水塔水位控制系統(tǒng)PLC設(shè)計專業(yè)教學(xué)

1、水塔水位控制系統(tǒng)plc設(shè)計1、水塔水位控制系統(tǒng)plc硬件設(shè)計1.1、水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計要求水塔水位控制裝置如圖1-1所示s1-表示水塔的水位上限，s2-表示水塔的水位下限，s3-表示水池水位上限，s4-表示水池水位下限，m1為抽水電機(jī)，y為水閥。圖1-1 水塔水位控制裝置水塔水位的工作方式：當(dāng)水池液位低于下限液位開關(guān)s4，s4此時為on，水閥y打開（y為on），開始往水池里注水，定時器開始定時，4秒以后，若水池液位沒有超過水池下限液位開關(guān)時（s4還不為off），則系統(tǒng)發(fā)出報警（閥y指示燈閃爍），表示閥y沒有進(jìn)水，出現(xiàn)故障；若系統(tǒng)正常，此時水池下限液位開關(guān)s4為off,表示水位高于下限水位。當(dāng)

2、水位液面高于上限水位，則s3為on，閥y關(guān)閉（y為off）。當(dāng)s4為off時，且水塔水位低于水塔下限水位時（水塔下限水位開關(guān)s2為on），電機(jī)m開始工作，向水塔供水，當(dāng)s2為off時，表示水塔水位高于水塔下限水位。當(dāng)水塔液面高于水塔上限水位時（水塔上限水位開關(guān)s1為off），電機(jī)m停止。（注：當(dāng)水塔水位低于下限水位，同時水池水位也低于下限水位時，水泵不能啟動）1.2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路水塔水位控制系統(tǒng)主電路如圖1-2所示：圖1-2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路1.3、i/o接口分配水塔水位控制系統(tǒng)plc的i/o接口分配如表1-1所示。表1-1 水塔水位控制系統(tǒng)plc的i/o接口分配表符號地址絕對

3、地址數(shù)據(jù)類型說明1s1i0.1bool水塔上限水位2s2i0.2bool水塔下限水位3s3i0.3bool水池上限水位4s4i0.4bool水池下限水位5starti0.0bool控制開關(guān)6yq0.1bool水閥7m1q0.2bool抽水電機(jī)8q0.3bool水池下限指示燈9q0.4bool水池上限指示燈10q0.5bool水塔下限指示燈11q0.6bool水塔上限指示燈12q0.7bool報警指示燈1.4、水塔水位控制系統(tǒng)的i/o接線圖這是一個單體控制小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，它有5個開關(guān)量，開關(guān)量輸出觸點數(shù)有8個，輸入、輸出觸點數(shù)共有13個，只需選用一般中小型控制器即可。據(jù)此，可以對輸入

4、、輸出點作出地址分配，水塔水位控制系統(tǒng)的i/o接線圖如圖1-3所示。圖1-3 水塔水位控制系統(tǒng)的i/o接線圖2、水塔水位控制系統(tǒng)plc軟件設(shè)計2.1 程序流程圖水塔水位控制系統(tǒng)的plc控制流程圖，根據(jù)設(shè)計要求，控制流程圖如圖2-1所示。圖2-1 水塔水位控制系統(tǒng)的plc控制流程圖2.2梯形圖程序設(shè)計及工作過程分析梯形圖編程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，與傳統(tǒng)的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強(qiáng)而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的

5、控制功能的編程，絕大多數(shù)plc用戶都首選使用梯形圖編程。梯形圖編程的一般規(guī)則有:（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個邏輯行起始于左母線然后是觸點的各種連接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個圖形呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用plc的有效范圍內(nèi)。（2）梯形圖是plc形象化的編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒有真實的電流流過。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為它只能由左向右單方向流;層次的改變也只能自上而下。（3）梯形圖中的繼電器實質(zhì)上是變量存儲器

6、中的位觸發(fā)器，相應(yīng)某位觸發(fā)器為“1態(tài)”，表示該繼電器線圈通電，其動合觸點閉合，動斷觸點打開，反之為“o態(tài)”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運(yùn)算的結(jié)果。（4）梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。（5）繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用:而繼電器的觸點，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。（6）plc在解算用戶邏輯時，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進(jìn)行的，即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時動作，這在設(shè)計梯形圖時

7、，可以減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設(shè)計大大簡化。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。當(dāng)plc運(yùn)行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但cpu是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的過程稱為cpu對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。根據(jù)控制要求，設(shè)計的梯形圖

8、程序如圖2-2所示。2.2.1 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖圖2-2 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖2.2.3 工作過程設(shè)水塔、水池初始狀態(tài)都為空著的，4個液位指示燈全亮。當(dāng)執(zhí)行程序時，掃描到水池為液位低于水池下限液位時，電磁閥打開，開始往水池里進(jìn)水，如果進(jìn)水超過4秒，而水池液位沒有超過水池下限位，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會自動報警。若4秒之后水池液位按預(yù)定的超過水池下限位，說明系統(tǒng)在正常的工作，水池下限位的指示燈滅，此時，水池的液位已經(jīng)超過了下限位了，系統(tǒng)檢測到此信號時，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵開始工作，向水塔供水，當(dāng)水池的液位超過水池上限液位時，水池上限指示燈滅，電磁閥就關(guān)閉，但是水塔現(xiàn)在還沒有裝滿，可此時水塔液位已經(jīng)超過水塔下限水位，則水塔下限指示燈滅，水泵繼續(xù)工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽滿時，水塔液位超過水塔上限，水塔上限指示燈滅，但剛剛給水塔供水的時候，水