基于PLC的水塔供水系统监控设计

1、摘要在一般住宅或大楼顶楼常设置水塔或水箱以提供充足的水压供用户使用,另备有地下水槽储存自来水公司提供的水源并给顶楼水塔进水使用。由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。多年来，可编程控制器（简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃，今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。本篇文章在水塔水位控制系统中使用了可编程序的逻辑控制器装置。设计和实现了一种采用PLC可编程序控制器为主控制机的水塔水位控制系统。该控制系统是在传统水塔供水的基础

2、上,针对目前比较流行的控制技术，利用PLC等器件构成了水塔水位的控制系统。本文详细论述了系统硬件结构、操作流程和控制方法，以及各器件之间的协调控制方法,实现了对供水的自动控制,提高了供水质量。关键词：PLC，水塔水位，自动控制系统Design of The water tower supplying water monitoring based on PLCABSTRACTInorder to achieve the goal of energy conservation,enhances the quality of the water supply system,it consider t

3、o use the technology of programmable logic controller,the relay and the sensor,designs a set of practical water monitor plan.It coordinate the software in the hardware foundation to realize the low warning water level to report,and design two kinds of working way manual and automatic.For many years,

4、 The programmable controller (PLC) produces from it to the present, has realized the wiring logic to the stored logic leap， Today's PLC in the processing simulation quantity, the digital operation,the man-machine connection and network various aspects ability largely enhanced, becomes the indust

5、rial control domain mainstream the control device, is playing more and more major role in the various trades and occupations.This article named the appliance of Programmable Logic Controller in the controlling system of water-tower's water level. It designs and realizes a kind of water leve

6、l water tower control system, which is adopted PLC Programmable Logic Controller as the center computer. The system according to traditional water tank supporting water, in view of the quite popular control technology, using components and so on PLC constituted the water tank water mo

7、nitor system at present. It describes system hardware structure, operation process and controlling means, and how to control with harmony between these devices in detail. It realizes constant voltage automatic control supporting water, and improves the quantity of supporting water.KEY WORDS:PLC,Wate

8、r Level Water Tower,Auto Control System目录前言1第1章概述21.1 PLC的定义和概念21.2 PLC的特点31.3 PLC的基本结构41.3.1 中央处理单元(CPU)41.3.2 存储器51.3.3 电源51.4 PLC的内部构成51.4.1 PLC的构成51.4.2 CPU的构成51.4.3 I/O模块61.4.4 电源模块61.4.5 底板或机架61.5 PLC的应用领域71.5.1 开关量的逻辑控制71.5.2 模拟量控制71.5.3 运动控制71.5.4 过程控制71.5.5 数据处理81.5

9、.6 通信及联网81.6 PLC未来展望8第2章水塔水位控制系统的设计92.1 用PLC设计的水塔水位自动控制系统92.2 I/O分配表92.3 水泵的主电路图102.4 水塔水位控制系统的I/O设备112.5 水塔水位控制系统的梯形图112.6 水塔水位控制系统的流程图132.7 编程语言142.8 工作过程15第3章水塔水位控制系统的组态设计163.1 建立组态王新工程163.2 创建组态画面183.3 图库管理器203.4 定义IO设备213.5 变量类型253.5.1 基本变量的类型253.5.2 变量的数据类型253.6 构造数据库263.7 建立动画连接273.7.1 水塔水位控制

10、系统的组态画面283.7.2 各个图素动画连接设备283.7.3 命令语言313.7.4 PLC与组态的连接32结论35谢辞36参考文献37外文资料翻译39前言水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统供水系统大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，用水泵以高出实际用水高度的扬程来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能耗。现研究设计的水塔水位控制系统采用变频调速恒压供水系统，实现水泵无级调速。依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统。供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对城市供水提出

11、了更高的要求，要满足及时、准确、安全保证充足供水，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。可编程控制器(PLC)是以计算接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知机技术为基础的新型工业控制装置。因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。本文针对目前比较流行的控制技术，利用PLC和传感器构成了水塔水位的控制系统。改造后的水塔水位自

12、控系统，实现水塔水位自动控制系统，远程监控，实现无人值守。第1章概述1.1 PLC的定义和概念是指以计算接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知机技术为基础的新型工业控制装置。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的

13、机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association) 经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller),并给PC作了如下定义：PC是一

14、个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。 以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿、第二稿，并在1987年2月通过了对它的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过

15、程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.2 PLC的特点1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些

16、使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可

17、用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成种控制各系统变得非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑

18、代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.3 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检

19、查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。存储器存放系统软件的存储

20、器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压去波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上。1.4 PLC的内部构成1.4.1 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

21、配置。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，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析

22、CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。I编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器

23、件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多

24、可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。1.5 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为

25、如下几类。开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用

26、于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。数据处理现代PLC具有数学运算（含

27、矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.6 PLC未来展望2

28、1世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备，会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Dis

29、tributed ControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。第2章水塔水位控制系统的设计2.1 用PLC设计的水塔水位自动控制系统水塔水位控制模拟图如图2-1所示。图2-1水塔水位控制模拟图图2-1为水塔水位控制模拟图。当水位低于水池低水位界（S1为ON表示），阀门Y打开进水（Y为ON），定时器开始定时，4秒后，如果S1还不为OFF，那么阀门Y指示灯闪烁，表示阀门Y没有进水，出现故障，S2为ON后，阀门Y关闭（Y为OFF）。当S1为OFF时，且水塔

30、水位低于水塔低水位界时S3为ON，电机M带动水泵运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。2.2 I/O分配表首先先确定该系统的输入输出信号，在该系统里面共有5个输入信号和7个输出信号，具体分配如表2-1所示。表2-1水塔水位自动控制的I/O分配表输入信号输入变量名输出信号输出变量名水塔上限位电磁阀水塔下限位水泵水池上限位水池下限指示灯a1水池下限位水池上限指示灯a2控制开关水塔下限指示灯a3水塔上限指示灯a4报警指示灯a52.3 水泵的主电路图水塔水位控制系统中水泵的主电路图如图2-2所示。图2-2水泵的主电路2.4 水塔水位控制系统的I/O设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制

31、要求，它有5个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如图2-3所示。图2-3水塔水位控制系统的I/O接线图2.5 水塔水位控制系统的梯形图水塔水位控制系统的梯形图如图2-4所示。图2-4水塔水位控制系统的梯形图2.6 水塔水位控制系统的流程图水塔水位控制系统的流程图如图2-5所示。图2-5 水塔水位控制系统的流程图2.7 编程语言Network 1Network 2TON T37, 40Network 3Network 4LD T37LPSAN T38LPPAN T39TON

32、 T38, 10Network 5LD T38TON T39, 10Network 6Network 7Network 8 Network 9 2.8 工作过程在原始状态的情况下（既水塔和水池都没水），水池上限和水池下限指示灯及水塔上限和水塔下限指示灯都是亮着的。当扳上开关按钮的时候，电磁阀Q0.1开始工作，当水流流到水池下限位时，既4秒之后，如果水池下限指示灯仍然亮着，这个时候电磁阀指示灯一闪一闪，表示电磁阀出了故障停止工作，系统开始报警。当水池下限指示灯不亮的时候，水池水位开始往上升，同时水泵动作，开始往水塔里抽水。当水位到水塔下限时，这时水塔下限指示灯Q0.5不亮。同时水池水位继续往上升

33、，当上升到水池上限位时，既水池灌满水之后，此时电磁阀不动作。水泵继续往水塔抽水，抽水的同时水池的水位会下降，当下降到水池上限位以下时，此时水池上限指示灯变亮，而水塔的水位往上升。当上升到水塔上限时，水塔上限指示灯不亮。此时电磁阀动作，当水池灌满水之后结束。第3章水塔水位控制系统的组态设计3.1 建立组态王新工程要建立新的组态王工程，请首先为工程指定工作目录（或称“工程路径”）。“组态王”用工作目录标识工程，不同的工程应置于不同的目录。工作目录下的文件由“组态王”自动管理。启动“组态王”工程管理器（ProjManager），选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如图3-1所示。图3-1

34、 新建工程向导一单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”，如图3-2所示。图3-2 新建工程向导二在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如图3-3所示。图3-3 新建工程向导三在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字节，工程描述长度应小于40个字节。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程，如图3-4所示。图3-4 是否设为

35、当前工程对话框单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。3.2 创建组态画面进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。这些画面都是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的。系统为用户提供了矩形（圆角矩形）、直线、椭圆（圆）、扇形（圆弧）、点位图、多边形（多边线）、文本等基本图形对

36、象，及按钮、趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作，全面支持键盘、鼠标绘图，并可提供对图形对象的颜色、线型、填充属性进行改变的操作工具。“组态王”采用面向对象的编程技术，使用户可以方便地建立画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支持画面之间的图形对象拷贝，可重复使用以前的开发结果。继续上节的工程，进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如图3-5所示。图3-5 新建画面在“画面名称”处输入新的

37、画面名称，如leipeng，其它属性目前不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。如图3-6所示。图3-6组态王开发系统3.3 图库管理器使用图库开发工程界面有三个方面好处：降低人工设计界面的难度；用图库开发的软件将具体有统一的外观；利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素。组态王为了便于用户更好的使用图库，提供图库管理器。图库管理器集成了图库管理的操作，点击“编辑”，弹出下拉菜单，在统一的界面上完成“创建图库精灵”、“更改图库名称”、“加载用户开发的精灵”、“删除图库精灵”等，如图3-7所示。图3-7图库管理器本设计具体操作是：选择菜单“图库/打开图库”或按F2键打开图

38、库管理器。在图库管理器左侧名称列表中选择图库名称“反应器”，从中选中反应器，双击鼠标，图库管理器自动关闭，在工程画面上，鼠标位置出现“”标志。在画面上打击鼠标，该图素就被放置在画面上。拖动边框到适当的位置，改变其大小。在图库管理器中选择不同的图素，在画面上分别做出四个感应器、五个指示灯、水塔、水池、电磁阀、水泵。选择工具箱中的立体管道工具，在画面上，鼠标图形边为“”形式，在适当位置作为立体管道的起始位置，单击鼠标左键，然后移动鼠标到结束位置后，双击，则立体管道在画面上显示出来。如果立体管道需要拐弯，只需在折点处单击鼠标，然后继续移动鼠标，就可实现折线形式的立体管道。选中所画的立体管道，在调色板

39、上的对象选择按钮中按下线条按钮，再选色区选择某种颜色，则立体管道变为相应的颜色。通过菜单“工具/选中圆角矩形”可选择短点的矩形；另外复制几段，选择工具中的合并单元，就生成了在管道中流动的水。这样一个简单的水塔水位控制系统静态画面就建立起来了。静态画面如图3-8所示。图3-8 静态画面3.4 定义IO设备本设计中使用仿真PLC和组态王通信。仿真PLC可以模拟PLC为组态王提供数据。假设仿真PLC连接在计算机的COM1口。继续上节的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“设备COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，如图3-9所示。图3-9设备配置向导一选择“S7-20

40、0系列”的“PPI”项，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图3-10所示。图3-10设备配置向导二为外部设备取一个名称，输入PLC，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图3-11所示。图3-11设备配置向导三为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图3-12所示。图3-12设备配置向导四填写设备地址为2，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图3-13所示。图3-13设备配置向导五设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图3-14所示。图3-14设备配置向导六请检查各项设置是否正确，确认无误

41、后，单击“完成”。 设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。变量类型基本变量的类型变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集

42、来的数据、发送给下位机的指令，比如“反应罐液位”、“电源开关”等变量，都需要设置成“I/O变量”。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。变量的数据类型组态王中变量的数据类型与一般程序设计语言中的变量比较类似，主要有以下几种：u 实型变量类似一般程序设计语言中的浮点型变量，用于表示浮点（float）型数据，取值范围10E-3810E+38，有效值7位。u 离散变量类似一般程序设计语言中的布尔（BOOL）变量，只有0，1两种取值，用于表示一些开关量。u 字符串型变量类似一般程序设计语言中

43、的字符串变量，可用于记录一些有特定含义的字符串，如名称，密码等，该类型变量可以进行比较运算和赋值运算。字符串长度最大值为128个字符。u 整数变量类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量，用于表示带符号的整型数据，取值范围21474836482147483647。当组态王工程中定义了结构变量时（关于结构变量的定义详见5.5结构变量一节），在变量类型的下拉列表框中会自动列出已定义的结构变量，一个结构变量做为一种变量类型，结构变量下可包含多个成员，每一个成员就是一个基本变量，成员类型可以为：内存离散、内存整型、内存实型、内存字符串、IO离散、IO整型、IO实型、IO字符串。3.6 构造数据库数据

44、库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。继续上节的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“数据库数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框，分别定义：自动开

45、关1、自动开关2、自动开关3、自动开关4、a1、a2、a3、a4、a5、水泵、电池阀、水池液位、水塔液位、水流1、水流2、水流3、水流4、水流5、水流6。如图3-15、3-16所示，其它图略。图3-15 指示灯a1变量定义图3-16水塔水位变量定义3.7 建立动画连接完成对基本变量的定义，才可以进行动画连接，即让画面动起来。在画面上分别对各个图素进行动画连接，如果双击图素，显示单元内没有动画连接，说明该图素不存在动画连接或者定义错误。水塔水位控制系统的组态画面如图3-17所示。图3-17水塔水位控制画面3.7.2 各个图素动画连接设备（1）水塔图素与变量“水塔水位”连接，双击图素，弹出如图3-

46、18所示画面，添加变量，进行设置。图3-18水塔图素与变量“水塔水位”连接（2）泵图素与变量“水泵”连接，双击图素，弹出如图3-19所示画面，添加变量，进行设置。图3-19泵图素与变量“水泵”连接（3）电磁阀图素与变量“电磁阀”连接，双击图素，弹出如图3-20所示画面，添加变量，进行设置。图3-20电磁阀图素与变量“电磁阀”连接（4）水池图素与变量“水池液位”连接，双击图素，弹出如图3-21所示画面，添加变量，进行设置。图3-21水池图素与变量“水池液位”连接（5）水流图素与变量“水流4”连接，双击图素，弹出如图3-22所示画面，添加变量，进行设置。图3-22水流图素与变量“水流4”连接3.7

47、.3 命令语言组态王的命令语言包括：画面命令语言、数据改变命令语言、事件命令语言、热键命令语言何自定义函数命令语言。本设计重点使用应用程序命令语言。如图3-23所示。图3-23 画面命令语言定义打开命令语言下的应用程序命令语言，选择存在时，输入如下完整的代码。if(电磁阀=1)水流1=水流1+1;水流2=水流2+1;水流3=水流3+1;水池液位=水池液位+1;if(水池液位>=10&&自动开关1=0)水流1=水流1+1;水流2=水流2+1;水流3=水流3+1;水池液位=水池液位+1;else水池液位=10;if(水流1>=10)水流1=0;if(水流2>=10

48、)水流2=0;if(水流3>=10)水流3=0;if(水池液位>=100)水池液位=100;if(水泵=1)水流4=水流4+1;水流5=水流5+1;水流6=水流6+1;水塔液位=水塔液位+1;水池液位=水池液位-1;if(水流4>=10)水流4=0;if(水流5>=10)水流5=0;if(水流6>=10)水流6=0;if(水塔液位>=100)水塔液位=100;要在数据词典中定义以上代码中使用的变量，或则会报错，显示变量未定义。除中文外，其它须在英文输入法下进行，后则也会显示变量未定义。3.7.4 PLC与组态的连接打开工程浏览器，选择“设备/COM1”，右击

49、“PLC1”，弹出快捷菜单，选择“测试PLC1”，弹出“串口设备测试”对话框。对话框共分为两个两个属性页：通讯参数、设备测试。“通讯参数”属性页中主要定义设备连接的串口的参数、设备的定义等，如图3-43所示。选择要进行通讯测试的设备的寄存器。设备通讯测试，使用户很方便的就可以了解设备的通讯能力，而不必先定义很多的变量和做一大堆的动画连接，省去了很多工作，而且也方便了变量的定义。l 寄存器：从积存器列表中选择寄存器名称，并填写寄存器的序号。如本设计中的“I”寄存器的“I0.0”。然后从“数据类型”列表框中选择寄存器的数据类型。l 添加：单击该按钮，将定义的寄存器添加到“采集列表”中，等待采集。l

50、 删除：如果不再需要测试某个采集列表中的寄存器，在采集列表中选择该寄存器，单击该按钮，将选择的寄存器从采集列表中删除。l 读取/停止：当没有进行通讯测试的时候，“读取”按钮可见，单击该按钮，对采集列表中定义的寄存器进行数据采集。同时，“停止”按钮变为可见。当需要停止通讯测试时，单击“停止”按钮，停止数据采集，同时“读取”按钮变为可见。处在现在这样，就说明设备通讯测试已经成功，此时PLC已经与组态连接上，组态可以运行，可以看到预想的效果。如图3-24所示。图3-24串口设备测试设备测试属性页这样，一个仿真的组态画面就完全建成了，保存所有的操作，运行效果如图3-25所示。图3-25 运行效果（1）图3-25 运行效果（2）结论 随着人民生活水平的逐步提高,对供水系统的要求也越来越高,国家在对各种建筑物的规划及设计中,规定供水系统不仅可以正常供水,而且还要具有消防功能。本文只是采用了可编程控制器PLC制作了一个普通的水塔供水控制系统，让人们对供水系统有个大概的了解。毕业设计是对大学生活的总结，也可能是对有些人学习生涯的一个总结，不管是什么样的结局，每个人都希望是完美的。当然我也不列外。所以在这仅有的几周里我努力的做好我的设计，在设计过程中，我通过上网查阅，到图书馆翻阅有关书籍，学到了不少的东西。在这期间特别是对PLC编程及梯形图、指令表都有了一个更深入的了解，知