供水系统设计
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《机电系统设计》课程设计
设计任务书
题目：供水系统设计
姓名及学号：毕笙荃-0812105299
韩传江-0812105256
闫昭吉-0812104115
指导老师：程卫东
目 录
一．概述 …………………………………………………1
1.1设备概况介绍………………………………………………1
1.2 供水系统特点………………………………………………1
二．硬件设计………………………………………………………2
2.1 供水系统主电路设计………………………………………2
2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图………………3
2.3 供水系统的元件选择………………………………………3
三．软件设计………………………………………………5
3.1 系统流程图 ………………………………………………5
3.2 程序梯形图 ………………………………………………5
3.3 程序指令表…………………………………………………8
3.4 程序分析……………………………………………………13
参考文献……………………………………………………………14
一 . 概 述
1.1设备概况介绍
系统由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。系统还设有过载等保护。
1.2供水系统特点
1.供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。
2.系统分手动工作和自动工作两种状态，自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台；手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）。
3.并设有“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。
各水泵工作时，均应有工作状态显示。
二 . 硬件设计
2.1 供水系统主电路设计
由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵，水泵的型号都为：J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。在设计主电路时水泵以电动机代替，图中的KM为接触器线圈，FR为热继电器，主电路并设有短路过载保护。主电路如图2-1所示。
QSFUFU4KM3KM1泵1FU3FR1M1FU1FU2FR2KM2FR3M2M4FR4FRM3KM4泵2泵3泵4 图 2-1 主电路图
2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图
本设计的控制部分由PLC完成，由于本系统控制分手动和自动运行，手动运行时，每台水泵分别有启动和停止开关输入，自动运行时，需要有自动运行/停止开关输入，水压判断开关以及保护输入等，还有四个水泵输出。所以PLC的I/O地址分配表如表2-1所示，I/O接线图如图2-2所示。
表2-1 I/O地址分配表
输入点 对应信号 输入点 对应信号 输出点 对应信号
X0 自动/手动切换 X11 自动启动/停止 Y0 供水水泵1
X1 手动启动泵1 X12 低压开关K1 Y1 供水水泵2
X2 手动停止泵1 X13 水压正常反馈K2 Y2 供水水泵3
X3 手动启动泵2 X14 高压开关K3 Y3 供水水泵4
X4 手动停止泵2 X15 泵1的过载保护
X5 手动启动泵3 X16 泵2的过载保护
X6 手动停止泵3 X17 泵3的过载保护
X7 手动启动泵4 X20 泵4的过载保护
X10 手动停止泵4
2.3 供水系统的元件选择
本系统主要用到的元器件有：可编程序控制器PLC，水泵，以及继电器，接触器等。PLC选用的是FX2N-48MR，四台水泵选用J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。
SB7SB8SB13SB3SB4SB5SB9SB10SB11SB12SB14SB15SB1X00Y0X12Y1Y2Y3X01X02X03X04X05X06X07X10X11X13X14X15X16X17X20COMFU2SB2FX2N-48MRSB6SB16SB17KM1 泵1工作KM3 泵3工作KM2 泵2工作KM4 泵4工作COM1220V手动自动切换手动启动泵1手动停止泵1手动启动泵2手动停止泵2手动启动泵3手动停止泵3手动启动泵4手动停止泵4自动启动/停止低压开关K1水压正常反馈K2高压开关K3泵1的过载保护泵2的过载保护泵3的过载保护泵4的过载保护
图 2-2 I/O接线图
三 . 软件设计
3.1 系统流程图
由于该系统即可以手动运行又可以自动运行，所以本系统设计主要分两部分，一部分是手动模块，一部分是自动模块。系统的总流程图如图3-1所示。
启动X0是否按下Yes 进入手动P0泵1 X1启动X2 停止No 进入自动P1泵2 X3启动X4 停止泵3 X5启动X6 停止泵4 X7启动X10 停止判断水压的高低水压高 X14水压低 X12延时30S
执行减一台泵延时30S执行加一台泵至少一台水泵工作跳到p2执行输出水压正常 X13
图 3-1 程序流程图
该流程图主要介绍了本系统的设计思路，其中的具体细节没有在流程图中给出，详细介绍将会在后面的程序分析中介绍。
3.2 程序梯形图
程序梯形图如图3-2所示。
图3-2 程序流程图
3.3 程序指令表
由梯形图转换为指令表如下：0 LDI X000
1 CJ P1
4 LD X000
5 CJ P0
8 P0
9 LD X001
10 OR M0
11 ANI X002
12 OUT M0
13 LD X003
14 OR M1
15 ANI X004
16 OUT M1
17 LD X005
18 OR M2
19 ANI X006
20 OUT M2
21 LD X007
22 OR M3
23 ANI X010
24 OUT M3
25 LD M8000
26 CJ P2
29 P1
30 LD X011
31 ANI X000 32 OUT M4
33 LD X012
34 AND M4
35 ANI X013
36 ANI T0
37 OUT T0 K300
40 LD X014
41 AND M4
42 ANI X013
43 ANI T1
44 OUT T1 K300
47 LDI M20
48 ANI M21
49 ANI M22
50 ANI M23
51 SET M20
52 LDP T0
54 MPS
55 AND M20
56 AND M21
57 AND M22
58 AND M23
59 CJ P2
62 MRD
63 AND M20
64 AND M21
65 AND M22
66 ANI M23
67 SET M23
68 SET M26
69 MRD
70 AND M23
71 AND M20
72 AND M21
73 ANI M22
74 SET M22
75 SET M27
76 MRD
77 AND M22
78 AND M23
79 AND M20
80 ANI M21
81 SET M21
82 SET M28
83 MRD
84 AND M21
85 AND M22
86 AND M23
87 ANI M20
88 SET M20
89 SET M29
90 MRD
91 AND M20
92 AND M21
93 AND M22 94 AND M23
95 SET M22
96 MRD
97 AND M21
98 AND M22
99 ANI M23
100 ANI M20
101 SET M23
102 MRD
103 AND M22
104 AND M23
105 ANI M20
106 ANI M21
107 SET M20
108 MRD
109 AND M23
110 AND M20
111 ANI M21
112 ANI M22
113 SET M21
114 MRD
115 AND M20
116 ANI M21
117 ANI M22
118 ANI M23
119 SET M21
120 MRD
121 AND M21
122 ANI M22
