基于PLC的水塔水位控制

1、基于PLC的水塔水位控制 作者： 日期：2 個人收集整理 勿做商業(yè)用途題目：水塔水位控制系統(tǒng)系別:電子信息與控制工程系班別：自動化072班姓名:秦志廣學(xué)號：200700301090指導(dǎo)老師:馮平目 錄1結(jié)論31。1 可編程控制器的產(chǎn)生 31。2 PLC的特點 31。3 PLC的基本結(jié)構(gòu)31。4 PLC的工作方式 41。5 PLC的發(fā)展52水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計62.1水塔水位控制系統(tǒng)要求 62。2水塔水位控制系統(tǒng)主電路 62。3I/O口的分配 73. 水塔水位控制系統(tǒng)PLC的軟件設(shè)計83.1 程序流程圖83。2 梯形圖94。設(shè)計總結(jié)11參與文獻(xiàn)11第1章 緒論1。1可編程控制器的產(chǎn)生可

2、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(jī)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?？删幊炭刂破鞯漠a(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(qiáng)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

3、的用途。 1.2 PLC的特點一、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)二、編程簡單,易于掌握三、組合靈活,使用方便四、功能強(qiáng),通用性好五、開發(fā)周期短，成功率高六、體積小，重量輕，功耗低1。3 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖11所示:一、中央處理單元(CPU)中央處理單元（CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù);檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài),并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀二、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存

4、儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。1、PLC常用的存儲器類型（1）RAM (Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲器(隨機(jī)存儲器）,其存取速度最快，由鋰電池支持。(2）EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)

5、容進(jìn)行修改。三、輸入/輸出模塊輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的接口?，F(xiàn)場的輸入信號,如按鈕開關(guān)，行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流)等，都要通過輸入模塊送到PLC.四、擴(kuò)展模塊當(dāng)一個PLC中心單元的1/0點數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,擴(kuò)展接口就是用于連接中心基本單元與擴(kuò)展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經(jīng)開發(fā)出一系列的智能接口模塊，使可編程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善.智能1/0接口模塊種類很多，例如高速技術(shù)模塊、PLCA控制模塊、數(shù)字位基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計

6、置譯碼模塊、閥門控制模塊、中斷控制模塊、智能存貯模塊以及智能1/0模塊等。五、編程器它的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連,以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入PLC。目前編程器主要有以下三種類型:便攜式編程器(也叫簡易編程器）;圖形編程器;用于IBM一PC及其兼容機(jī)的編程器.六、電源PLC中的電源一般有三類：1、+5V、±15V直流電源：供PLC中TTL芯片和集成運(yùn)放使用;2、供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源；3、鋰電池及其充電電源.考慮到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同

7、。1。4 PLC的工作方式PLC大多采用成批輸入/輸出的周期掃描方式工作,按用戶程序的先后次序逐條運(yùn)行.一個完的期可分為三個階段：（1）、輸入采樣階段程序開始時，監(jiān)控程序使機(jī)器以掃描方式逐個所有輸入端口上的信號，并依次存入對應(yīng)的輸入映象寄存器.（2）、用戶程序執(zhí)行階段所有的輸入端口采樣結(jié)束后，即開始進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，根據(jù)用戶輸入的控制程序,從第一條開始，逐條加以執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)行結(jié)果，存入對應(yīng)的中間元件和輸出元件映象寄存器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處理。（3)、輸出刷新階段將輸出元件映象寄存器的內(nèi)容，從第一個輸出端口開始，到最后一個結(jié)束,依次讀入對應(yīng)的輸出鎖存器,從而

8、驅(qū)動輸出器件形成可編程的實際輸出。1.5 PLC的發(fā)展雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步,PLC也迅速發(fā)展,其發(fā)展過程大致可分三個階段:早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器.這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等.它在硬件上以準(zhǔn)計算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求.裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼

9、電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小,能耗低,有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今.在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國,日本,德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的

10、數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器的市場價格大幅度下跌,使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片.這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。第2章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計2.1、水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計要求 水塔水位控制裝置如圖21所示 圖21 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)S1,S1此時為ON，電磁閥打開,開始往水池里注水，當(dāng)4S以后,若水池液位沒有超過水池下限液位開

11、關(guān)時，則系統(tǒng)發(fā)出報警,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)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)水塔水位低于水塔下限水位時，則水塔下限水位開關(guān)S3為ON,水泵開始工作，向水塔供水，當(dāng)S3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，則水塔上限水位開關(guān)S4為OFF，水泵停止。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。2。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2-5所示:圖2-2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路2。3 I/O接口分配2.3.1 列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表，見

12、表2-1.表21 水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號輸入變量名輸出信號 輸出變量名X001水塔上限位Y000閥門X002水塔下限位Y001水泵X003水池上限位X004水池下限位2。3.2 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備這是一個單體控制小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，它有4個開關(guān)量,開關(guān)量輸出觸點數(shù)有2個，輸入、輸出觸點數(shù)共有6個，只需選用一般中小型控制器即可.據(jù)此，可以對輸入、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2-2所示。Y000X001 X002Y001COMX003X004COM圖2-3 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖第3章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計

13、3.1 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3-1所示。圖3-1 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖3.2 梯形圖根據(jù)控制要求,設(shè)計的梯形圖程序如圖3-2所示.圖32 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖3。2。1 工作過程設(shè)水塔、水池初始狀態(tài)都為空著的，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，開始往水池離境稅,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，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

14、始工作,向水塔供水，當(dāng)水池的液位超過水池上限液位時，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,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，但剛剛給水塔供水的時候，水泵已經(jīng)把水池的水抽走了，此時水塔液位已經(jīng)低于水池上限，此次給水塔供水完成。3.2.2 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖對應(yīng)的指令表第4章 設(shè)計總結(jié)  通過這次設(shè)計實踐.讓我更熟練的掌握plc的編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中,提高了我的工程素質(zhì)。經(jīng)過我一次次的實踐，最后把正確的結(jié)果做出來時，才看到了自己的缺點。 在設(shè)計的過程中我還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法,不是有句話叫做思而不學(xué)則殆。做事要學(xué)思結(jié)合?，F(xiàn)在我的畢業(yè)設(shè)計