1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師（簽名）： 一、 課程設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC的高層建筑給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、本次課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)達(dá)到的目的本課程的課程設(shè)計(jì)實(shí)際是建筑電氣與智能化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、電器控制及PLC應(yīng)用等課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其主要目的是：1進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)理論知識(shí)的理解和對(duì)這些理論的實(shí)際應(yīng)用能力；2PLC可編程序控制器廣泛地應(yīng)用于建筑設(shè)備的自動(dòng)控制領(lǐng)域, 使得建筑設(shè)備自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率得到極大的提高，通過PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的分

2、析和解決能力；3培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)要求,編制相應(yīng)的控制程序,再在設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試和檢驗(yàn)的能力, 由于整個(gè)過程相當(dāng)于在工程現(xiàn)場(chǎng)完成一個(gè)小型的工程項(xiàng)目,這對(duì)于加深理解建筑設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的理論,熟練掌握可編程序控制器的使用和操作方法,加快學(xué)習(xí)梯形圖語言的速度,以及建立建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)概念、積累工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)動(dòng)手能力等方面都有較大的幫助；4培養(yǎng)查閱圖書資料、工具書的能力，培養(yǎng)分析問題、解決問題的獨(dú)立工作能力，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理、編寫設(shè)計(jì)說明書和技術(shù)總結(jié)報(bào)告。三、本次課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求等） 1掌握高層建筑給水系統(tǒng)的運(yùn)行原理。根據(jù)高層建筑

3、給水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的要求，制定合理的監(jiān)控方案。2. 掌握PLC工作原理、編程、調(diào)試方法及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及在生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用技術(shù)。3正確確定I/O點(diǎn)數(shù)，合理選用PLC控制器,編寫梯形圖程序。 4. 繪制有關(guān)圖紙： 高層建筑給水系統(tǒng)的監(jiān)控原理圖 5. 用組態(tài)王設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控界面，并與plc通訊。6. 掌握建立計(jì)算機(jī)控制技術(shù)系統(tǒng)的方法，按系統(tǒng)要求組成系統(tǒng)，進(jìn)行調(diào)試以滿足給定要求或模擬運(yùn)行。7.書寫課程設(shè)計(jì)論文一份（30005000字），繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，提供程序梯形圖。具體要求如下針對(duì)給定的控制對(duì)象（見附圖低區(qū)和高區(qū)水泵均為恒速泵），制定其監(jiān)控原理，正確確定I/O點(diǎn)數(shù)，合理選用PLC控制器,

4、編寫梯形圖程序。按照高層建筑給水系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行要求，對(duì)其進(jìn)行控制，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控界面，并與plc通訊，對(duì)其進(jìn)行控制。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)： 1 電氣控制與PLC應(yīng)用，何波，中國電力出版社2 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)， 潘新民，王燕芳， 高等教育出版社3 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，王可崇，人民交通出版社4 建筑電氣控制技術(shù)，馬小軍，機(jī)械工業(yè)出版社5 電氣工程師設(shè)計(jì)手冊(cè)五、審核批準(zhǔn)意見教研室主任（簽字） 專心-專注-專業(yè)某高層建筑給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基于PLC的高層建筑給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)：智能0901 姓名：李兵 指導(dǎo)老師：閆秀英摘要隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平

5、的不斷提高，城市中各類小區(qū)的建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求，小區(qū)的供水系統(tǒng)是其中的一個(gè)重要方面。本論文是針對(duì)供水要求設(shè)計(jì)的基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)由PLC、四臺(tái)水泵(兩個(gè)恒速水泵給高區(qū)供水，兩個(gè)恒速水泵給低區(qū)供水)、壓力傳感器等組成，系統(tǒng)工作時(shí)分手動(dòng)操作和自動(dòng)操作，自動(dòng)操作時(shí)首先由傳感器把信號(hào)傳給PLC，再由PLC根據(jù)水壓的高低信號(hào)分析控制四臺(tái)水泵的工作狀態(tài)；手動(dòng)操作時(shí)，可以通過各個(gè)水泵的啟動(dòng)停止按鈕獨(dú)立的工作。本設(shè)計(jì)是基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)，通過調(diào)試表明本系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求并有很好的使用價(jià)值。關(guān)鍵詞：高層供水，水池報(bào)警，水網(wǎng)供水目錄1 概述1.1 課

6、題背景及意義我們都知道，水是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在建設(shè)節(jié)約型時(shí)代特征的前提下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低，而隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。高層供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到住戶的正常工作和生活。本系統(tǒng)就是在這種背景下設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)是基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：（1）：供水系統(tǒng)分高區(qū)和低區(qū)，每個(gè)區(qū)個(gè)兩臺(tái)泵，以下以低

7、區(qū)供水為例。供水管道安裝壓力檢測(cè)開關(guān)K1，K2和K3。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。（2）：系統(tǒng)分手動(dòng)工作和自動(dòng)工作兩種狀態(tài)，自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接通，此時(shí)關(guān)閉兩臺(tái)泵；當(dāng)用水量曾多時(shí)，K2接通，此時(shí)壓力正常，設(shè)1臺(tái)水泵工作，要求未曾工作過的水泵投入運(yùn)行，同時(shí)每個(gè)三十分鐘換一次泵；當(dāng)用水量繼續(xù)增加，水壓下降，K1接通時(shí)，此時(shí)兩臺(tái)水泵同時(shí)工作。；手動(dòng)工作時(shí)，要求4臺(tái)水泵可分別獨(dú)立操作（分設(shè)起動(dòng)和停止開關(guān)）。（3）：并設(shè)有“自動(dòng)/手動(dòng)”切換開關(guān)（ON手動(dòng)，OFF自動(dòng)），另設(shè)自動(dòng)運(yùn)行控制開關(guān)（ON自動(dòng)運(yùn)行，OFF自動(dòng)運(yùn)行停止）。各水泵工作時(shí)，

8、均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。1.2 PLC供水方面的發(fā)展PLC在物業(yè)供水方面也得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水。這些傳統(tǒng)的供水方式或多或少都存在各自的缺點(diǎn)和不足，比如：恒速泵加壓供水方式無法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力做出及時(shí)的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作、水塔高位水箱供水基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng)電流大、綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，在這種情況下人們想到了基于PLC的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)外基于PLC的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)比較多，并且有些技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟

9、，從簡(jiǎn)單的基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)到基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中后者的變頻技術(shù)是現(xiàn)在研究的核心，變頻技術(shù)是在電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本文的基于PLC的物業(yè)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于恒壓供水，由于PLC的可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)相比本系統(tǒng)有很大的實(shí)用價(jià)值。如圖1-1所示：圖1-1 供水系統(tǒng)效果圖2 PLC設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)基于西門子s7-200PLC。西門子公司具有品種非常豐富的PLC產(chǎn)品。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC，S7-200屬于小型PLC，在1998年升級(jí)為第二代產(chǎn)品，2004年升級(jí)為第三代產(chǎn)品

10、，其特點(diǎn)如下6：(1) 功能強(qiáng)大。S7-200有5種CPU模塊，最多可擴(kuò)展7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O，最多有30多KB的程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；(2) 先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件；(3) 靈活方便的尋址方法；(4) 強(qiáng)大的通信功能和品種豐富的配套人機(jī)界面；(5) 有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格；(6) 完善的網(wǎng)上技術(shù)支持等。2.1 硬件設(shè)計(jì)2.1.1 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求可得出主電路圖如圖2-1：圖2-1 系統(tǒng)主電路2.1.2 系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)確定本設(shè)計(jì)的控制部分由PLC完成，由于本系統(tǒng)控制分手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)水泵分別有啟動(dòng)和

11、停止開關(guān)輸入，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要有自動(dòng)運(yùn)行/停止開關(guān)輸入，水壓判斷開關(guān)以及保護(hù)輸入等，還有四個(gè)水泵輸出。系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)原理圖如圖2-2：圖2-2 系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)原理圖PLC的I/O地址分配表如圖2-3：輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)I0.0水池高位報(bào)警Q0.0水池供水泵I0.1水池低位報(bào)警Q0.1系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行指示燈I0.2低區(qū)低水壓Q0.2低區(qū)水泵1I0.3低區(qū)中水壓Q0.3低區(qū)水泵2I0.4低區(qū)高水壓Q0.4高區(qū)水泵1I0.5低區(qū)水流開關(guān)1Q0.5高區(qū)水泵2I0.6低區(qū)水流開關(guān)2Q0.6低位故障報(bào)警I0.7供水水流開關(guān)Q0.7高位故障報(bào)警I1.0高區(qū)低水壓I1.1高區(qū)中水壓I1.2高區(qū)高水壓I1.3

12、高區(qū)水流開關(guān)1I1.4高區(qū)水流開關(guān)2I1.5自動(dòng)運(yùn)行開I1.6自動(dòng)運(yùn)行關(guān)圖2-3 PLC的I/O地址分配圖2.1.3 供水系統(tǒng)的元件選擇本系統(tǒng)主要用到的元器件有：可編程序控制器PLC，水泵，以及繼電器，接觸器等。PLC選用的是s7-200,四臺(tái)水泵選用根據(jù)具體要求選用。2.2 軟件設(shè)計(jì)2.2.1 系統(tǒng)流程圖由于該系統(tǒng)即可以手動(dòng)運(yùn)行又可以自動(dòng)運(yùn)行，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分兩部分，一部分是手動(dòng)模塊，一部分是自動(dòng)模塊。系統(tǒng)的總流程圖如圖2-4所示：圖2-4 系統(tǒng)流程圖該流程圖主要介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，其中的具體細(xì)節(jié)沒有在流程圖中給出，詳細(xì)介紹將會(huì)在后面的程序分析中介紹。2.2.2 程序梯形圖2.2.3

13、 程序分析本系統(tǒng)主要分為手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩部分,由于實(shí)驗(yàn)I/O點(diǎn)數(shù)限制，這里僅編寫了自動(dòng)運(yùn)行過程。自動(dòng)模塊：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行是，系統(tǒng)等待信號(hào)輸入，開始檢測(cè)水管水壓，當(dāng)用水量少，水壓力增高，K3接通，此時(shí)關(guān)閉兩臺(tái)泵；當(dāng)用水量曾多時(shí)，K2接通，此時(shí)壓力正常，1臺(tái)水泵工作，同時(shí)每個(gè)三個(gè)小時(shí)換一次泵，由于時(shí)間繼電器無法作到三個(gè)小時(shí)的延時(shí)，所以用計(jì)數(shù)器增加時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間；當(dāng)用水量繼續(xù)增加，水壓下降，K1接通時(shí)，此時(shí)兩臺(tái)水泵同時(shí)工作。水池這邊則用液位傳感器，測(cè)量水池的液位，當(dāng)水池水位到達(dá)低位報(bào)警時(shí)，供水泵打開；當(dāng)水池水位達(dá)到高位報(bào)警時(shí)關(guān)供水泵，我本想在加一高高位報(bào)警，當(dāng)水位到達(dá)高高為時(shí)，供水泵可

14、能出現(xiàn)故障，無法關(guān)閉，此時(shí)關(guān)閉電動(dòng)蝶閥，讓水池水位不會(huì)繼續(xù)增加，防止水溢出，但由于時(shí)間緊迫，最后沒有加上去。另外還有消火栓泵停泵水位也應(yīng)作為輸入量，但由于設(shè)計(jì)中表現(xiàn)不明顯，故沒有設(shè)計(jì)。2.3 組態(tài)王工作原理組態(tài)王與現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備直接進(jìn)行通訊。如圖2-3-1所示圖2-5 組態(tài)王與設(shè)備通信I/0設(shè)備的輸入提供現(xiàn)場(chǎng)的信息,例如泵的故障狀態(tài)、水管水壓、水池水位等等。I/O設(shè)備的輸出通常用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制,例如泵的啟停、改變泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、控制閥門和指示燈等等。有些I/O設(shè)備(例如PLC),其本身的程序完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制,程序根據(jù)輸入決定各輸出的值。輸入輸出的數(shù)值存放在I/O設(shè)備的寄存器中,寄存器通過其地址

15、進(jìn)行引用。大多數(shù)I/O設(shè)備提供與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的通訊端口或數(shù)據(jù)通道,組態(tài)王通過這些通訊通道讀寫I/0設(shè)備的寄存器,采集到的數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的監(jiān)控。不需要讀寫I/O設(shè)備的寄存器,組態(tài)王提供了一種數(shù)據(jù)定義方法,定義了I/O變量后,可直接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢(shì)分析、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)警顯示。2.3.1組態(tài)王與PLC連接將PLC端口與PC機(jī)端口通過PPI通信線纜連接，在組態(tài)王設(shè)備定義里定義設(shè)備為PLC西門子S7-200系列PPI。如下圖2-6：圖2-6 組態(tài)王I/O設(shè)備定義2.3.2變量定義分別定義設(shè)定水壓，液位為 I/O離散、內(nèi)存整數(shù)、，如下圖2-7：圖2-7 組態(tài)王變量定義2.

16、3.3構(gòu)建組態(tài)畫面本次設(shè)計(jì)的高層供水系統(tǒng)主要水池蓄水系統(tǒng)和啟動(dòng)泵臺(tái)數(shù)控制系統(tǒng)，故虛構(gòu)建的組態(tài)畫面由高區(qū)供水系統(tǒng)、低區(qū)供水系統(tǒng)、水池供水系統(tǒng)組成。各組態(tài)畫面效果圖如圖2-8：圖2-8高層供水及水池蓄水系統(tǒng)圖2.3.4用戶權(quán)限設(shè)置在開發(fā)系統(tǒng)里可以對(duì)工程進(jìn)行加密，打開工程時(shí)只有輸入密碼正確時(shí)才能進(jìn)入該工程的開發(fā)系統(tǒng)。對(duì)畫面上的圖形對(duì)象設(shè)置訪問權(quán)限，同時(shí)給操作者分配訪問優(yōu)先級(jí)和安全區(qū)，運(yùn)行時(shí)當(dāng)操作者的優(yōu)先級(jí)小于對(duì)象的訪問優(yōu)先級(jí)或不在對(duì)象的訪問安全區(qū)內(nèi)時(shí)，該對(duì)象為不可訪問。為保護(hù)系統(tǒng)安全，本系統(tǒng)設(shè)置了工程密碼和系統(tǒng)管理員用戶、登錄密碼，對(duì)重要參數(shù)設(shè)置了優(yōu)先級(jí)和安全區(qū)，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。2.3.5 設(shè)計(jì)成

17、果此次設(shè)計(jì)以高層供水為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了供水泵的在自動(dòng)模式、手動(dòng)模式下的啟動(dòng)和停止，在系統(tǒng)報(bào)警后能自動(dòng)停止運(yùn)行對(duì)應(yīng)設(shè)備并發(fā)出報(bào)警。組態(tài)畫面能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目的并提供了友好的人機(jī)畫面。城市水網(wǎng)供水，系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行條件下，當(dāng)水池水位下降到低水位報(bào)警時(shí)，供水泵自動(dòng)開啟，給水池供水，當(dāng)水池水位上升到高位報(bào)警時(shí)，供水泵自動(dòng)關(guān)閉。高層用戶用水，系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行條件下，以低區(qū)供水為例，當(dāng)水管內(nèi)水壓位高壓時(shí)，兩個(gè)低區(qū)水泵都關(guān)閉，當(dāng)用水量增多，水管內(nèi)水壓下降，水壓位中水壓，此時(shí)開一個(gè)泵，然后計(jì)時(shí)，每隔三個(gè)小時(shí)切換一次泵，使兩個(gè)泵交換運(yùn)行。當(dāng)用水量繼續(xù)增多，水管內(nèi)水壓為低水壓說，此時(shí)兩個(gè)泵全開以滿足用戶需求。3 結(jié)論水泵

18、直接給水系統(tǒng) 無論是用高位水箱的，還是氣壓水箱的，均為設(shè)有水箱裝置的系統(tǒng)。設(shè)水箱的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)儲(chǔ)一定水量，供水直接可靠，尤其對(duì)消防系統(tǒng)是必要的，缺點(diǎn)是耗費(fèi)動(dòng)力，影響水質(zhì)。水泵直接供水，最簡(jiǎn)單的方法可采用改變運(yùn)行水泵的臺(tái)數(shù)供水系統(tǒng)，即根據(jù)水泵的出水量與啟動(dòng)泵臺(tái)數(shù)成正比關(guān)系的特性，調(diào)整水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)而滿足用水量的變化，同時(shí)也可以節(jié)省動(dòng)力。通過這次PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們對(duì)plc梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。同時(shí)組態(tài)王的學(xué)習(xí)讓我們有多掌握了一些知識(shí)，可以實(shí)現(xiàn)模擬控制，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，從而有利于實(shí)際生產(chǎn)中去。記得我第一次看到這個(gè)題目的時(shí)候，我都快暈了，我想這么難的題目，我們?cè)趺纯赡茏龀鰜恚M