基于PLC泳池除湿机控制系统设计

1 基于PLC温度与湿度控制系统的设计

摘要：

可编程控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。

本论文主要讲述了基于西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）为主要控制元件，实现对环境温度和湿度的实时检测和显示。传感器部分采用集成温度和湿度传感器，集成传感器具有功能强、精度高、响应速度快、体积小、微功耗、价格低、适合远距离传输信号等特点。集成传感器的外围电路简单，具有较高的性价比。经过选择集成温度传感器采用电压输出式单片精密集成温度传感器LM35系列产品；集成湿度传感器选择线性电压输出式集成湿度传感器

HM1500，它的主要特点是采用恒压供电、内置放大电路、能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号、响应速度快、重复性好、抗污染能力强。显示部分采用LED七段码进行显示，能够显示当时环境的温度和湿度，并能实现当环境的温湿度超过一定范围时进行报警的功能。

关键词：PLC 温度传感器 湿度传感器 LED显示装

2 目 录

摘要 …………………………………………………2

目录 …………………………………………………3

第一章 引言………………………………………5

1.1 课题的背景和意义………………………………5

第二章 系统简介及方案论证………………………5

2.1 系统设计主要技术指标和参数………………5

2.2 设计方案的论证………………………………5

第三章 可编程控制器概述………………………7

3.1 PLC的系统组成和工作原理…………………7

3.1.1 PLC的组成结构……………………………7

3.1.2 PLC的扫描工作原理………………………8

3.2 PLC的发展趋势………………………………8

基于PLC水箱液位控制系统毕业设计

水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。

本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。

首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。

其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。

此外，本系统还将具备一定的保护功能。当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。

为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。 最后，本设计将进行系统的仿真和调试。通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。

通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。

游泳池系统除湿方案

泳池水面积300㎡，水体体积约360m3，室内空间容积约3690m3，水温设定为26℃，室内空气温度设定为27℃，相对湿度设定为65%。

2.计算公式：Q=ρ×V×ΔT×Cp

其中，Q为泳池水加热量，ρ为水的密度，取1000kg/m3；V为水体积，取360m3；ΔT为水温与室内空气温度差，取1℃；Cp为水的比热容，取4.18kJ/(kg·℃)。

则泳池水加热量Q=ρ×V×ΔT×Cp=1000×360×1×4.18=1,514,880kJ。

3.热泵系统设计

本工程选用堃霖KHAH系列热泵系统，该系列热泵系统采用环保制冷剂R410A，具有高效、低噪音、环保等优点。该热泵系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成，通过循环工作原理将低温低压的制冷剂吸入压缩机压缩，产生高温高压的制冷剂气体，然后将制冷剂气体冷凝成液体，释放出大量热量，用于加热泳池水。

热泵系统选型计算 1.计算依据：泳池水加热量为1,514,880kJ，热泵系统COP为4.5，环境温度为30℃，水温设定为26℃。

2.计算公式：Q=1/COP×P

其中，Q为热泵系统输出热量，P为热泵系统输入电功率。

则热泵系统输入电功率P=Q×COP=1,514,880/(4.5×1000)=336.42kW。

3.热泵系统选型：选用堃霖KHAH-380D型号热泵系统，该系统额定制冷量为380kW，额定加热量为418kW，输入电功率为93.8kW，满足本工程需求。

四）室内空气处理系统设计

1.室内空气处理系统主要包括新风系统、排风系统、空气净化系统、空气调节系统等。

2.新风系统：根据换气次数2-4次/小时（新风比35%）的要求，本工程设计新风量为3690m3/h，采用新风处理箱和新风机组进行处理和送风。

3.排风系统：根据换气次数2-4次/小时的要求，本工程设计排风量为3690m3/h，采用排风机组进行排风。

4.空气净化系统：为保证室内空气质量，本工程设计空气净化系统，采用高效过滤器和紫外线杀菌灯进行空气净化处理。 5.空气调节系统：根据室内空气温度和相对湿度要求，本工程采用空气调节系统进行空气温湿度调节，采用堃霖KHAH系列热泵系统提供制冷和制热功能，同时配合空气处理系统进行空气净化和新风处理。

智能制造

Digital Space P.213PLC水电站排水电气控制系统设计于涛铭 陈玉玲 沈阳工学院信息与控制学院摘要：此文为供水压力PLC控制系统设计，采用西门子S7-300PLC其中的CPU314-2DP，其中包含24路数字量输入、16路数字量输出、5路模拟量输入、2路模拟量输出，外加一个ABB变频器，2个水泵进行供水控制。关键词：S7-300PLC CPU314-2DP ABB变频器1 前言对排水电气控制系统进行硬件设计，包括选用PLC型号，设计主电路，控制电路和PLC接线，分配输入输出进行系统设计。对PLC内部地址定义，进行硬件组态设计。2 设计方案系统由水位信号自动启动和停止主用泵和备用泵，维持集水井水位在规定的范围内；(1)系统由PLC和变频器控制两台水泵组成，系统正常情况下，一台为主用泵，一台为备用泵，电机运行时应有指示。(2)系统由变频器控制，当主用泵启动条件满足时，由变频器控制按斜坡启动主用泵，当备用泵启动条件满足要求时将主用泵投给工频恒速运行，备用泵再由变频器带的完成按斜坡启动，两台泵均采用自由停车。(3) 当备用泵投入时，应同时发出报警信号(光报警)。(4)按电动机功率10kW设计主回路。(5)系统有过高水位(备用泵启动水位)、主用泵启动水位、水泵停止水位触点信号输入PLC。整个系统由二台水泵，一台变频调速器，一台PLC和三个电极水位传感器及若 干辅助部件构成。启动和停止按钮接PLC的输入，用于自动启动和停止系统。急停开关接PLC的输入，用于有紧急情况，按下急停，停止所有输出。消声按钮接PLC的输入，用于按下停止声音报警。泵1自动手动为选择开关，用于选择泵1自动手动模式，为ON选择手动模式，为OFF选择自动模式。泵1主用备用用于选择泵1主备用，为ON选择泵1主用泵，为OFF选择泵1备用泵。泵1启动按钮用于选择泵1为手动模式时，手动启动泵1。泵1停止按钮用于选择泵1为手动模式时，手动停止泵1。泵2控制跟泵1类似，都有自动手动选择，主备用选择，和泵2启动和停止按钮。泵1故障反馈，泵2故障反馈,变频器故障信号接PLC的输入，用于进行故障报警，停止相应的系统。水位过高，启动主泵水位，停止水位，接PLC的输入，用于启动停止泵，启动一台还是2台泵运行。PLC输出接变频器启动，用于启动变频器。PLC输出接泵1变频器启动接触器，用于启动泵1变频运行。PLC输出接泵1工频器启动接触器，用于启动泵1 I频运行。PLC输出接泵2变频器启动接触器，用于启动泵2变频运行。PLC输出接泵2工频器启动接触器，用于启动泵2工频运行。PLC输出接泵1过载指示灯，泵2过载指示灯，变频器故障指示灯，总故障指示灯，用于状态显示。PLC输出接报警，用于声音报警提示。3 硬件设备3.1 PLC选择对此系统进行分析共使用了18路数字星输入，10路数字量输出,没有使用模拟星输入和模拟量输出，系统为小型自动化应用。西门子的S7-300 PLC是高性能的中型PLC,其中的S7-314C,性能如下：48 KB工作内存；0.1 ms/1000条指令；DI24/D016；集成有AI5/AO2；4路脉冲输出(2.5 kHz)；4通道计数与测星增星型编码器24 V (60 kHz);集成有定位功能；多排最多可组态31个模块；用于直接数据交换的发送和接收功能；恒定总线循环时间；固化程序V1.0，,可以满足本次控制要求。3.2主电路设计主电路中电源采用3相5线，380V交流电经L1，L2，L3，N，PE供设备使用。L1, L2,L3是三相火线，N是零线，PE是接地线。QA01是总断路器，可以通断整台设备电源。QA02是变频器断路器,起到通断变频器电源作用。VFD1是变频器，驱动水泵1，2变频抽水，变频器输出经QA11, FR1接MA1,控制泵1变频运行;经QA13，FR2接MA2, 控制泵2变频运行。PLC输出的变频器控制信号KF1,接变频器的端子14、15，用于启动变频器，PLC控制KF1线圈得电，KF1常开触点闭合，接通变频器的端子8、12和14、 15, 启动变频器。24V接变频器故障端子17,经变频器内部，经端子19接PLC的I1.6， 用于变频故障反馈。MA1是水泵1电机，驱动水泵1抽水。QA11是水泵1电机变频启动接触器，接变频器VF1的U,V,W, 用于泵1变频运行。QA03是水泵1电机工频断路器，QA12是水泵1电机工频接触器，FR1是水泵1电机过载保护热继电器，起到保护电机作用，防止长时间过载运行烧毁电机作用。同样的，MA2是泵2电机， QA13是水泵2电机变频接触器，QA04是水泵2电机工频断路器，QA14是水泵2电机工频接触器，FR2是水泵2电机过载热保护。3.3 控制电路设计控制电路如图1所示。外部220V交流电经L1， N供控制电路使用。QA05是控制电路断路器。DY1是开关电源，将交流220V变成24V供PL C的数字量输入和输出，PLC的模拟量输入和输出使用。PG1是电源指示灯，灯亮表示有电。 图1 控制电路4调试4.1 硬件配置总的硬件配置为插入S7-300机架， 然后插入电源PS3075A，插入CPU314-2DP，双击DI24/DO16，更改地址为数字量输入开始地址为0，数字量输出开始地址为0。4.2 PLC程序设计OB1是主程序，循环执行。开始是自动运行程序控制。然后是启动-台泵，二台泵运行条件判断程序。然后是选择主用备用错误判断程序。然后是泵1变频，泵1工频，泵2变频，泵2工频控制程序。然后是各故障指示输出程序，声音报警和消声程序。详细的程序如图2所示： 图2 PLC程序设计5 结束语通过本次设计，采用西]子的S7-300 PLC为控制核心，外加ABB变频器，2台泵，实现一拖二恒压水电站集水井排水。通过检测高水位，启动主泵水位，停止水位，根据水位情况控制泵启动和停止，1台或者2台运行，或者都停止。通过分析控制要求，进行了总体设计,进行了硬件设计，软件设计。参考文献[1]王永华.《现代电气控制及PLC应用技术》.北京航空航天大学出版社[2]严盈富.《监控组态软件与PLC入门》.人民邮电出版社作者简介于涛铭 1997年12月出生，男 汉族 沈阳工学院 学生。陈玉玲（通讯作者） 1981年出生，女 汉族 辽宁凌源人 沈阳工学院信息与控制学院 讲师硕士 研究方向，图像处理。