畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)作者：學(xué)號(hào)：系：輸變電技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：供用電技術(shù)題目：基于組態(tài)王的水塔水位控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：副教授評(píng)閱者：2011年6月畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）-I-摘要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)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。而水位檢測(cè)可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制等。本文采用PLC進(jìn)行主控制，在水箱上安裝一個(gè)自動(dòng)測(cè)水位裝置。利用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地測(cè)量水位的變化，把測(cè)量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，主控臺(tái)應(yīng)用組態(tài)王對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成相應(yīng)的水位顯示、故障報(bào)警信息顯示、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)的顯示，使水位保持在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)計(jì)安裝一臺(tái)控制水塔的供電泵電動(dòng)機(jī)的控制電路，使水塔水位保持在規(guī)定范圍內(nèi)。使其能自動(dòng)控制在規(guī)定水位線(xiàn)內(nèi)，并且可通過(guò)PLC進(jìn)行自動(dòng)控制。水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn),而自動(dòng)控制原理,依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),保持水壓恒定以滿(mǎn)足用水要求,從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，操作維修方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。安裝于水塔上的傳感器將水塔的水位轉(zhuǎn)化成1-5伏的電信號(hào)；電信號(hào)到達(dá)PLC將控制控制水泵的開(kāi)關(guān)。水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)由PLC!核心控制部件高低位水箱的水位檢測(cè)電路高低水位信號(hào)傳送給PLC水泵電動(dòng)機(jī)控制電路PLC控制啟停及切換。水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測(cè)水位,在控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，若水槽水位低于水槽最低水位S2時(shí)液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向PLC發(fā)出信號(hào)，PLC根據(jù)此信號(hào)打開(kāi)補(bǔ)水泵向水槽補(bǔ)水，當(dāng)水位達(dá)到水槽最高水位S4時(shí)液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向PLC發(fā)出信號(hào)停止補(bǔ)水泵的工作，當(dāng)水塔水位達(dá)到最低水位S2時(shí)，液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向PLC輸出，PLC在收到信號(hào)后啟動(dòng)水泵向水塔加水，當(dāng)水塔水位達(dá)到最高水位S1時(shí)傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向PLC發(fā)出信號(hào)停止水泵的工作。因此需要變頻供水，恒壓供水,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞：PLC；組態(tài)王；水塔水位控制系統(tǒng)：基于組態(tài)王的水塔水位控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)-II-目錄摘要I引言1第1章緒論.21.1概述.21.2設(shè)計(jì)要求及意義.2第2章PLC的設(shè)計(jì).32.1可編程控制器（PLC）的簡(jiǎn)介.32.1.1可編程控制器的定義.32.1.2可編程控制器的產(chǎn)生.32.2PLC的工作原理.52.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu).52.2.2PLC的工作過(guò)程.52.3PLC的編程語(yǔ)言梯形圖.72.3.1梯形圖簡(jiǎn)介.72.3.2梯形圖特點(diǎn).72.4SYSMAC-C系列P型機(jī)的概述.82.4.1輸入/輸出繼電器通道(I/O)的分配.82.4.2內(nèi)部輔助繼電器（IR）通道的分配.82.4.3定時(shí)器和計(jì)數(shù)器通道（TIM/CNT）.8第3章組態(tài)王簡(jiǎn)介.93.1組態(tài)王的定義.93.2組態(tài)王的特點(diǎn).93.3組態(tài)王的實(shí)踐.9第4章水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì).114.1水塔水位控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)與調(diào)試.114.2水塔水位系統(tǒng)控制電路.114.3水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表.124.4水塔水位系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備.13第5章水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì).155.1工作過(guò)程.155.2程序流程圖.15畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）-III-5.3分配：.165.4梯形圖.165.4與梯形圖對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表.17結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）-1引言供水是一個(gè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)城市供水提出了更高的要求，要滿(mǎn)足及時(shí)、準(zhǔn)確、安全保證充足供水，如果仍然沿用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保障，為此必須進(jìn)行水塔水位控制自動(dòng)化系統(tǒng)的改造?？删幊炭刂破?PLC)因其高可靠性和較高的性?xún)r(jià)比在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。研究設(shè)計(jì)的基于PLC控制的多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng),采用可編程序控制器、變頻器以及壓力變送器等器件,完成邏輯控制、變頻調(diào)速和數(shù)據(jù)采樣等功能,使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,達(dá)到節(jié)能的目的,提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量.本文針對(duì)目前比較流行的控制技術(shù)，利用PLC和傳感器構(gòu)成了水塔恒水位的控制系統(tǒng)。改造后的水塔水位自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。：基于組態(tài)王的水塔水位控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)-2第1章緒論水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。自動(dòng)檢測(cè)水位的檢測(cè)系統(tǒng)能根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)。本次課題采用PLC進(jìn)行主控制，把測(cè)量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，用PLC對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成水位的檢測(cè)、控制及故障報(bào)警等功能。1.1概述現(xiàn)代的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越趨于自動(dòng)化、智能化，以往的設(shè)計(jì)很難滿(mǎn)足當(dāng)今生產(chǎn)的要求。因此，我們需要找到新的設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以提高控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率?？煽刂凭幊唐鳎≒LC）的出現(xiàn)滿(mǎn)足了人們對(duì)現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。PLC對(duì)著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，現(xiàn)代可編程序控制器實(shí)際上是以微處理器為基礎(chǔ)，高度集成化的新型工業(yè)控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。本文詳細(xì)的介紹了PLC水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。利用PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述就可在PLC的幫助下完成設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求及意義水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。自動(dòng)檢測(cè)水位的檢測(cè)系統(tǒng)能根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)。本次課題采用PLC進(jìn)行主控制，利用水的導(dǎo)電性測(cè)量水位的變化，把測(cè)量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，用PLC對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成水位的檢測(cè)、控制及故障報(bào)警等功能。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我有以下意義:1通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)PLC理論方面的理解。2掌握PLC的內(nèi)部模塊的應(yīng)用，如存儲(chǔ)器、CPU等。3了解和掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）-3第2章PLC的設(shè)計(jì)2.1可編程控制器（PLC）的簡(jiǎn)介可編程序控制器(ProgrammableLogicController)簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。所謂可編程序控制器，就是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)并執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)操作的指令，通過(guò)數(shù)字量或模擬量的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。隨著PLC的發(fā)展，它不僅能完成編輯、運(yùn)算、控制，而且能實(shí)現(xiàn)模擬量、數(shù)字量的算術(shù)運(yùn)算。2.1.1可編程控制器的定義可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PC（英文全稱(chēng)：ProgrammableController），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱(chēng)：ProgrammableLogicController）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.1.2可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器的產(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(kāi)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(xiàn)，控制柜中的物件以及接線(xiàn)都要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，用戶(hù)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(mǎn)足市場(chǎng)要求，此問(wèn)題首先被美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM公司）提了出來(lái)。通用汽車(chē)公司為適合汽車(chē)型：基于組態(tài)王的水塔水位控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)-4號(hào)的不斷翻新，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品多樣性的需求，公開(kāi)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.體積小于繼電器控制裝置；5.數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6.成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7.輸入可以是交流115V；8.輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9.在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10.用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。這十項(xiàng)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(jì)算機(jī)，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(lái)設(shè)計(jì)。用可編程控制器代替了繼電器接觸器的控制，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性等有點(diǎn)，用程序代替硬接線(xiàn)，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用程序代替硬接線(xiàn)，減少了重新設(shè)計(jì)，重新接線(xiàn)的工作，此種控制器借鑒計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言，利用面向控制過(guò)程，面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，其標(biāo)志性語(yǔ)言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語(yǔ)言，使得部熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費(fèi)大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運(yùn)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(tái)可編程控制器PDP14由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)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(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，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)入九十年代后，工業(yè)控制領(lǐng)域幾乎全被PLC占領(lǐng)。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)言，PLC技術(shù)將在工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAC/CAM）種躍居首位。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）-5我國(guó)在八十年代初才開(kāi)始使用PLC，目前從國(guó)外應(yīng)進(jìn)的PLC使用較為普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、滅國(guó)GE公司GE系列和德國(guó)西門(mén)子公司S系列等。2.2PLC的工作原理2.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)