基于PLC的水箱液位高度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30494基于PLC的水箱液位高度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與仿真分析案例 177331.軟件設(shè)計(jì) 136401.1STEP7-Micro/WIN編程軟件簡(jiǎn)介 198631.2參數(shù)設(shè)定及I/O分配 171722.程序編程和系統(tǒng)仿真 5230382.1程序設(shè)計(jì) 5306392.2程序仿真和分析 51.軟件設(shè)計(jì)本文對(duì)于操作系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)所用的編程語言是指：step7-micro/win。1.1STEP7-Micro/WIN編程軟件簡(jiǎn)介step7編程軟件是基于西門windows的專有工業(yè)工控軟件,為德國西門子公司提供一系列的專業(yè)工控應(yīng)用軟件,其中主要包括用于操控西門子的軟件s7、m7、c7和基于wipc的軟件wincc,是專門提供它們能夠進(jìn)行程序編程、監(jiān)測(cè)和進(jìn)行參數(shù)管理配置的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化操控工具,也是西門simatic專有應(yīng)用工業(yè)工控軟件的重要組成部分。此軟件功能齊全,頁面友善,而且早已具備徹底自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)客戶管理作用,關(guān)鍵合適客戶自身撰寫的plc等應(yīng)用軟件;另外也容許客戶能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不一樣可執(zhí)行程序在系統(tǒng)環(huán)境中的一切正常操作狀況,它早已是諸多simatics7-200客戶中必不可少的一個(gè)軟件開發(fā)環(huán)境。1.2參數(shù)設(shè)定及I/O分配s7-200模擬量擴(kuò)充器em235模擬量包括4路數(shù)據(jù)輸入和1路數(shù)據(jù)輸出,為12位的模擬數(shù)據(jù)傳輸格式。ra、a+、a-為第一路輸入模擬量時(shí)連接進(jìn)行信號(hào)輸入輸出通道的一個(gè)終點(diǎn);rb、b+、b-為第二路輸入模擬量時(shí)連接進(jìn)行信號(hào)輸入輸出通道的一個(gè)終點(diǎn);rc、c+、c-為第三路輸入模擬量時(shí)連接進(jìn)行信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出通道的一個(gè)終點(diǎn);rd、d+、d-為連接第四路輸入模擬量的信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出通道。mo、vo、io是作為一個(gè)模擬量的數(shù)據(jù)傳遞和進(jìn)入輸出端子,電壓進(jìn)入輸出的范圍一般為-10~+10v,電流進(jìn)入輸出的范圍一般為0~20ma。l+、m分別用于連接em235的工作臺(tái)和電源em235端子的接線圖如圖6及表格所示。ML+ML+M0V0I0增益偏移配置24V+-電流負(fù)載電壓負(fù)載DC24V電流和公共端+-電壓變送器電流變送器未用的輸入端RAA+A-RBB+B-RCC+C-RDD+D-圖6EM235端子接線圖em235中間一共有6個(gè)中的dip信號(hào)設(shè)定控制開關(guān),通過這6個(gè)中的dip信號(hào)設(shè)定控制開關(guān),可以自由地自動(dòng)選擇不同進(jìn)出輸入模擬信號(hào)的滿載能量變化程度和信號(hào)分辨率,所有不同輸入模擬信號(hào)都被自動(dòng)設(shè)置為一個(gè)形成相同的一個(gè)模擬信號(hào)數(shù)據(jù)源和輸入信號(hào)區(qū)域的頻率范圍和信號(hào)格式,dip信號(hào)設(shè)定控制開關(guān)的具體信號(hào)設(shè)定操作方法可參見上文下圖,詳見下文表1。本設(shè)計(jì)方法在位于水箱內(nèi)部的壓力液位開關(guān)控制傳動(dòng)系統(tǒng)中,由一個(gè)壓力液位傳感器向液位開關(guān)內(nèi)部輸出4~20ma的四個(gè)電流輸出信號(hào)至diem235,該四個(gè)電流輸出信號(hào)均表示為一個(gè)直流單極性恒定電流,dipi與開關(guān)的直流電阻值的對(duì)應(yīng)被采用假定形式為:ON、OFF、OFF、OFF、OFF、ON。PLC的I/O分配如下:啟動(dòng)按鈕SB1:I0.0;停止按鈕SB2:I0.1;控制水泵電機(jī)運(yùn)行:Q0.0。PLC與壓力傳感器、變頻器和水泵電機(jī)的連接電路圖和PLCI/O分配情況如圖7所示。表1DIP開關(guān)設(shè)定表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0~50mV12.5uVOFFONOFFONOFFON0~100mV25uVONOFFOFFOFFONON0~500mV125uVOFFONOFFOFFONON0~1V250uVONOFFOFFOFFOFFON0~5V12.5uVONOFFOFFOFFOFFON0~20mA5uVOFFONOFFOFFOFFON0~10V2.5mV雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF±25mV12.5uVOFFONOFFONOFFOFF±50mV25uVOFFOFFONONOFFOFF±100mV50uVONOFFOFFOFFONOFF±250mV125uVOFFONOFFOFFONOFF±500mV250uVOFFOFFONOFFONOFF±1V500uVONOFFOFFOFFOFFOFF±2.5V12.5uVOFFONOFFOFFOFFOFF±5V2.5mVOFFOFFONOFFOFFOFF±10V5mV +壓力傳感器-+壓力傳感器-------220V(AC)LNM3~UVW36910QSI0.0I0.1IMPLCQ0.01LEM235RAA+A-V0M024V(DC)24V(DC)啟動(dòng)SB1停止SB2圖7PLC與壓力傳感器、變頻器的連接電路圖西門子G110變頻器參數(shù)設(shè)置如表2：參數(shù)號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值說明P0304電機(jī)額定電壓220單位：VP0305電機(jī)額定電流0.5單位：AP0306電機(jī)額定功率0.75單位：kWP0310電機(jī)額定頻率50單位：HzP0311電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1460單位：r/minP0700選擇命令信號(hào)源2由端子排輸入P1000選擇頻率設(shè)定值2模擬設(shè)定值P1080最小頻率5單位：Hz表2西門子G110變頻器參數(shù)設(shè)定2.程序編程和系統(tǒng)仿真2.1程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)啟動(dòng)后,液位傳感器將其相關(guān)液位參數(shù)值通過相關(guān)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并直接送入液位plc中,在送入plc中對(duì)其數(shù)值進(jìn)行相關(guān)液位參數(shù)值的分析判定,診斷測(cè)試結(jié)果主要表現(xiàn)有以下兩種。(1)當(dāng)前的液位值與設(shè)定值相同時(shí),程序就會(huì)直接進(jìn)行液位的檢測(cè);(2)當(dāng)今的液位值與預(yù)設(shè)值不一樣時(shí),系統(tǒng)會(huì)對(duì)檢驗(yàn)獲得的水箱液位值各自開展pid計(jì)算,將在其中的液位差轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比相符合的電子信號(hào),調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速比,更改電機(jī)在水箱內(nèi)部滲水的總流量,直到液位值與預(yù)設(shè)值保持一致。系統(tǒng)工作人員能夠依據(jù)具體應(yīng)用狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種水泵的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速比,控制出入泵水量,直至水泵的額定液位溫定至系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值,操作程序框架圖如下圖8所示。程序流程見附則。2.2程序仿真和分析目前尚未發(fā)現(xiàn)有一套正式的英文plc仿真應(yīng)用軟件,本文在工程設(shè)計(jì)實(shí)際使用中遇到的仿真軟件主要是由jjuanluisvillanueva公司自主設(shè)計(jì)的一款簡(jiǎn)體英文版本的s7-200plc仿真應(yīng)用軟件,此類的仿真應(yīng)用軟件不需要可加載任何擴(kuò)展軟件模塊和其他家用電器軟件模塊,仿真的過程中設(shè)計(jì)人員通常能通過觀察整個(gè)plc的軟件輸入和輸出運(yùn)行狀態(tài),軟件仿真開始后的仿真界如下圖9所示。根據(jù)導(dǎo)出程序的工作流程圖,在程序step7-micro/win兩種程序編程仿真軟件中自行導(dǎo)出編寫好的一個(gè)程序梯形圖,編譯正確無誤后程序即可自行導(dǎo)出一個(gè)程序配置文件,導(dǎo)出后的程序配置文件的生成格式應(yīng)該是.awl,打開程序s7-200plc后并進(jìn)行編程仿真,將自己自行導(dǎo)出的一個(gè)程序配置文件直接進(jìn)行加載給程序s7-200plc后并進(jìn)行編程仿真,打開導(dǎo)出程序界面上邊的程序配置文件選擇選項(xiàng)卡,選取一個(gè)cpu被進(jìn)行配置的生成格式cpu224,如程序圖10所示。開始開始初始液位值檢測(cè)液位是否符合設(shè)定值？啟動(dòng)PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后液位檢測(cè)NY圖8程序流程圖圖9S7-200PLC仿真軟件圖10裝載程序點(diǎn)擊開始運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序,接通了啟動(dòng)電機(jī)的兩個(gè)啟動(dòng)水泵按鈕后如sb1,即點(diǎn)擊圖中0按鈕,控制器和啟動(dòng)水泵會(huì)使電機(jī)在正常工作時(shí)開始運(yùn)行的兩個(gè)燈亮,即電機(jī)輸出一個(gè)新的高電平,如圖11所示。圖11電機(jī)啟動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制開關(guān)