水電站集水井射流泵排水plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(文件)
【正文】 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 7 圖 22 電氣連線圖 PLC I/O 點(diǎn)分配 控制系統(tǒng) I/0 數(shù)量 通過(guò)分析控制任務(wù)，共需要 13個(gè)數(shù)字量輸入和 8個(gè)數(shù)字量輸出， CPU 型號(hào)可以選擇S7300PLC 的 CPU312（本機(jī)上有 16個(gè)數(shù)字量輸入和 16個(gè)數(shù)字量輸出）。 圖 21 I/O口接線圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 9 硬件選型 PLC 機(jī)型選擇 機(jī)型選擇的基本原則 是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。 3．機(jī)型統(tǒng)一 PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。一個(gè)大型企業(yè)選用 PLC 時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 10 4．是否在線編程 PLC 的特點(diǎn)之一是使用靈活。 5． PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。 PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。?jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常 I/O 點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的 10%～ 15%考慮備用量。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而 PLC 的 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 1．確定 I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。 3．選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與 PLC 輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選 擇電平的高低。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。但繼電器有觸 點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交／直流負(fù)載。二是輸出電流的選擇。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的 驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。 4．如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； 1） 列出將來(lái)要擴(kuò)展的 I/O 模塊所需的背板電流； 2） 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。PLC 的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu) 、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 14 PLC 控制的相關(guān)流程圖 控制流程圖 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的 過(guò)程為：按下 電源 開(kāi)關(guān) ，輪換方式若為自動(dòng)輪換—— 判斷水位即行程開(kāi)關(guān)位置信號(hào) —— 若水位達(dá)到工作泵啟動(dòng)水位， —— 線圈接通 ，工作泵工作 —— 若水位達(dá)到過(guò)高水位， —— 備用泵工作—— 當(dāng)水位低于備用泵啟動(dòng)水位時(shí)， —— ，備用泵停止工作 —— 當(dāng)水位低于工作泵啟動(dòng)水位時(shí)， —— ； 按下電源開(kāi)關(guān)，輪換方式若為手動(dòng)輪換 —— 判斷 2選擇開(kāi)關(guān)位置信號(hào) —— 若在手動(dòng)位置 —— 接通 —— 工作泵工作 —— 接通 —— 備用泵工作；若在自動(dòng)位置 ——啟動(dòng)停止方式同自動(dòng)輪換；若 1在備用位置 —— 則工作泵、備用泵都工作。 3. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 基于 PLC的 水電站集水井射流泵排水 控制 系統(tǒng)的梯形圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 16 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 17 梯形圖分析： 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，所有設(shè)備處于斷電狀態(tài)。 當(dāng) 1工作泵選擇開(kāi)關(guān)選為自動(dòng)時(shí) ,此時(shí)情況同 (1)中自動(dòng)輪換方式 。 本次設(shè)計(jì)的梯形圖運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試圖如下： 硬件組態(tài)電源， CPU，數(shù)字量輸入、輸出模塊選型如圖 41所示： 圖 41 硬件組態(tài) 圖 符號(hào)表如圖 42所示： 圖 42 符號(hào)表 圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 19 仿真界面如圖 43所示： 圖 43 仿真界面圖 自動(dòng)輪換方式下工作泵啟動(dòng)如圖 44所示： 圖 44 工作泵啟動(dòng)圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 20 自動(dòng) 輪換方式下工作泵 、備用泵都 啟動(dòng)如圖 45所示： 圖 45 工作泵、備用泵都啟動(dòng)圖 手動(dòng) 輪換方式下 1選擇開(kāi)關(guān)為手動(dòng)模式時(shí) 工作泵啟動(dòng)如圖 46所示： 圖 46 工作泵啟動(dòng)圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 21 手動(dòng) 輪換方式下 2選擇開(kāi)關(guān)為手動(dòng)模式時(shí) 備用泵啟動(dòng)如圖 47所示： 圖 47 備用泵啟動(dòng)圖 手動(dòng) 輪換方式下 選擇開(kāi)關(guān)都為自動(dòng)模式時(shí) 工作泵、備用泵都啟動(dòng)如圖 48所示： 圖 48 工作泵、備用泵都啟動(dòng)圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 22 手動(dòng) 輪換方式下 1選擇開(kāi)關(guān)為備用模式時(shí) 工作泵啟動(dòng)如圖 49所示： 圖 49 工作 泵啟動(dòng)圖 手動(dòng)輪換方式下 2選擇開(kāi)關(guān)都為備用模式時(shí)工作泵啟動(dòng)如圖 410所示： 圖 410 工作泵、備用泵都啟動(dòng)圖 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 23 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)使用了西門(mén)子 S7300型號(hào) PLC（ CPU312）設(shè)計(jì)控制程序，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，運(yùn)行實(shí)施穩(wěn)定可靠。如果在條件允許的情況下，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)和 完善。 電 氣 自 動(dòng) 控 制 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 24 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我再次明白了學(xué)以致 用的
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