PLC水塔水位控制試驗報告

1、中國礦業(yè)大學(xué)機電學(xué)院機電綜合實驗中心實驗報告課程名稱機電綜合實驗實驗名稱水塔水位控制模擬系統(tǒng)實驗日期2016.11.20實驗成績 指導(dǎo)教師第一章 緒論1.1 實驗?zāi)康膶W(xué)會使用組態(tài)軟件（推薦選用組態(tài)王軟件）和PLC推薦選用SIMEINSS7-200） 控制系統(tǒng)連接， 采用下位機執(zhí)行， 上位機監(jiān)視控制的方法， 構(gòu)建完成水塔水位自 動控制系統(tǒng)。1.2 實驗要求（ 1）閱讀本實驗參考資料及有關(guān)圖樣，了解一般控制裝置的設(shè)計原則、方法和 步驟。（ 2）調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動向，用于指導(dǎo)設(shè)計過程， 使設(shè)計成果具有先進和創(chuàng)造性。（ 3）認(rèn)真閱讀實驗要求，分析并進行流程分析，畫出流程圖。（4

2、）應(yīng)用PLC設(shè)計控制裝置的控制程序。（ 5）設(shè)計電氣控制裝置的照明、指示及報警等輔助電路。（ 6）繪制正式圖樣，要求用計算機繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP7-Micro/Win32 編程軟件編寫梯形圖。1.3 實驗內(nèi)容（1）當(dāng)水池水位低于水池低水位界（S4為ON表示），閥丫打開進水（丫為ON 定時器開始定時；（2）閥丫打開4秒后，如果S4還不為OFF那么閥丫指示燈閃爍，表示閥丫沒 有進水，出現(xiàn)故障；（3）S3為ON后，閥丫關(guān)閉（丫為OFF。當(dāng)S4為OFF時，且水塔水位低于水塔 低水位界時S2為ON電機M運轉(zhuǎn)抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔高水位界時 電機 M 停止。1.4 課程設(shè)計器材：（1）

3、TKPLC-1型實驗裝置一臺（2）安裝了 STEP7-Micro/WIN32編程軟件和組態(tài)軟件的計算機一臺。（ 3） PC/PPI 編程電纜一根。（ 4）連接導(dǎo)線若干。1.5 PLC 的介紹可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ， PLC，它采用一類可編 程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算 術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械 或生產(chǎn)過程。1.5.1 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， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖所示：編程器電源系統(tǒng)程序存儲訂輸出電路輸入電路

4、1.5.2 PLC的特點（1）系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。（2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言， 而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程 序，改變控制方案而不拆動硬件。（3）能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠(yuǎn)高于其他各種 機型（4）豐富的I/O接口模塊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單易學(xué)，安裝簡單，維修 方便1.6組態(tài)王軟件的介紹1.6.1概述：組態(tài)王軟件加密鎖分為開發(fā)版、運行版、NetVi

5、ew、Internet版和演示版。 我們使用的是演示版，它支持64點，內(nèi)置編程語言，開發(fā)系統(tǒng)在線運行2小時， 支持運行環(huán)境在線運行8小時，可選用通訊驅(qū)動程序。1.6.2特點它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可 以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下 連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、 數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而

6、且，它能充分利用 Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以 動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成 各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。163所繪界面如下說明：正常狀態(tài)電磁閥及泵關(guān)閉，顯示紅色， S1、S2、S3 S4為綠色。當(dāng)?shù)陀?S2、S4或高于S1、S3指示燈由綠色變?yōu)榧t色，閥 丫打開變?yōu)榫G色。當(dāng)4S后, S4仍為紅色，閥丫閃爍，表示故障。當(dāng)泵 M打開時，由紅色變?yōu)榫G色。第二章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計2.1水塔水位控制的實驗面板圖:水塔水位控制SI S2 S3 S4 M Y U L水塔水位控制面板說明：

7、面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位 上限，S4表示水池水位下限，M1為抽水電機，丫為水閥。2.2列出PLC的I/O分配表:面板S1S2S3S4M1丫PLCI0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1第三章水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計3.1流程圖根據(jù)設(shè)計要求控制流程圖如下3.2 梯形圖設(shè)計：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

8、電器梯形圖多半適用于 比較簡單的控制功能的編程，絕大多數(shù) PLC用戶都首選使用梯形圖編程。指令是用英文名稱的縮寫字母來表達PLC勺各種功能的助記符號，類似于計 算機匯編語言。 由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指令組合就是指令表， 每一條 指令一般由指令助記符和作用器件編號組成， 比較抽象， 通常都先用其它方式表 達，然后改寫成相應(yīng)的語句表，編程設(shè)備簡單價廉。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言（SFC）類似于計算機常用的程序框圖，但有它自己的規(guī)則， 描述控制過程比較詳細(xì)具體， 包括每一框前的輸入信號， 框內(nèi)的判斷和工作內(nèi)容， 框后的輸出狀態(tài)。這種方式容易構(gòu)思，是一種常用的程序表達方式。高級語言類似于BACI（語言、C

9、語言等，它們在某些廠家的PLC中應(yīng)用。 通常微、小型PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(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勺有效范圍內(nèi)。2）梯形圖是PL（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

10、上而下。3）梯形圖中的繼電器實質(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器， 相應(yīng)某位觸發(fā)器為“l(fā) 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 步進行的， 即按

11、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，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運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行， 但CPI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CP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

12、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。在本實驗中，梯形圖如下民序扌潛同絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題網(wǎng)絡(luò)連釋MO.D10.0MG.110.11冋第3M0.2t h10210.211 1網(wǎng)絡(luò)41MC.3J1113_ZA-Tir10.210.310.3T39INTONPT1QQ m$40-INTON1-PT100T40第四章 實驗心得體會經(jīng)過這次實驗設(shè)計，對西門子PLC有了進一步了解。在理論與實際的結(jié)合中， 對書本的知識有了更加深入的認(rèn)識。這次的實驗實踐，讓我更熟練的掌握了 PLC軟件的簡單編程方法，對于PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。 在理論的運用中， 也提高了我們的 工程素質(zhì)。剛開始學(xué)習(xí)使用PLC軟件時，由于我對一些細(xì)節(jié)