#基于PLC的水塔水位控制60930

1、题目：水塔水位控制系统系别：电子信息和控制工程系班别：自动化 072 班姓名：秦志广学号： 200700301090指导老师：冯平目录1结论 3可编程控制器的产生 3PLC 的特点 3PLC 的基本结构 3PLC 的工作方式 41.5 PLC 的发展 52水塔水位控制系统 PLC 硬件设计 6水塔水位控制系统要求 6水塔水位控制系统主电路 62.3I/O 口的分配 73. 水塔水位控制系统 PLC的软件设计 8 TOC o 1-5 h z 程序流程图8梯形图94. 设计总结 11参和文献 11第 1 章 绪论可编程控制器的产生可编程控 制器( Programmable Controller )

2、, 也 称可编 程逻辑控制器 ( Programmable Logic Controller )，是以微处理器为核心的工业自动控制通用 装置，是计算机家族的一名成员，简称 PC，为了避免和个人电脑(也简称为 PC) 相混淆，通常将可编程控制器简称为 PLC。可编程控制器的产生和继电器接触器控制系统有很大的关系。 继电器接 触器控制已有上百年的历史， 它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关， 具 有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的优点。此种控制系统 布局固定，按预先规定的时间、条件、顺序工作。对于工作模式固定、要求比较 简单的场合非常适用，至今仍有广泛的用途。PLC 的特点一

3、、可靠性高，抗干扰能力强二、编程简单，易于掌握三、组合灵活，使用方便四、功能强，通用性好五、开发周期短，成功率高六、体积小，重量轻，功耗低PLC 的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机， 其硬件结构基本上和微型计算机 相同，如图 1-1 所示：一、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二、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器

4、。 存放使用软件的存储器称为用 户程序存储器。1、PLC常用的存储器类型（1）RAM（ RandomA ssess Memory） 这是一种读 /写存储器（随机存储器 ）， 其存取速度最快，由锂电池支持。（ 2）EPRO（M Erasable Programmable Read Only Memory ）这是一种可擦除 的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。（ 在紫外线连续照射下可擦除存储器内容 ） 。（ 3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory） 这是 一种电可擦除的只读存储器。 使用编程器就能很容

5、易地对其所存储的内容进行修 改。三、输入 /输出模块输入 / 输出模块是可编程控制器和工业生产设备或工业生产过程连接的接 口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量 或模拟量 （压力、流量、温度、电压、电流 ）等，都要通过输入模块送到 PLC。四、扩展模块当一个 PLC中心单元的 1/0 点数不够用时， 就要对系统进行扩展， 扩展接口 就是用于连接中心基本单元和扩展单元的。 模块随着可编程控制器在工业控制中 的广泛使用和发展，各可编程控制器制造厂家已经开发出一系列的智能接口模 块，使可编程控制器的功能更加强大和完善。 智能 1/0 接口模块种类很多，例如 高速技术模

6、块、 PLCA控制模块、数字位基于 PLC 的变频恒压供水系统的设计置 译码模块、阀门控制模块、中断控制模块、智能存贮模块以及智能 1/0 模块等。五、编程器它的作用是供用户进行程序的编制、 编辑、调试和监视。有的编程器还可和 打印机或磁带机相连， 以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上， 磁带 上的信息可以重新装入 PLC。目前编程器主要有以下三种类型 :便携式编程器 （也 叫简易编程器）;图形编程器;用于 IBM一PC及其兼容机的编程器。六、电源PLC中的电源一般有三类：1、+5V、 15V直流电源：供 PLC中 TTL芯片和集成运放使用；2、供输出接口使用的高压大电流的功率电源；3

7、、锂电池及其充电电源。 考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不 同。1.4 PLC 的工作方式PLC大多采用成批输入 / 输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序 逐条运行。一个完的期可分为三个阶段：（1）、输入采样阶段程序开始时， 监控程序使机器以扫描方式逐个所有输入端口上的信号， 并依 次存入对应的输入映象寄存器。（2）、用户程序执行阶段所有的输入端口采样结束后， 即开始进行逻辑运算处理， 根据用户输入的控 制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的 中间元件和输出元件映象寄存器， 当最后一条控制程序执行完毕后， 即转入输出 刷新处

8、理。（3）、输出刷新阶段 将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束， 依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。PLC 的发展虽然 PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成 电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步， PLC也迅速发展，其发展过程 大致可分三个阶段：早期的 PLC一般称为可编程逻辑控制器。 这时的 PLC多少有点继电器控制装 置的替代物的含义， 其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制， 定时等。 它在硬件上以准计算机的形式出现， 在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制 现场的要求。 装置中的器件

9、主要采用分立元件和中小规模集成电路， 存储器采用 磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上， 采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。 因此，早 期的 PLC的性能要优于继电器控制装置， 其优点包括简单易懂，便于安装，体积 小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中 PLC特有的编程语言梯形图一 直沿用至今。在 70 年代，微处理器的出现使 PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国 等一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC的中央处理单元 （CPU）。这样，使 PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、 计时、计数等功能以外，还

10、增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等 功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量， 使各种逻辑线圈的数 量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC得使用范围得以扩大。进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器 的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的当次普遍提 高。而且，为了进一步提高 PLC的处理速度， 各制造厂商还纷纷研制开发了专用 逻辑处理芯片。这样使得 PLC软、硬件功能发生了巨大变化。第 2 章 水塔水位控制系统 PLC 硬件设计、水

11、塔水位控制系统设计要求 水塔水位控制装置如图 2-1 所示图 2-1 水塔水位控制装置水塔水位的工作方式：当水池液位低于下限液位开关 S1，S1 此时为 ON，电磁阀打开，开始往水池里注 水，当 4S 以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时，则系统发出报警， 若系统正常，此时水池下限液位开关 S4为 OFF,表示水位高于下限水位。当水位 液面高于上限水位，则 S2为 ON，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限水位开关S3为 ON，水泵开始工作，向水塔供水，当 S3 为 OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔 液面高于水塔上限水位时，则水塔上限水位开关 S4 为 OF

12、F，水泵停止。当水塔水位低于下限水位， 同时水池水位也低于下限水位时， 水泵不能启动。水塔水位控制系统主电路水塔水位控制系统主电路如图 2-5 所示：L1 L2 L3图 2-2 水塔水位控制系统主电路I/O 接口分配列出水塔水位控制系统 PLC的输入 / 输出接口分配表，见表 2-1 表 2-1 水塔水位控制系统 PLC 的输入 / 输出接口分配表输入信号输入变量名输出信号输出变量名X001水塔上限位Y000阀门X002水塔下限位Y001水泵X003水池上限位X004水池下限位2.3.2 水塔水位控制系统的 I/O 设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有 4 个开关量，开关量 输

13、出触点数有 2个，输入、输出触点数共有 6 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 2-2 所示。程序流程图3-1水塔水位控制系统的 PLC控制流程图，根据设计要求，控制流程图如图 所示。图 3-1 水塔水位控制系统的 PLC 控制流程图3.2 梯形图 根据控制要求，设计的梯形图程序如图 3-2 所示。图 3-2 水塔水位控制系统梯形图工作过程 设水塔、水池初始状态都为空着的，当执行程序时，扫描到水池为液位低于 水池下限液位时，电磁阀打开，开始往水池离境税，如果进水超过 4 秒，而水池 液位没有超过水池下限位， 说明系

14、统出现故障，系统就会自动报警。若 4 秒之后 水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，此时， 水池的液位 已经超过了下限位了 . 系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限， 水泵开始工作， 向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时， 电磁阀就关闭， 但是水塔现在还没有装满， 可此时水塔液位已经超过水塔下限水位， 水泵继续工 作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，但刚刚给水 塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限， 此次给水塔供水完成。水塔水位控制系统梯形图对应的指令表第 4 章 设计总结通过这次设计实践。让我更熟练的掌握 plc 的编程方法，对 PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的工程素质。经过我一次次的实践，最后把正确的结果做出来时，才看到了自己的缺点。在设计的过程中我还得到了老师的帮助和意见。 在学习的过程中， 不是每一 个问题都能自己解决， 向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法， 不是有句话 叫做思而不学则殆。做事要学思结合。现在我的毕业设计是做完了， 可是我