基于plc和mcgs的水塔水位模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(已修改)

　

【正文】 目 錄摘要................................................................2前言 3第1章 可編程控制器 5 什么是可編程控制器 6 PLC的發(fā)展 8 PLC的基本結(jié)構(gòu) 9 PLC的控制原理 14 PLC的特點 16第2章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計 17 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計要求 18 水塔水位控制系統(tǒng)主電路及控制電路 19 硬件連接 20 PCL818L I/O接口卡的安裝.. ..............................21第3章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計 22 程序流程圖 22 梯形圖程序設(shè)計及工作過程分析 23 工作過程 24 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖 26第4章 水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計 27 組態(tài)軟件概述 28 建立MCGS組態(tài)畫面 30 MCGS組態(tài)畫面 30 畫面演示 30總結(jié) 34致 謝 36參考文獻(xiàn)......................................................... .37基于PLC和MCGS的水塔水位的控制系統(tǒng)設(shè)計[摘 要]在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對水位進(jìn)行測量控制。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。而水位檢測可以有多種實現(xiàn)方法，如機械控制，邏輯電路控制，機電控制等，本文采用PLC進(jìn)行主控制，在水箱上安裝一個自動測水位裝置。利用水的導(dǎo)電性連續(xù)的全天候的測量水位的變化，把測量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，主控臺應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件對接收到的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成相應(yīng)的水位顯示故障報警信息顯示。實時曲線和歷史曲線的顯示，使水位保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩? 前 言隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。組態(tài)控制技術(shù)作為計算機控制技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其先進(jìn)性和實用性已經(jīng)被工業(yè)現(xiàn)場的廣大技術(shù)人員認(rèn)可并得到廣泛應(yīng)用。組態(tài)軟件適用于許多工業(yè)領(lǐng)域，因為其功能強大而倍受青睞。一．本論文研究的背景雙儲液罐水位控制系統(tǒng)介紹被控對象由上、下兩個儲液罐組成，上、下水位和溫度分辨經(jīng)2個壓力變送器和溫度變送器檢測后。通過安裝在出水管網(wǎng)上的遠(yuǎn)傳壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)化為420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使系統(tǒng)的供水管網(wǎng)壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制器加泵。根據(jù)用戶用水量的大小來控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以壓力設(shè)定值為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。二．組態(tài)軟件的介紹 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。組態(tài)（configuration）意思就是模塊的任意組合，采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計算機系統(tǒng)在硬件設(shè)計上，除采用工業(yè)PC機外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I/O接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本不再需要單獨進(jìn)行具體電路設(shè)計。這不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時間，更提高了工控系統(tǒng)的可靠性。在軟件設(shè)計上由于采用成熟的工控開發(fā)的工具軟件，它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能。 工控組態(tài)軟件集成了圖形技術(shù)、人機界面技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，使控制系統(tǒng)開發(fā)人員不必依靠某種具體的計算機語言，只需通過可視化的組態(tài)方式，就可完成監(jiān)控程序設(shè)計，降低了監(jiān)控程序開發(fā)的難度。組態(tài)軟件均具有良好的擴(kuò)展性、兼容性，軟件結(jié)構(gòu)開放，可接受各種形式的數(shù)據(jù)格式。同時，支持的硬件類型也十分廣泛[1]。工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，使得大型工業(yè)控制系統(tǒng)的組態(tài)編程變得十分得簡單、容易，工程設(shè)計人員不用再設(shè)計那些復(fù)雜的應(yīng)用程序（如I/O driver等）。工控組態(tài)軟件的功能包括數(shù)據(jù)庫生成、歷史庫生成、圖形生成、報表生成、順序控制功能、連續(xù)調(diào)節(jié)功能。目前有許多工控組態(tài)軟件。第1章 可編程控制器 什么是可編程控制器可編程控制器（Programmable Controller）,也稱可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），是以微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置，是計算機家族的一名成員，簡稱PC，為了避免與個人電腦（也簡稱為PC）相混淆，通常將可編程控制器簡稱為PLC。可編程控制器的產(chǎn)生與繼電器—接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器—接觸器控制已有上百年的歷史，它是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電路直觀、價格低廉、容易操作、易于維修的優(yōu)點。此種控制系統(tǒng)布局固定，按預(yù)先規(guī)定的時間、條件、順序工作。對于工作模式固定、要求比較簡單的場合非常適用，至今仍有廣泛的用途。但是當(dāng)工作模式改變時，就必須改變控制系統(tǒng)的硬件接線，控制柜內(nèi)的物件和接線都要作相應(yīng)的變動，改造工期長，費用高，用戶改造時寧愿扔掉舊控制柜，另作一個新控制柜使用，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，市場競爭激烈，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需要，此問題首先被美國通用汽車公司（GM公司）提了出來。通用汽車公司為適合汽車型號的不斷翻新，滿足用戶對產(chǎn)品的多樣性的需求，公開對外招標(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。其對新裝置性能提出的要求就是著名的GM10條，即編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序。維護(hù)方便，最好是插件式。可靠性高于繼電器控制柜。體積小于繼電器控制柜。可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機。在成本上可與繼電器控制柜競爭。輸入可以是交流115V。輸出可以是交流115V、2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥。在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更。用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展4KB。這十項指標(biāo)就是現(xiàn)代PLC的最基本功能，值得注意的是PLC并不等同于普通計算機，它與有關(guān)的外部設(shè)備，按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體”和“便于擴(kuò)充功能”的原則來設(shè)計。用可編程控制器代替了繼電器—接觸器的控制，實現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計算機功能靈活、通用性強等優(yōu)點，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計，重新接線的工作，此種控制器借鑒計算機的高級語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標(biāo)志性語言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語言，使得不熟悉計算機的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在編程上發(fā)費大量的精力，只需集中精力去考慮如何操作并發(fā)揮該裝置的功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，是控制系統(tǒng)可方便地在需要的地方運行。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。1969年，第一臺可編程控制器PDP14由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上使用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷進(jìn)步，PLC迅速發(fā)展。PLC進(jìn)入90年代后，工業(yè)控制領(lǐng)域幾乎全被PLC占領(lǐng)。國外專家預(yù)言，PLC技術(shù)將在工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）中躍居首位。我國在80年代初才開始使用PLC，目前從國外引進(jìn)的PLC使用較為普遍的有日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美國GE公司GE系列和德國西門子公司S系列等。PLC外形圖 可編程控制器使用前景可編程控制器是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、存儲器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源、交通