基于PLC的雨水自动排放系统的设计
摘要：在这个社会很快速发展的大背景下，与我们紧密相关的是雨水自动排放系统。与自动排放系统息息相关的是PLC可编程逻辑控制器，它是一种数字运算电子系统，并且可操作。该控制器抗干扰能力很强，能够适用于各个方面，并且编程十分简单，人们在使用过程中是非常简单和舒服的，很容易实现人们想要实现的预期的功能。该PLC像是专门为工业而产生的。在绝大部分的小区里，对雨水排放的控制极为重要，下雨要及时地排出去，同时要考虑用适当数量的排水泵，使得既不会造成资源的浪费，又不会因为投入的排水泵的数量不够而导致小区的雨水不能及时排出去，所以用PLC控制小区排水泵的启停十分有用。由PLC控制的小区排水泵系统，运行效率很高，出错率比较低，做到资源的合理化运用，满足可持续发展战略的目标。
本论文主要是使用西门子公司制造的S7-200编程器为主机。论文首先叙述了PLC的国内外发展过程和现状，然后通过对工艺的分析，选出了相关的硬件设备，并根据工艺流程，设计出控制方案，绘制出了顺序功能图，在顺序功能图的基础上，运用软件编写小区排水泵控制系统的梯形图。
关键词：小区排水泵；PLC；西门子S7-200软件；梯形图
Design of Automatic Rainwater Discharging
System Based on PLC
ABSTRACT：Under the background of the rapid development of the society, the rainwater automatic drainage system is closely related to us. PLC programmable logic controller is closely related to the automatic emission system. It is a special digital operation and operation electronic system. The controller has a strong anti-interference ability, can be applied to all aspects, and the programming is very simple, people in the use process is very simple and comfortable, it is easy to realize the desired function that people want to realize. The PLC image is produced specifically for industry. In the vast majority of residential areas, the control of rainwater emission is very important. Rain should be discharged in time. At the same time, the appropriate number of drainage pumps should be considered, so that the waste of resources will not be caused, and the rainwater in the district will not be discharged in time because the number of the pump is not enough. So PLC control is used. The start and stop of the drainage pump in the district is very useful. The drainage pump system controlled by PLC has high efficiency and low error rate, so that the rational use of resources can be used to meet the goal of sustainable development strategy.
This paper mainly uses the S7-200 programmer manufactured by Siemens as the host. The paper first describes the development process and status of PLC at home and abroad. Then through the analysis of the process, relevant hardware devices are selected. According to the process flow, the control scheme is designed and the sequential function diagram is drawn. Based on the step-7 software, a ladder diagram of the drainage pump control system for the community was prepared.
Keywords: community drainage pump; PLC; Siemens S7-200 software; ladder diagram
第一章：引言
1.1 课题来源及研究意义
本课题来源于生活中的小区雨水排放状况确定的，而我们所研究的是雨水自动排放系统。此系是偏于智能化的当下雨天水流量过多的时候，我们的系统就会自动开启并且开始排水，当排水排到一定量的时候，系统又会自动关闭，在下雨天给行人带来了很大的便利。当排水泵出现故障时，能发出报警并且备用水泵能自动投入使用等功能于一身的完整的控制系统，是为了早期发现内涝，并且能够在短时间内投入使用而被设计在某特定的建筑物或者小区内的一种更加偏向于自动的防范设施，使我们能够与水涝做斗争，是保障我们人民群众安全的强大武器。雨水自动排放系统作为水灾的先期预报，为及时排水、保障人身财产安全起到了不可替代的作用。目前，随着全球极端气候愈来愈严重，由此引起的降雨也越来越多，在我们的住宅区潜伏着水涝隐患。为了避免水以及减少水灾造成的损失，我们必须要有一个防患于未然的思想，不断去完善雨水自动排放系统，在城市内涝出现以前就杜绝水涝的发生，尽最大努力去减少财力物力的损失。我们为了减少外界环境对系统的干扰，采用了PLC系统来进行控制，很大的提高了系统的抗干扰性，我国自古以来都在不断完善和发展雨水排放系统，与此同时，雨水排放系统的智能化程度也愈来愈高。我国目前大部分生产商都是以小型集成电路或者单片机为基础生产的产品，它们比较复杂，不容易去维护，而且成本比较高。在我们生活中，小区里，学校里，各种各样的单位中，需要采用一种价格便宜，能实现自动控制的系统，这种雨水自动排放系统，有着广泛的前景和应用价值。
一、选题简介、意义
（一）选题简介：当下雨天水流量过多的时候，系统自动开启并且开始排水，当排水排到一定量的时候，系统又会自动关闭，在下雨天给行人带来了很大的便利。当排水泵出现故障时，能发出报警并且备用水泵能自动投入使用等功能于一身的完整的控制系统，是为了早期发现内涝，并且能够在短时间内投入使用而被设计在某特定的建筑物或者小区内的一种更加偏向于自动的防范设施，使我们能够与水涝做斗争，是保障我们人民群众安全的强大武器。雨水自动排放系统作为水灾的先期预报，为及时排水、保障人身财产安全起到了不可替代的作用。
（二）选题意义：目前，随着全球极端气候愈来愈严重，由此引起的降雨也越来越多，在我们的住宅区潜伏着水涝隐患。为了避免水以及减少水灾造成的损失，我们必须要有一个防患于未然的思想，不断去完善雨水自动排放系统，在城市内涝出现以前就杜绝水涝的发生，尽最大努力去减少财力物力的损失。我们为了减少外界环境对系统的干扰，采用了PLC系统来进行控制，很大的提高了系统的抗干扰性，我国自古以来都在不断完善和发展雨水排放系统，与此同时，雨水排放系统的智能化程度也愈来愈高。我国目前大部分生产商都是以小型集成电路或者单片机为基础生产的产品，它们比较复杂，不容易去维护，而且成本比较高。在我们生活中，小区里，学校里，各种各样的单位中，需要采用一种价格便宜，能实现自动控制的系统，这种雨水自动排放系统，有着广泛的前景和应用价值。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
（一）主要内容：
本课题是以PLC（可编程逻辑控制器）为基础开发的雨水自动排放系统的设计
（二）拟解决的主要问题：
1.雨水自动排放系统的总体设计；
2.雨水自动排放系统的控制器选择；
3.雨水自动排放系统的控制程序设计；
4.雨水自动排放系统的软件仿真实验：；
（三）预期目标：
根据项目需求雨水自动排放系统必须实现当水位上升时自动启用，水位下降时自动关闭，当使用的排水泵出现问题需要维修的时候，该系统能发出报警并启用备用水泵投入使用。
（四）研究步骤
本课题的工作步骤分为四个阶段：
第一阶段：首先查阅文献收集资料，然后确定方案，完成开题报告。
第二阶段：完成系统构架，进行结构设计；
第三阶段：进行PLC梯形图程序绘制并完成仿真实验：
第四阶段：整理资料，完成毕业设计。
（五）工作方法及措施：
工作方法：本课题主要采用实验法。
措施：基于简单PLC控制系统的制作实训所获得的实践经验，在教师指导下，以PLC可编程序控制器为基础，设计开发雨水自动排放系统。
一、掌握并利用PLC编程技术，运用所学的电路知识完成基本的电路设计，完成仿真，实现整套系统的设计，继而熟悉了整个系统的开发流程，增强了自身的能力。
（1）在小区内部设置4台排水泵，4台排水泵中有三台排水泵投入使用一台用来当做备用，当使用的时候有某一台表发生故障的时候，任意一台都能当做备用排水泵自动投入使用。
（2）在使用的时候4台排水泵之中任何一台排水泵都能作为备用水泵来使用。
（3）3台工作水泵按液面变化自动切换，要求如下：
当液面下降时：
当液面在10mm以下，3台水泵都不投入使用；
当液面上升到30mm时，投入1台水泵；
当液面上升到50mm时，投入2台水泵；
当液面上升到100mm时，投入3台水泵。
当液面上升时：
当液面在100mm以上，3台水泵同时投入使用；
当液面下降到50mm时，切除1台水泵；
当液面下降到30mm时，切除2台水泵；
当液面下降到10mm时，切除3台水泵。
二、 整体任务要求：
1.完成外文资料翻译一份；
2.查阅资料，完成毕业设计开题报告；
3.完成雨水自动排放系统的总体设计；
4.编制雨水自动排放系统配电图；
5.编制雨水自动排放系统程序，并编译调试通过；
6.完成S7-200对雨水自动排放系统的仿真；
完成毕业说明书一份。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
目录
基于PLC的雨水自动排放系统的设计 1
关键词：小区排水泵；PLC；西门子S7-200软件；梯形图 1
第一章：引言 2
1.1 课题来源及研究意义 2
1.2 国内外PLC技术发展与研究概况 2
1.2.1国外PLC发展史 2
1.2.2中国PLC的发展与现状 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）的介绍 5
2.1 PLC的基本组成 5
2.1.1 中央处理单元（简称CPU） 5
2.1.2 输入输出单元（I/O单元） 6
2.1.3 存储器（RAM、ROM） 6
2.1.4 编程器 6
2.1.5 电源 7
2.2 PLC的基本工作原理 7
2.3 PLC的特点及优点 7
2.3.1 可靠性比较高，抗干扰能力比较强 7
2.3.2 I / O接口模块十分丰富 8
2.3.3 模块化结构 8
2.3.4 编程简单易于学习 8
2.3.5 安装简单维护方便 8
第三章：排水泵控制系统方案选择 9
3.1 排水泵系统的具体要求 9
3.2 系统控制器的选择 9
3.2.1继电器控制 9
3.2.2 PLC控制 10
第四章：小区排水泵控制方案设计 11
4.1 排水泵工作状态表格： 11
4.2 系统配电图 13
4.3 I/O分配表 14
4.4 PLC端子接线图 15
4.5 程序结构及说明 16
4.6 程序清单 23
第五章：模拟仿真 30
5.1 S7-200简介 30
5.2 S7-200的硬件系统 31
5.2.1基本单元 31
5.2.2扩展单元 32
5.2.3编程器 33
5.2.5写入器 33
5.2.6文本显示器 33
5.2.4程序存储卡 33
5.3 S7-200 内部资源 34
5.4 S7-200编程软件的使用 34
5.4.1STEP7软件的安装 34
5.4.2STEP7-Micro/WIN64软件的启动和退出 34
第六章：研究工作总结 38
6.1 总结 38
6.2 致谢 39
6.3参考文献 39
参考文献
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