用 水泵与水泵站课程设计包括设计规划区的资料收集、水泵与泵站设计相关规范与标准、图纸规范绘制、设计说明书的撰写等内容，对学生来说是个比较复杂的系统工程。以给水泵站设计为例，学生设计工作包括：根据城区用水量确定泵站所供流量；根据地形图选择站址、供水池位置及吸、供水管线路，并作出线路图。选址
是要考虑洪、枯水位及河岸淹没区，作出站址附近河流横断面，标注水位；估算设计扬程、初选水泵型号及电机；根据水泵和电机安装尺寸及重量设计机组基础；选取吸水管和压水管；布置机组和管道，作出相应水池平面布置图；确定水泵安装高度，计算吸水管、压水管长，计算管路水头损失；精选水泵和电机，列出其特性表；根据水泵参数及管路特性和相对性能曲线图，校对泵站和水泵工况；选择泵站附属 在水泵与水泵站课程设计指导过程中，指导教师必须坚持“学生为主，以教师为辅”的指导思想，倡导师生的敞开式交流，弱化教师的过程指导。在课程设计之初，指导教师应积极调动学生设计的积极性和主动性，结合课程的讲解情况，围绕课程设计任务书内容，让学生学会如何自主调查收集资料，要收集哪些资料，从哪里收集到资料，在设计中如何利用收集到资料等，逐步培养学生在实践中发现问题、
排水泵站远程监控系统 设计方案 ………………………………………………………………… 追求至善 凭技术开拓市场/凭服务树立形象 圣启科技●河北 --------------
目录 第一部分：概述 (3) 1、应用背景 (3) 2、排水泵站远程监控系统 (4) 第二部分：系统组成 (5) 1、远程测控终端系统 (5) 2、通信平台： (6) 3、中心管理系统 (7) 第三部分：系统功能特点 (8) 1、排水泵站监控终端功能特点 (8) 1、1、参数采集传输功能 (8) 1、2、控制功能 (8) 1、3、报警功能 (9) 1、4、存储功能 (9) 1、5、通信方式 (9) 1、6、维护测控设备 (9) 2、管理中心平台具有以下的功能特点 (9) 2、1、远程、实时性 (9) 2、2、安全性 (10) 2、3、保密性 (10) 2、4、容错、冗余 (10) 2、5、报警 (11) 2、6、生成各种数据报表及数据曲线 (11) 第四部分：应用实例 (11) 唐山丰润污水处理厂 (11) 第五部分：扩展应用领域 (12)
第一部分：概述 1、应用背景 随着城市建设和经济发展，城市规模不断扩大，新的市政设施不断建成并投入使用。排水系统在设施能力范围内要保证旱季污水不入河，雨季不淹水，平时还要保持城市河道景观水位，所以日常排水和雨季防汛任务十分繁重。在排水管道的中途和终点需要提升废水时设置泵站，称为中途泵站和终点泵站。排水泵站分为污水泵站、雨水泵站和合流泵站三种，分布在城市的各个范围内,主要用于去除重力流带来的大量废弃物,同时提升水位向邻近污水处理厂送水。担负着城市日常污水排放和汛期排涝的重任。 目前城市排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段，而且排水泵站一般分布较为广泛，站点也较分散，当周围环境有特殊要求时，中途泵站有时全部隐建在地下，绝大多数泵站基本上还是采用人工测报水位、流量、机泵运行等运行参数，靠电话来下达调度命令和人工开停机等相对落后的方式进行运行和管理，这使得
《可编程控制器》 课程设计任务书 一、设计题目：小车行驶的PLC控制系统设计 二、设计目的 本课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。 三、设计要求 (1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2) 在方案确定过程中应主动提出问题，广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 (3) 要求电气原理图设计可行，基本能够实现课题要求的功能。程序流程框图绘制规范。 (4)本设计全班同学分小组完成，每小组6－8名学生，要求所有学生都参与设计过程，每位学生承担一部分任务。 (5)设计完成后，每组学生要求提交一份设计报告。报告内容包括： 1.设计原理 2.设计内容：包括设计系统功能、选用器件及器件相关功能介绍、 设计系统原理图（电阻、电容等要标明参数）、所编写的相关 程序以及程序流程图、设计心得体会、参考文献。 3.程序流程图 4.程序清单 5.设计总结（体会） 四、设计过程 1、设计子课题 小车行驶的PLC控制系统设计 2、设计内容 某生产自动线，用电动机拖动小车，如图1所示，电动正转小车前进，电动机反转小车后退。对小车运行的控制要求为： 1、当小车处在原位时，压下原位限位开关SQ0，原位指示灯亮。 2、按下启动按钮SB1，小车从原点A出发驶向1号位，抵达后限位开关SQ1动作，小车停止前进，并立即返回原位。
平顶山工学院市政工程系0214081-2班 《水泵及水泵站》课程设计任务书 一、课程设计的目的 1、通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以 便于巩固和扩大所学的专业知识； 2、培养学生独立分析，解决实际问题的能力； 3、提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力； 4、为适应工作需要打一下的基础。考虑美观以及便于施工等要求，根据可 能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局，建筑物的结构型式，材 料和施工方法等。 二、设计题目：海口城市净水厂送水泵站 三、设计原始资料 1、任务书 某城市所需用水量22.8×104 m3/d，用水最不利点地面标高66.60 m、服务水头24m，泵站处的地面标高65.3 m、水池最高水位64.60m、水池最低水位标 61.60m，经计算管网水头损失19.93m。试进行泵站工艺设计。 2、地区气象资料： 最低气温：-5~15℃，最高气温：35~41℃，最大冰冻深度15㎝。 3、泵站地址1∕100~1∕500地形图（暂缺） 4、站址处要求抗震设计烈度为7°。 5、电源资料：采用双回路供电，电压等级为：220V、380 V、10KV。 四、课程设计内容 城镇给水厂送水泵站扩初设计。 五、设计成果： 1. 说明书：概述：包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、 启动方式等。 2.计算书：按教材中所要求步骤计算，写明计算过程并附必要草图。 图纸：泵站平、剖面图各一张（比例1∕50~1∕200）。 六、设计依据
1、《水泵与水泵站》教材 2、《给排水设计手册》第一、十、十一册 3、《快速给排水设计手册》第四、第五册 七、设计时间安排 给水排水工程泵站课程设计时间18周一周（2010年12月27日—31日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下： 1、基础资料收集0.5d 2、泵站规模计算及运行方式确定1d 3、水泵选型及泵房布置0.5d 4、泵房平面图、剖面图绘制2d 5、整理设计计算书和说明书1d 八、设计纪律要求 １、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象。 ２、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 ~ 12：00，下午2：00 ~ 3：45，不得迟到和早退。 ３、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。 ４、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设 计任务。 九、成绩评定 学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。 其中，设计图纸占50%，设计说明书占30%，答辩占10%，出勤占10%。成绩评定标准如下： 优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。 良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路
煤矿主排水泵自动化控制系统探索 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 2019-10-03 自动化论文 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 摘要：煤矿井下进水严重威胁着综采工作面的安全生产。在分析传统排水系统的基础上，将其改造为基于PLC的主排水自动控制系统，详细说明了该系统中水位监测系统这一子系统的设计，完成了对该系统的硬件和软件设计，并在实际应用中取得了良好的效果。 关键词：煤矿；主排水泵；改造；PLC；效率 我国对综采工作面的排水工作研究相对滞后。据统计表明，我国仍有部分企业基于人工判断工作面水位增长的速度，不能及时根据水位变化情况实现对主排水泵的精确控制[1]。因此，传统主排水泵的控制方法严重威胁着综采工作面安全。故以某煤矿中央泵房的主排水系统为研究对象对主排水泵的控制方法进行改造，设计一套高效、自动控制的主排水系统，并对其实际应用效果进行分析。 1水位监测系统的设计 1.1主排水系统简介 该煤矿中央泵房的主排水系统包括5台主排水泵。其中，1台泵为在用泵，3台
泵为备用泵，剩余1台泵为检修泵。该主排水系统及其各泵支路的结构如图1所示。 1.2水位监测原理分析 水位监测主要是基于压力传感器所实现的，其原理图如图2所示。该传感器内部总共有4个电桥。当其所承受的压力为0时，4个电桥处于相对平衡的状态，所输出的电压信号为0。将其置于水中，由于水压的作用，电桥的平衡被打破，而且水位越高，压力越大，其输出的电压值越大，即输出电压值与水位高度是成正比的关系[2]。 1.3水位监测系统的硬件组成 水位监测系统的主要功能是实现对主水仓水位的监测，当水位超过一定限值时在发出报警的同时控制主排水泵的启动。因此，水位监测系统的硬件主要包括传感器、转换器、PLC以及接口等。系统将传感器采集到的.水压信号转换为电信号输送至PLC中，并与PLC中的预设值进行比较，一旦发现超出预设值即发出报警。 2主排水泵自动控制系统的设计 2.1功能需求 1）实现对主排水泵的自动控制。系统能够根据实时水位实现对主排水泵的启动、停止操作等控制。2）实现对主排水泵的手动控制。当系统需要检修或PLC失效时，做作业人员可以根据检修的要求，任意控制一台主排水泵的停止与运行，并要求在手动控制状态每台泵处于相互独立的状态。3）实现水泵的自动轮换和调用。当系统监测到某台水泵开启的次数已经达到其检修的要求，系统会自动将该水泵从轮换阵容中剔除；水泵在每次启动或停止工作时均必须确保出水闸处于关闭状态。4）报警功能。当PLC控制系统不能正常工作时，系统将自动发出报警，