基于plc的水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于PLC的水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生：何沭達(dá)學(xué) 號(hào)：07021010104專 業(yè)：自動(dòng)化班 級(jí)：指導(dǎo)教師：張紅光 四川理工學(xué)院自動(dòng)化與電子信息學(xué)院二O一一年六月何沭達(dá)：基于PLC的水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量和控制。水位控制在日常生活中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。然而隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)，人們生活用水的增加，以往采用的繼電器水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)由于頻繁操作會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損，不方便維護(hù)和更新，已經(jīng)不能滿足人們的實(shí)際需求，本文采用的是西門子S7200系列小型PLC可編程控制器作為水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)核心，對(duì)水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行性進(jìn)行了需求分析。主要實(shí)現(xiàn)方法是通過傳感器檢測(cè)水塔水位的實(shí)際水位，將水位具體信息傳至PLC構(gòu)成的控制模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，來控制抽水電機(jī)的動(dòng)作，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，顯示水位具體信息，如果水位低于或高于某個(gè)設(shè)定值是，就會(huì)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警的信號(hào)。本文以一個(gè)水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，給出了基于PLC水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好實(shí)現(xiàn)的具體過程。關(guān)鍵詞： 水位控制，西門子S7200 ，傳感器ABSTRACTBased on PLC towers water level control system designIn the industrial and agricultural production process, often need to measure and control thewater level.Water level control applications in everyday life are very wide, such as water towers, groundwater, hydropower and other water level control case.But with the growing world population, it is the increase in water, relay towers used in the past, the water level automatic control system operation due to the frequent cause mechanical wear, convenient maintenance and updating can no longer meet the actual needs of the people, the paper usedSiemens PLC S7200 programmable controller as a series of small water tower water level automatic control system core, the water level of the tower the functions of automatic control system of the requirement analysis.Main achieved is through the actual water level sensor detects the water tower, specific information will be transmitted to the water level control module consisting of PLC, the A / D conversion, to pare data, to control the pumping action of the motor, while data reduction, the indicated levelspecific information, if the water level lower or higher than a set value, we will send the hazard warning signal.In this paper, a water tank level control system design process, the water tower level control system based on PLC design a good implementation of the specific process.KEY WORDS: Water level control, Siemens S7200, The sensor四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文目 錄摘 要 IABSTRACT I第1章 引 言 1第2章 可編程器簡(jiǎn)介 2 2 PLC的發(fā)展 4 PLC的基本結(jié)構(gòu) 5 中央處理單元(CPU) 5 存儲(chǔ)器 6 輸入/輸出模塊 7 擴(kuò)展模塊 8 編程器 8 PLC的基本工作原理 8 PLC的主要應(yīng)用 9 S7200系列PLC元件功能 10第3章 水塔水位控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 13 傳統(tǒng)水塔水位控制 13 工作原理 13 外部接線與控制列表 13 15 PID水塔水位控制系統(tǒng)的工作原理 15 設(shè)計(jì)分析 15 可行性試驗(yàn) 16 可行性分析 17 水位閉環(huán)控制系統(tǒng) 17第4章 PLC中PID控制器的實(shí)現(xiàn) 19 PID算法 19 PID應(yīng)用 20 PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的方式 20 PLC PID控制器的實(shí)現(xiàn) 21 PID指令及回路表 23第5章　系統(tǒng)硬件開發(fā)設(shè)計(jì) 24 可編程控制器的選型 24 EM235模擬量模塊 25 EM235的安裝使用 27 EM235的工作程序編制 27 硬件連接圖 28 控制系統(tǒng)I/O地址分配 28第6章 系統(tǒng)軟件應(yīng)用設(shè)計(jì) 29 水位PID控制的邏輯設(shè)計(jì) 29 梯形圖編程 33 控制程序 33 聯(lián)機(jī) 33第7章 結(jié) 論 35 35 35致 謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄 38四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文第1章 引 言在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關(guān)量等都是常用的主要被控參數(shù)。其中，水位控制越來越重要。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)給。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點(diǎn)。可編程控制器（PLC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前水位控制的方式被PLC控制取代。同時(shí)，又有PID控制技術(shù)的發(fā)展，因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中，常常會(huì)需要對(duì)容器中的液位（水位）進(jìn)行自動(dòng)控制。比如自動(dòng)控制水塔、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動(dòng)補(bǔ)水控制、自動(dòng)電熱水器、電開水機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水控制等。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同，精度不同。但其原理都大同小異。特別是在實(shí)際操作系統(tǒng)中，穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。因此如何設(shè)計(jì)一個(gè)精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。采用PLC和PID技術(shù)能很好的解決以上問題，使水位控制在要求的位置。本論文側(cè)重介紹“水塔水位PID控制系統(tǒng)”的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容，使水塔水塔維持一定的水位。通過對(duì)變頻器內(nèi)置PID模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳液位傳感器反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化，采取PID調(diào)節(jié)方式，在全流量范圍內(nèi)利用輸入液體控制閥連續(xù)調(diào)節(jié)和輸出控制閥分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水塔供水且有效節(jié)能。水位PID控制系統(tǒng)集PLC控制技術(shù)、PID技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性。1 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文第2章 可編程器簡(jiǎn)介可編程控制器是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、儲(chǔ)存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源、交通等各個(gè)行業(yè)。計(jì)算機(jī)在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強(qiáng)了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程軟件和編程技巧，增強(qiáng)了PLC過程控制能力。因此，無論是單機(jī)還是多機(jī)控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制器，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。可編程控制器(Programmable Controller)也可稱邏輯控制器(Programmable Logic Controller),是一微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制通用裝置，是計(jì)算機(jī)家族的一名成員，簡(jiǎn)稱PC。為了與個(gè)人電腦（也簡(jiǎn)稱PC）相混淆通常將可編程控制器稱為PLC。可編程控制器的產(chǎn)生和繼電器—接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器—接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路直觀、價(jià)格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于工作模式固定、要求比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合非常使用，至今仍有廣泛的用途。但是當(dāng)工作模式改變時(shí)，就必須改變系統(tǒng)的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個(gè)新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日益縮短，工業(yè)生產(chǎn)從大批量、少品種，向小批量、多品種轉(zhuǎn)換，繼電器—接觸器控制難以滿足市場(chǎng)要求，此問題首先被美國(guó)通用汽車公司（GM公司）提了出來。通用汽車公司為適合汽車型號(hào)的不斷翻新，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品多樣性的需求，公開對(duì)外招標(biāo)，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制。其對(duì)新裝置性能提出的要求就是著名的GM10條，即:1. 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3. 可靠性高于繼電器控制裝置；4. 體積小于繼電