基于西门子S7-300PLC的抽水泵自动控制系统设计
摘要：本课题首先通过阐述基本需求与总体设计方案，提出了基于PLC的抽水泵自动控制系统设计性能指标；其次，根据PLC控制要求，确定控制系统的总体方案，基于PLC控制理论，重点研究了PLC的抽水泵自动控制系统软件程序编写；最后，简要阐述了本课题研制的基于PLC的抽水泵自动控制系统在农业生产中的应用情况。
关键词：PLC控制；变频调速；自动控制
The Design of Automatic Control System of Water Pump Based on PLC
Abstract: This subject first puts forward the design performance indicators of the automatic control system of the pump based on PLC by explaining the basic requirements and the overall design plan; secondly, according to the PLC control requirements, the overall plan of the control system is determined, and based on the PLC control theory, the focus is on the study of PLC The software program of the pump automatic control system is written; finally, the debugging situation and shortcomings of the automatic pump control system based on PLC developed in this subject are briefly explained.
Keywords: PLC control; variable frequency speed; automatic control
目录
第一章 引言 1
1.1课题来源及研究意义 1
1.2国内外抽水泵自动控制系统发展与应用概况 1
1.2.1国外研究的现状 1
1.2.2国内研究的现状 2
1.3本课题的主要研究内容 2
第二章 基于PLC的自动控制系统设计总体方案 4
2.1总体设计 4
2.2 设计思路 5
第三章 基于PLC的抽水泵自动控制系统的硬件部分设计 6
3.1低压电器的选型 6
3.1.1按钮的选择 6
3.1.2空气断路器的选择 6
3.1.3交流接触器的选择 7
3.1.4压力变送器的选型 7
3.1.5液位开关的选型 7
3.3.6变频器的选型 8
3.3.7变频器的参数的设置 8
3.2 PLC的选型—S7-200 9
3.2.1 PLC的介绍 9
第四章 基于PLC的抽水泵自动控制系统的软件部分设计 12
4.1程序流程图的设计 12
4.3系统程序仿真的硬件配置 17
4.3.1 STEP 7的介绍 17
4.3.2 硬件配置 17
4.4系统程序的设计和仿真 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 引言
1.1课题来源及研究意义
随着我国现代农业安全生产管理科学化和农业信息网络管理技术的不断进步以及飞速发展，数字化和移动现代农业安全生产管理智能化已越来越多地广泛应用于现代我国其他现代农业生产实体专营经济过程中的农业生产。我国目前仍然是一个新型现代农业经济发展中的大国，水资源不足，分布不均。如果我们还需要合理编制规划加快发展农业灌溉现代农业，提高当前我国现代农业灌溉综合利用生产力，现代科学灌溉工程技术对于农业灌溉的广泛应用就因此日益显得尤为重要，灌溉农业自动化就应运而生了。
过去企业使用的是传统的企业单机过程控制和集中控制管理方法，运行和质量管理过程成本相对较高。使用一种可编程自动控制器PLC来控制，可以通过手动设置操作程序配置来自动监视通用泵站，这不仅使它可以大大降低泵站运行管理成本，而且它还可以大大提高小型通用泵站的安全自动化管理程度。此外，基于多种可编程式微控制器的PLC的远程控制管理系统丰富了系统的远程控制管理功能，并提高了系统的可靠性。
1.2国内外抽水泵自动控制系统发展与应用概况
1.2.1国外研究的现状
随着当前全球各地水资源供需矛盾的恶化日益加剧，世界多地都将实施节水高效现代农业的重大发展战略作为实现可持续发展的重要推进手段，特别是在发达国家。西方先进发达国家在农业节水智能灌溉自控技术应用方面相对较早地已经开始研究使用先进的智能电子技术，计算机和自动控制系统技术，从最早的工业水利自动控制，机械自动控制到后来的机电结合一体化雨水混合自动协调控制模式自动控制， 对于当前的智能电子技术计算机系统自动控制，模糊控制和自动深度检测神经网络系统自动控制，控制精度与自动系统控制智能的技术集成度越来越高，可靠性越来越好。发达国家的农业灌溉水源总利用率大约一般为70%至80%。最早的利用计算机自动控制农业灌溉用水技术最早来自以色列。他们将自动排水管理灌溉技术广泛应用于节水灌溉。因为以色列本身也已经是一个严重缺水的发达国家和其他发达地区，所以我们必须进一步大力发展绿色节水现代农业。美国、加拿大、澳大利亚和日本等发达国家的灌溉管理技术也在迅速发展。美国已开发出一套可以在1984年实现节水和灌溉的管理控制器。可以通过监视水流来做出判断能否打开阀，更具代表性的产品是来自澳大利亚的微型主雨喷多系列灌溉管理控制器。
1.2.2国内研究的现状
在当时的我国，自1970年以来，对于灌溉设备的技术研究已经给予了极大的重视和关注，但是很少有成功地进行了自主研发的灌溉设备，并且它们通常是进口的，国内的水平跟不上国外的。“九五”期间我们所从事的自动化灌溉管理控制技术的研究开发及其演示工作，其他灌溉相关技术产品以中国农业机械化研究院和许多科研单位共同开发的2000型灌区大气污水温室全面自动监控灌溉及节水施肥监控系统产品为主。它可以具备多种操作模式，例如针对用户手动过程操作控制，自动过程操作控制和用户过程操作控制，总而言之，国内一直在发展创新，向国外的所达到的高度追赶，争取反超，这是一个很长的过程，需要很长的时间去完成，需要很多人都的能力，很多技术和设备的投入。当时在北京和大连等许多地方使用。尽管有许多国内公司在开发灌溉控制器。但是总体上讲，我国灌溉自动控制技术还处于发展和试验阶段的退出阶段，实际投入使用的灌溉控制器并不多，所以需要一点一点地去发展去完善，需要很多很多地人力物力地投入，很多人的努力和付出。
1.3本课题的主要研究内容
利用该类传感器能够检测泵站井中的进水池和井下的水位。按照工作阶段的水位，调整进入水池和井的水位，并调整好水泵在运转过程中的个数，使其能够保持在相对稳定的某一个预先设置的地方。水位监视应该是实时的、连贯性地进行，以便防止发生高、低水位的报警。水位控制设备主要有:水位降落器，井的低水位报警，井的低水位报警，池的高水位报警，池的低水位报警，池的高水位报警。入口处与进水池之间的高度水位切断连接。当a组的进出水槽已经达到一个高水位，就会停止a组泵的工作，并且会使得b组的所有的泵都要投入正常运行；当达到吸入水槽的较低水位时，启动a组的所有泵，b组暂停。当达到一个井的较低水位，a组的泵就会停止工作。当进水率已经处于一个预定的稳态值时，ab 组中的每一台泵都可以用来交替地工作，从而可以使每一台泵在一个周期内同时工作，从而有效避免了某些单元的过度磨损。检测到的水位信号被转换成电信号并输入到PLC控制器，使用该PLC控制器执行控制和监视运行过
参考文献
[1] 李素玲.恒压供水自动测控系统的设计与实现.中国给水排水2004年3月
[2] 陈明榜.基于组态软件的PLC泵站监控系统.工业控制计算机.2007 (02)
[3] 何平.大型泵站自动控制系统设计.电工技术.2004 (12)
[4] 王存才抽水泵站自动控制系统设计探讨.城市建设理论研究.2013 (7)
[5] 刘嘉等.基于PLC的自动灌溉系统设计.南昌工程学院学报.2013 (6)
[6] 葛瑜.基于PLC和组态王的智能灌溉系统设计.江苏农业科学.2014 (12)
[7] 电力工程电气设计手册(电气- 次部分、电气二次部分) .水利电力出版社. 1990
[8] 王锡凡电力工程基础.西安交通大学出版社. 1998
[9] 顾跃.基于PLC的变频调速恒压供水系统研究[D].中南大学硕士学位论文.2004. 4
[10]石建飞等基于PLC的农田自动灌溉无线监控系统设计.黑龙江省农业工程学会
[11]周峰软-《PLC 技术的发展现状及应用前景》-计算机工程与应用- 2004年.
[12]李胜旺-《PLC 梯形图程序的设计方法与技巧》-电工技术出版社-1998年.
[13]李泽松-《井下水泵房自动排水系统研究》-中央广播电视大学出版社-2005
年.
[14]乔东- 《PLC和变频器在电厂控制系统中的应用》-矿山机械出版社-2009年
[15]不详-《基于PLC的物业供水系统》-不详- 2011年
