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PLC课程设计

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湖北理工学院电气与电子信息工程学院《电气控制与PLC课程设计》报告课设名称：变频恒压供水设计专业名称：电气工程及其自动化班级： 2016级电气专升本（2）班学号： 201620210214姓名：张鸿指导教师：胡学芝、高海洲课设时间：2017年5月22日-2017年6月04日课设地点： K3-218目录1 概述 (3)2 方案选择及论证 (4)2.1 任务要求及详解 (4)2.2 设计思路 (4)2.3 PLC型号选择 (4)3 系统硬件设计 (5)3.1 系统功能及原理 (5)3.2 系统组成框图及电路图 (5)3.3 IO分配表及功能分配表 (6)3.4 硬件接线图 (8)4 系统软件设计 (10)4.1 PLC梯形图概述 (10)4.2 系统程序设计 (10)4.3 系统程序说明及流程框图 (11)5 系统调试 (12)5.1 硬件调试 (12)5.2 软件调试 (12)5.3 运行调试 (12)5.4 错误调试与修改方法 (12)6 结果分析与展望 (13)6.1 运行结果分析 (13)6.2 展望未来 (13)附录 (14)1 概述随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。

把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。

变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。

采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

2 方案选择及论证2.1 任务要求及详解对三泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：(1)生活供水时，系统低恒压值远行，消防供水时高桓压值远行。

(2)三台泵根据恒压的需要．采取“先开先停”的原则接人和退出。

(3)在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过3h，则要切换下即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长。

(4)三台泵在启动时都要有软启动功能。

(5)要有完善的报警功。

(6)对泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。

2.2 设计思路本系统是三泵生活/消防双恒压供水系统，变频恒压供水系统主要由变频器、可编程控制器、压力传感器组成。

本文研究的目标是对恒压控制技术给予提升，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，操作更加简捷，故障报警及时迅速，同时具有开放的数据传输。

该系统可以生活供水和消防供水的双用供水系统。

根据系统要求，设计出满足要求的恒压供水系统，对PLC、变频器、压力传感器进行选型，根据系统要求设计出能满足控制要求的控制电路和控制程序。

2.3 PLC型号选择本次花样喷泉控制系统选用的PLC为三菱公司的FX2N系列，型号为FX2N-48MR。

此系列的PLC体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的连接，可以增加输入/输出的点数。

本次花样喷泉系统共7个输入，9个输出。

FX2N-48MR完全可以满足要求。

3 系统硬件设计3.1 系统功能及原理恒压供水泵站一般需没多台水泵及电机，这比没单台水泵及电机节能而可靠。

配单台电机及水泵时，它们的功率必须足够的大，在用水量少时开一台大电机肯定是浪费的．电机选小了用水量大时供水会不足。

而且水泵与电机都有维修的时候，备用泉是必要的。

恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化，这就要用变频器为水泵电机供电。

这也有两种配置方案，一是为每台水泵电机配一台变频器，这当然方便，电机与变频器间不须切换，但购变频器的费用较高。

另一种方案是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换，供水运行时，一台水泵变频运行。

其余水泵工频运行，以满足不同用水量的需求。

3.2 系统组成框图及电路图图2-1为恒压供水系统构成示意图。

图中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口。

当用水量大时，水压降低：用水量小时，水压升高。

水 压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。

图3.2 恒压供水系统框图P L C送水 消防 生活变频器工频/变频切换电路1号泵 2号泵 3号泵压力罐压力传感器调节器3.3 IO分配表及功能分配表将系统所有的输入信号和输出信号统一进行编址，该系统有7个输入信号和13个输出信号，表6-1是将控制系统的输入输出信号的名称、代码及地址编号。

水位上下限信号分别为X1、X2它们在水淹没时为0，时为1名称代码地址编号输入信号手动和自动消防信号SA1 X0水池水位下限信号SLL X1水池水位上限信号SLH X2变频器报警信号SU X3消铃按钮SB9 X4试灯按钮SB10 X5远程压力表模拟量电压值Up 模拟量输入模块电流通道输出信号1#泵工频运行接触器及指示灯KM1,HL1 Y0 1#泵变频运行接触器及指示灯KM2,HL2 Y12#泵工频运行接触器及指示灯KM3,HL3 Y22#泵变频运行接触器及指示灯KM4,HL4 Y33#泵工频运行接触器及指示灯KM5,HL5 Y43#泵变频运行接触器及指示灯KM6,HL6 Y5生活消防供水转换电磁阀YV2 Y10水池水位下限报警指示灯HL7 Y11变频器故障报警指示灯HL8 Y12火警报警指示灯HL9 Y13报警电铃HA Y14变频器频率复位控制KA Y15控制变频器频率用电压信号Uf 模拟量输入模块电流通道图3.3.1 IO分配表器件地址功能器件地址功能D100 过程变量标准值T38 工频泵减泵滤波时间控制D102 压力给定值T39 工频/变频转换逻辑控制D104 PI计算值M10 故障结束脉冲信号D11 比例系数M11 泵变频启动脉冲D111 采样时间M12 减泵中间继电器D112 积分时间M13 倒泵变频启动脉冲D113 微分时间M14 复位当前变频泵运行脉冲D114 变频运行频率下限值M15 当前泵运行启动脉冲D115 生活供水变频运行上限值M16 新泵变频启动脉冲D116 消防供水变频运行上限值M20泵工频/变频转换逻辑控制D150 PI调节结果存储单元M21泵工频/变频转换逻辑控制D180 变频工作泵泵号M22 泵工频/变频转换逻辑控制D182 变频工作泵的总台数M30 故障信号汇总D184 倒泵时间存储器M31 水池水位下限故障逻辑D190 工频/变频转换逻辑控制M32水池水位下限故障消铃逻辑T33 工频/变频转换逻辑控制M33 变频器故障消铃逻辑T34 工频泵增泵滤波时间控制M34 火灾消铃逻辑图3.3.2 功能分配表3.4 硬件接线图图3.4.1 电控系统主电路R S T U V W~ M~ M~ MN L1 L2 L3KM1 KM3 KM5KM2 KM4 KM6FR1FR2 FR3QS1 QS2 QS3 QS4CIMR- P5A45P5图3.4.2电控系统主电路4 系统软件设计4.1 PLC 梯形图概述梯形图时使用的最多的图形编程语言，被称为PLC 的第一编程语言。

梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。

梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计成为编程。

PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了几点起这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部继电器等，该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常来触电接通，常闭触点断开，称这种状态时该软继电器的“1”或“ON ”状态。

如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF ”状态。

使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。

生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。

具体图见附录。

4.2 系统程序设计根据可知，PLC 上在恒压供水系统中的功能较多，由于模拟量单元及PID 调节都需要编制初始化及中断程序，本程序分可为三部分：主程序、子程序和中断程序。

系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成。

这样可节省扫描时间。

利用定时器中断功能实现PID 控制的定时采样及输出控制。

主程序的功能最多，如泵切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等都在主程序。

生活及消防双恒压的两个恒压值是采用数字方式直接在程序中设定的。

生活供水时系统设定值为满量程的70％，消防供水时系统设定值为满量程的90％。

在本系统PID 中，只是用了比例和积分控制，其回路增益和时间常数可通过工程计算初步确定，但还需要进一步调整以达到最优控制效果。

初步确定的增益和时间常数)增益：25.0=C K 采样时间s T S 2.0= 积分时间m in 30=i T程序中使用的PLC 元件及其功能如表6-2所示开始自动工作？ 手动工频工作消防供水？消防供水 程序初始化 生活供水 程序初始化 供电故障 蓄水池 水位过低？紧急停车已有一 台泵工作？ 压力不到设定值,频率达到上限？压力到设定值， 频率达到下限？NYNN NNNNYYYYY YY 将变频运行的泵从变频器上切除，并变频启动下一台泵将变频运行的泵从变频器上切除，并将上一台工频运行的泵接到变频变频启动M1泵加压泵是否过载？结束停止否？NNN4.3 系统程序说明及流程框图图4.3 系统程序说明及流程框图5 系统调试5.1 硬件调试按照I/O分配表接plc外部线路，COME端都要接+24V。

先单个测试单机转动情况，再进行系统联调。

5.2 软件调试对比梯形图，对每步进行调试。

对上述程序的仿真及调试的具体步骤如下：（1）在step7中从主程序导出111.awl程序；（2）在S7_200汉化仿真V2.0软件中导入111.awl程序；（3）从软件中选择CPU型号为cpu226；（4）在仿真软件系运行程序打开开关I0.0；（5）依次观察每个电机的仿真结果。

5.3 运行调试软件和硬件调试结束后，进行系统运行调试，按下启动按钮，系统开始工作，观察系统运行是否符合控制要求，并随时进行更正，同时随机按下停止按钮，观察系统是否能够停止。

经过不断调试和修正，本系统可达到本次课程设计的基本控制要求。

5.4 错误调试与修改方法在软件方面设置多个保护环节，时时检测系统状态，安全报警等。

硬件方面设置安全链机械保护，经多个闭合触点组成，包括紧急停车，压力超上下限开关，水位超上下限开关，电机过热保护继电器，空载保护等。

安全链多个触点均为常闭触点，其中任一触点断开，安全链即失效，系统处于停机状态。

须排除故障，系统才能进行正常工作。

6 结果分析与展望6.1 运行结果分析低峰供水时，工作一台水泵电机变频调速,用水量加大时，首台工作水泵由低速向高速调频，当工作频率达到50 Hz即水泵满负荷工作时仍不能满足用水要求时，将首台工作水泵切换至工频运转，变频调速器控制第二台水泵调频运转，同时工作2台水泵。

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plc电机顺序启动课程设计

plc电机顺序启动课程设计

plc电机顺序启动课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC电机顺序启动的基本原理和应用技能。

具体包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要了解PLC电机顺序启动的基本原理，掌握相关的基本概念和术语，如PLC、电机、顺序控制等。

2.技能目标：学生需要能够运用PLC电机顺序启动原理设计和实现简单的电机控制程序，具备实际操作能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对自动化技术的兴趣和认识，提高学生对技术的热情和积极性，培养学生的创新意识和团队协作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PLC电机顺序启动的基本原理：介绍PLC电机顺序启动的工作原理和基本概念，如PLC、电机、顺序控制等。

2.PLC电机顺序启动的设计方法：讲解PLC电机顺序启动的设计方法和步骤，包括输入输出分配、逻辑关系设计、程序编写等。

3.PLC电机顺序启动的应用案例：分析一些典型的PLC电机顺序启动应用案例，使学生能够更好地理解和应用所学知识。

4.实验操作：安排一定的实验课时，让学生亲自动手操作，进行PLC电机顺序启动的实验，提高学生的实际操作能力。

三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

具体包括以下几种：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握PLC电机顺序启动的基本原理和设计方法。

2.案例分析法：通过分析典型的PLC电机顺序启动应用案例，使学生更好地理解和应用所学知识。

3.实验法：安排实验课时，让学生亲自动手操作，进行PLC电机顺序启动的实验，提高学生的实际操作能力。

4.小组讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作精神和创新意识。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用合适的教材，如《PLC电机顺序启动设计与应用》等，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资源。

3.多媒体资料：制作多媒体课件，通过动画、图片等形式，使学生更直观地理解所学知识。

PLC课程设计

PLC课程设计

PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和结构，掌握其工作流程。

2. 学生能够掌握PLC编程语言，如LD、IL、FBD等，并能够运用这些语言进行基本的程序编写。

3. 学生能够了解PLC在工业自动化中的应用领域，掌握常见应用案例。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成PLC程序的编写和调试。

2. 学生能够运用PLC解决简单的工业控制问题，具备实际操作能力。

3. 学生能够通过小组合作，完成具有一定难度的PLC控制系统设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及工业自动化的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生具备良好的团队合作精神，提高沟通协调能力。

3. 培养学生具备安全意识，遵循工程实践中的规范操作。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，强调动手能力和实际应用。

学生特点：学生具备一定的电子、电气基础知识，对PLC技术有一定了解，但编程和实践经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其创新能力和实际操作能力。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。

二、教学内容1. PLC基础知识- PLC的定义、原理与结构- PLC的分类与性能指标- PLC在工业自动化中的应用案例2. PLC编程语言- LD（梯形图）编程方法- IL（指令列表）编程方法- FBD（功能块图）编程方法3. PLC程序设计与调试- 编程软件的使用与操作- PLC程序设计步骤与方法- PLC程序的调试与优化4. PLC控制系统设计- 系统设计原则与方法- PLC与外围设备的连接- 实际案例分析与设计5. PLC应用实例- 顺序控制- 运动控制- 过程控制教学内容安排与进度：第一周：PLC基础知识，应用案例介绍第二周：LD编程方法，IL编程方法第三周：FBD编程方法，编程软件操作第四周：PLC程序设计与调试，系统设计原则第五周：PLC控制系统设计，实际案例分析第六周：PLC应用实例，综合实践与讨论教材章节关联：本教学内容与教材第三章“PLC编程与应用”相关，涵盖该章节的主要知识点，确保学生能够掌握PLC的基本知识和应用能力。

plc计算器课程设计

plc计算器课程设计

plc计算器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基础知识，掌握其工作原理和计算器功能实现的基本方法。

2. 学生能描述PLC计算器程序的编写流程，掌握相关编程指令。

3. 学生了解并掌握PLC计算器在实际应用中的数学运算，如加、减、乘、除等。

技能目标：1. 学生能够运用PLC进行简单的数学计算，编写并调试计算器程序。

2. 学生通过PLC计算器的设计与实现，培养解决问题的能力和逻辑思维能力。

3. 学生掌握使用PLC编程软件进行程序设计，提高动手实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在课程中培养对自动化技术及PLC的兴趣，激发探究精神。

2. 学生通过团队协作完成PLC计算器的设计与实现，培养沟通与合作能力。

3. 学生在学习过程中树立正确的价值观，认识到科技发展对社会进步的重要性。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，使学生在实践中掌握PLC计算器的原理和应用。

学生特点：学生具备一定的电子技术和计算机编程基础，对新技术有强烈的好奇心，喜欢动手实践。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过小组合作、自主探究等方式，达到课程目标，培养具备实际操作能力的PLC技术人才。

教学过程中，关注学生个体差异，因材施教，确保每个学生都能掌握课程内容。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. PLC基础知识：介绍PLC的发展历程、结构组成、工作原理等，使学生了解PLC的基本概念。

2. PLC编程指令：讲解PLC编程中的基本指令，如逻辑运算、定时器、计数器等，为编写计算器程序打下基础。

3. PLC计算器程序设计：详细讲解计算器程序的编写流程，包括输入、处理、输出等环节，以及相关编程技巧。

4. PLC计算器实际应用：结合实际案例，介绍PLC计算器在工业控制、智能家居等领域的应用。

5. 教学实践：安排学生分组进行PLC计算器的设计与实现，培养学生的动手能力和团队协作精神。

plc简单课程设计

plc简单课程设计

plc简单课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、工作原理和结构组成。

2. 学生能掌握PLC编程的基本指令，如逻辑运算、定时器和计数器等。

3. 学生了解PLC在工业自动化中的应用领域，如顺序控制、过程控制和运动控制等。

技能目标：1. 学生能运用PLC编程软件进行简单程序的编写、调试和运行。

2. 学生能分析并解决简单的PLC控制系统问题，具备一定的故障排查能力。

3. 学生能通过小组合作，完成一个简单的PLC控制系统设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术的兴趣，激发学生探索工业自动化的热情。

2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与协作能力。

3. 培养学生的创新精神和实践能力，使其认识到PLC技术在现实生活中的应用价值。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学与实际操作，使学生掌握PLC技术的基本知识和技能。

学生特点：学生具备一定的电工电子基础知识，对PLC技术有一定的好奇心，动手操作能力较强。

教学要求：教师需结合课本内容，采用讲授、示范、实践等教学方法，引导学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

同时，关注学生的学习进度，确保课程目标的实现。

通过对课程目标的分解，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. PLC概述- PLC的定义、发展历程和分类- PLC的工作原理、结构和功能2. PLC编程基础- 编程语言：指令表、梯形图、功能块图等- 基本指令：逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等- 编程软件的使用：安装、操作界面、编程与仿真3. PLC控制系统设计- 设计原则和步骤- 顺序控制设计：起保停电路、选择电路、并行电路等- 应用实例分析：交通灯控制系统、电梯控制系统等4. PLC控制系统调试与维护- 调试方法与步骤- 常见故障分析与排查- 维护与保养措施5. PLC在工业自动化中的应用- 应用领域：顺序控制、过程控制、运动控制等- 实际案例分析：生产线控制、仓储物流控制等教学内容安排与进度：第一周：PLC概述、工作原理与结构第二周：PLC编程基础、基本指令学习第三周：编程软件的使用、简单程序编写与调试第四周：PLC控制系统设计、应用实例分析第五周：PLC控制系统调试与维护、故障排查第六周：PLC在工业自动化中的应用、实际案例分析教学内容与课本关联性：以上教学内容紧密结合课本，按照教材章节顺序进行组织，旨在确保学生掌握PLC技术的基本知识和应用能力。