《机电系统设计》课程设计
设计任务书
题目：供水系统设计
姓名及学号：毕笙荃-0812105299 韩传江-0812105256 闫昭吉-0812104115 指导老师：程卫东
目 录
一．概述 …………………………………………………1
1.1设备概况介绍………………………………………………1 1.2 供水系统特点………………………………………………1
二．硬件设计………………………………………………………2
2.1 供水系统主电路设计………………………………………2 2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图………………3 2.3 供水系统的元件选择………………………………………3
三．软件设计………………………………………………5
3.1 系统流程图 ………………………………………………5 3.2 程序梯形图 ………………………………………………5 3.3 程序指令表…………………………………………………8 3.4 程序分析……………………………………………………13
参考文献……………………………………………………………14
一 . 概 述
1.1设备概况介绍
系统由PLC、四台水泵、压力传感器等组成，系统工作时分手动操作和自动操作，自动操作时首先由传感器把信号传给PLC，再由PLC根据水压的高低信号分析控制四台水泵的工作状态；手动操作时，可以通过各个水泵的启动停止按钮独立的工作。系统还设有过载等保护。
1.2供水系统特点
1.供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。
2.系统分手动工作和自动工作两种状态，自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台；手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）。
3.并设有“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。
各水泵工作时，均应有工作状态显示。
二 . 硬件设计
2.1 供水系统主电路设计
由设计内容和要求可知，本设计需要用到四台水泵，水泵的型号都为：J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。在设计主电路时水泵以电动机代替，图中的KM为接触器线圈，FR为热继电器，主电路并设有短路过载保护。主电路如图2-1所示。
FUQSFU1KM1FU2KM2FU3KM3FU4KM4FR1FR2FR3FR4FRM1泵1M2M3M4泵2泵3泵4 图 2-1 主电路图
2.2 供水系统的I/O地址分配表、I/O接线图
本设计的控制部分由PLC完成，由于本系统控制分手动和自动运行，手动
运行时，每台水泵分别有启动和停止开关输入，自动运行时，需要有自动运行/停止开关输入，水压判断开关以及保护输入等，还有四个水泵输出。所以PLC的I/O地址分配表如表2-1所示，I/O接线图如图2-2所示。
表2-1 I/O地址分配表
输入点 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10
对应信号 自动/手动切换 手动启动泵1 手动停止泵1 手动启动泵2 手动停止泵2 手动启动泵3 手动停止泵3 手动启动泵4 手动停止泵4 输入点 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 对应信号 自动启动/停止 低压开关K1 水压正常反馈K2 高压开关K3 泵1的过载保护 泵2的过载保护 泵3的过载保护 泵4的过载保护 输出点 Y0 Y1 Y2 Y3 对应信号 供水水泵1 供水水泵2 供水水泵3 供水水泵4 2.3 供水系统的元件选择
本系统主要用到的元器件有：可编程序控制器PLC，水泵，以及继电器，接
触器等。PLC选用的是FX2N-48MR，四台水泵选用J02-41-4，4.0kw，1440转/分，380v，8.4A。
手动自动切换手动启动泵1手动停止泵1手动启动泵2手动停止泵2手动启动泵3手动停止泵3手动启动泵4手动停止泵4自动启动/停止低压开关K1水压正常反馈K2高压开关K3泵1的过载保护泵2的过载保护泵3的过载保护泵4的过载保护
220VSB1X00SB2X01COM1SB3X02FU2SB4X03SB5X04SB6X05Y0KM1 泵1工作SB7X06Y1KM2 泵2工作SB8X07SB9KM3 泵3工作X10Y2SB10X11RY3KM4 泵4工作SB11X12M8SB124-X13N2SB13X14XFSB14X15SB15X16SB16X17SB17X20COM
图 2-2 I/O接线图
三 . 软件设计
3.1 系统流程图
由于该系统即可以手动运行又可以自动运行，所以本系统设计主要分两部分，一部分是手动模块，一部分是自动模块。系统的总流程图如图3-1所示。
启动No 进入自动P1至少一台水泵工作Yes 进入手动P0X0是否按下泵1 X1启动X2 停止泵2 X3启动X4 停止水压低 X12判断水压的高低水压高 X14泵3 X5启动X6 停止延时30S执行加一台泵水压正常 X13延时30S 执行减一台泵泵4 X7启动X10 停止跳到p2执行输出 图 3-1 程序流程图
该流程图主要介绍了本系统的设计思路，其中的具体细节没有在流程图中给出，详细介绍将会在后面的程序分析中介绍。
3.2 程序梯形图
程序梯形图如图3-2所示。
图3-2 程序流程图
3.3 程序指令表
由梯形图转换为指令表如下：0 LDI 1 CJ 4 LD 5 CJ
8 P0 9 LD 10 OR 11 ANI 12 OUT 13 LD 14 OR 15 ANI 16 OUT 17 LD 18 OR 19 ANI 20 OUT 21 LD 22 OR 23 ANI 24 OUT 25 LD 26 CJ
29 P1 30 LD 31
ANI
X000 P1 X000 P0
X001 M0 X002 M0 X003 M1 X004 M1 X005 M2 X006 M2 X007 M3 X010 M3 M8000 P2
X011 X000
32 OUT 33 LD 34 AND 35 ANI 36
ANI 37 OUT 40 LD 41 AND 42 ANI 43 ANI 44 OUT 47 LDI 48 ANI 49 ANI 50 ANI
51 SET 52 LDP 54 MPS 55 AND 56 AND 57 AND 58 AND 59 CJ
62
MRD 63 AND 64
AND
M4 X012 M4 X013 T0 T0 K300
X014 M4 X013 T1 T1 K300 M20 M21 M22 M23
M20 T0 M20 M21 M22 M23 P2
M20 M21
65 AND 66 ANI 67 SET 68 SET
69 MRD 70 AND 71 AND 72 AND 73 ANI 74 SET 75 SET
76 MRD 77 AND 78 AND 79 AND 80 ANI 81 SET 82 SET
83 MRD 84 AND 85 AND 86 AND 87 ANI 88 SET 89 SET
90 MRD 91 AND 92 AND 93
AND
M22 M23 M23 M26
M23 M20 M21 M22 M22 M27
M22 M23 M20 M21 M21 M28
M21 M22 M23 M20 M20 M29
M20 M21 M22
94 AND 95
SET
96 MRD 97 AND 98 AND
99 ANI 100 ANI 101 SET
102 MRD 103 AND 104 AND 105 ANI
106 ANI 107 SET
108 MRD 109 AND 110 AND 111 ANI 112 ANI
113 SET
114 MRD 115 AND 116 ANI 117 ANI 118 ANI 119 SET
120 MRD 121 AND 122 ANI
M23 M22
M21 M22 M23 M20 M23
M22 M23 M20 M21 M20
M23 M20 M21 M22 M21
M20 M21 M22 M23 M21
M21 M22
123 ANI 124 ANI 125 SET
126 MRD 127 AND 128 ANI 129 ANI 130 ANI 131 SET
132 MPP 133 AND 134 ANI 135 ANI 136 ANI 137 SET 138 LDP 140 MPS 141 AND 142 ANI 143 ANI 144 ANI 145 CJ
148 MRD 149 AND 150 ANI 151 ANI 152 ANI 153 CJ
156
MRD
M23 M20 M22
M22 M23 M20 M21 M23
M23 M20 M21 M22 M20 T1 M20 M21 M22 M23 P2
M21 M22 M23 M20 P2
157 AND 158 ANI 159 ANI 160
ANI 161
CJ
164 MRD 165 AND 166 ANI 167 ANI 168
ANI 169 CJ
172 MRD 173 AND 174 AND 175 ANI 176 ANI 177 RST
178 MRD 179 AND 180 AND 181 ANI 182 ANI 183
RST
184 MRD 185 AND 186 AND 187 ANI 188 ANI 189
RST
M22 M23 M20 M21 P2
M23 M20 M21 M22 P2
M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22
190 MRD 191 AND 192 AND 193 ANI 194 ANI 195 RST
196 MRD 197 AND 198 AND 199 AND 200 ANI 201 RST
202 MRD 203 AND 204 AND 205 AND 206 ANI 207 RST
208 MRD 209 AND 210 AND 211 AND 212 ANI 213 RST
214 MRD 215 AND 216 AND 217 AND 218
ANI
M23 M20 M21 M22 M23
M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22 M23 M20 M21 M22
219 RST 220 MRD 221 AND 222 AND 223 AND 224 AND 225 AND 226 RST 227 RST
228 MRD 229 AND 230 AND 231 AND 232 AND 233 AND 234 RST 235 RST
236 MRD 237 AND 238 AND 239 AND 240 AND 241 AND 242 RST 243 RST
244 MPP 245 AND 246 AND 247
AND
M23
M20 M21 M22 M23 M26 M20 M26
M20 M21 M22 M23 M27 M23 M27
M20 M21 M22 M23 M28 M22 M28 M20 M21 M22
248 AND 249 AND 250 RST 251 RST
252 P2 253 LD 254 OR 255 ANI 256 OUT 257 LD 258 OR 259 ANI 260 OUT 261 LD 262 OR 263 ANI 264 OUT 265 LD 266 OR 267 ANI 268 OUT
269
END
M23 M29 M21 M29
M0 M20 X015 Y000 M1 M21 X016 Y001 M2 M22 X017 Y002 M3 M23 X020 Y003
3.4 程序分析
本系统主要分为手动运行和自动运行两部分，在编程过程中将本系统主要分为三大模块：手动运行模块（P0）、自动运行模块（P1）、输出模块（P2）。在系统一上电情况下首先通过判断自动/手动开关X0，判断是进入手动模块（P0）还是进入自动模块(P1)，X0为ON表示手动，OFF表示自动。然后进入相应的模块执行程序。
手动模块，当进入手动模块后，X1是泵1的手动启动开关，X2是泵1的手动停止开关；X3是泵2的手动启动开关，X4是泵2的手动停止开关；X5是泵3的手动启动开关，X6是泵3的手动停止开关；
X7是泵4的手动启动开关，X10是泵4的手动停止开关；可以通过上述开关相对独立的对单台水泵进行通断电控制。
自动模块，当进入自动模块后，在自动运行模块还设有自动运行停止开关X11（ON表示运行，OFF表示停止），在X11为ON的情况下，系统首先判断四台水泵的运行状态，如四台水泵都没工作则将自动把第一台水泵打开，其中M20、M21、M22、M23分别是四台水泵自动运行的标志，然后再通过压力传感器判断水压的高低，在系统中X12表示低压，X13表示水压正常、X14表示水压高。水压低/高的时候延时30秒，增加/减少一台水泵工作，增加的顺序是没工作过的优先增加本程序为了满足这个要求采用的是四台水泵按M20—M21—M22—M23—M20的顺序依次循环启动或停止，这样就能满足没工作过的优先则加和工作过的优先停止的要求。其次在选择增加那个水泵时考虑到PLC工作室扫描程序遵受从上到下从左到右的原则，为了避免上面程序对下面产生的影响对结果产生影响，在设计过程中对于水压低需要加泵时先写四台水泵同时工作的情况，然后逐次减一到只有一台工作；对于水压高需要减泵时先从一条水泵工作，然后逐次加一到四台全工作这样就能满足上述要求。每次当自动模块执行完之后程序跳到公共输出模块执行。
输出模块，在输出模块中，M0、M20别是泵1的手泵和自动运行标志，X15是泵1的过载保护；M1、M21别是泵2的手泵和自动运行标志，X16是泵2的过载保护；M2、M22别是泵3的手泵和自动运行标志，X17是泵3的过载保护；M3、M23别是泵4的手泵和自动运行标志，X20是泵4的过载保护。
参考文献
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【6】廖常初.PLC编程及应用. 北京：机械工业出版社，2003 【7】陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社，1996
【8】刘润华.可编程序控制器在变频调速供水系统中的应用.基础自动化 1997 【9】贺玲芳.基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统.西安科技学院学报,2000 20(3)
出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也
。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
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