PLC课程设计(论文)-抽水泵的PLC控制系统设计(图纸) .doc
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1、第1章 抽水泵的设计方案1.1、设计任务说明本次设计是为说明PLC在工业自动化控制过程中的应用和地位。采用PLC进行监测和控制水泵来控制向水塔供水,满足用户的需要。设计要求:1. 如液位传感器SQ4检测到地上蓄水池有水,并且SQ2检测到水塔未满水位时,抽水水泵电动机运行抽水至水塔。2. 若SQ4检测蓄水池无关,电动机停止运行,同时指指示灯亮。3. 若SQ3检测到水塔水位低于下限,水塔无水指示灯亮。4. 若SQ2检测到水塔满水位,电动机停止工作。5. 发生停电,恢复供电时,抽水泵自动控制系统能继续工作。水位控制SQ3SQ4蓄水池电动机SQ1SQ2 图1-1 抽水实物图设计任务:1. 根据以上题意
2、要求,试采用PLC进行控制,并设计控制程序,。2. 若增加一台变频器,两台抽水泵电动机。试设计恒压变频供水PLC控制系统。3. 有特定的信号指示灯指示状态。4. 要具有必要的电气保护和互锁关联1.2、设计方案 PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。现用PLC进行抽水泵的设计,水池和水塔的各水位通过传感器的检测,用来向提供控制信号,接着由PLC进行控制;还有电动机的故障检测装置,用来切换电动机。第2章 抽水泵的PLC控制系统原理2.1、抽水泵的PLC控制系统框图 从上面的设计要求和任务和PLC 运行的工作环境分析,此抽水泵PLC控制系统可以分成由交流接触器和电动机构成的
3、主电路,还有以PLC为核心的智能控制系统,以及为PLC提供电源的电源模块;再加上检测模块 图.抽水泵的PLC控制系统框图2.2、抽水泵PLC的控制原理从老师给我们的设计任务书中分析,本次课程设计要解决的几个问题有: (1)、水塔水位的检测。水塔水位的检测是本次本次课程设计硬件电路的关键,检测电路的准确和稳定是次控制系统的质量。水塔水位检测有三个位置:一、水塔底部水位监测点;二、水塔低水位检测点,它是启动供水电动机的触发信号;三、水塔的高水位检测,它是检测水塔里水是否已经装满,如若没有满,供水电动机继续供水,如若满了,它是停止供水电动机的信号。 (2)、水池水位的检测。它是检测水池是否有水,如果
4、有水,当水塔缺水是允许电动机给水塔供水;如果水池无水则不允许电动机向水塔供水,并发出警报。 (3)、整个电路的保护,每台电动机都有过载保护,和短路保护。第3章 PLC的选型及特点介绍3.1、PLC的选型3.1.1、PLC型号的选择国内外生产的可编程控制器,都没有统一的产品型号,在设计之前要先了解选用的产品的型号说明、技术性能和规格标准,本设计中我们选择了比较熟悉的日本三菱公司FX2N系列的FX2N-48MR型号的产品。本设计我采用PLC的型号为日本三菱公司的FX系列FX2N-48MR,特点为编程步数为8000步,I/O总数为48,每条指令的执行时间为12s。输入点数为24个,对应的输入继电器地
5、址编号为X000X027,每八点为一组;输出点数为24个,对应的地址编号为Y000Y027;辅助继电器为524点( M50010523),主从M800M899,从主 M900M999;状态继电器为500点(S0S499),初始用S0S9,返回原点用S10S19;定时器为46点 10s(T200T245)定时范围:0327.67s;计数器为32位可逆,20点(C200C219),计数范围:-2147483648 +2147483648。FX系列PLC输入特性表如表3-1:项目DC输入AC输入品种FX0,FXON, FX2,FX2CFXON,FX2C (X10以内)FX2输入信号电压DC24V10
6、%AC100V-120V10%50/60Hz输入信号电流7mA/DC24V5mA/DC24V6.2Ma/DC110V60Hz输入ON电流4.5mA以上3.5mA以上3.8m以上A输入OFF电流1.5mA以下1mA以下1.7mA以下输入响应时间约100ms但FX0的X0-X7,0-15ms约30ms不可高速输入输入信号形式无电压接点或NPN集电极 开路输出晶体管AC电压3.1.2、三菱FX2N系列PLC的主要特点超小型可编程序控制器与FX2系列相比,面积、容积小50%。高速大容量a.超高速程式处理:0.08S/基本指令b.大容量存储器,内附8k步RAM(RUN过程中可更改程序):最大可达16k。
7、c.可选择性:可使用RAM(8k),EPROM(8k),E2PROM(4k,8k,16k)或带实时时针的存储器卡盒。多种功能表3-2 多种功能说明指令的种类指令数备注基本指令27种继电器顺控、逻辑指令步进指令2种SFC程序用指令应用指令128种,2984种数据的传送、比较和四则运算等 丰富的软件表3-3 软件说明辅助继电器3072点状态继电器1000点定时器256点计数器(一般)(高速)235点1相6点,亦可2相2点数据寄存器(通用)(变址用)235点(可设定至7000点文件寄存器)16点跳步指令中断指令128点15点表内附高速计数器,新增多种编程指令功能扩展FX2N-48MR可选择不同种类的
8、通信或电位器模块扩展模块兼容FX2N可选用FX2N及FX0N的扩展模块及特殊扩展模块。3.2 PLC内部模块介绍多品种PL在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300C产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC,本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介,以期对各位网友有所帮助。3.2.1、PLC的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大
9、量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称ProgrammableController(PC)。个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算
10、操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性
11、高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。PLC的构成从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。3.2.2、CPU的构成 CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊
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