PLC水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計

1、可編程控制器技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目：水塔水位控制系統(tǒng) 院 （系）： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時間： 課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）： 教研室：學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目水塔水位控制系統(tǒng)課程設(shè)計（論文）任務(wù)1、設(shè)計一個水塔水位控制系統(tǒng)。要完成系統(tǒng)分析以及PLC和外接設(shè)備的選擇；PLC的I/O接點分配；系統(tǒng)電路圖；系統(tǒng)流程圖；系統(tǒng)梯形圖和指令表；完成程序的仿真和調(diào)試。2、掌握PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)過程并熟練掌握PLC控制器的設(shè)計方法和電氣控制基本原理，進一步加深對PLC和電氣控制等相關(guān)課程的掌握與理解。加強程序設(shè)計的規(guī)范性及對復(fù)雜程序設(shè)計

2、步驟的理解以及相關(guān)硬件電路和控制對象的認識。指導(dǎo)教師評語及成績1該生在課程設(shè)計過程中，查找資料資料情況。（良好 一般 較差） 2課程設(shè)計所涉及的IO分配表設(shè)計情況。（良好 一般 較差） 3設(shè)計的外部接線圖以及梯形圖和指令表情況。（正確 基本準確 錯誤較多） 4課程設(shè)計報告的書寫格式、語言表達、闡述情況。（良好 一般 較差） 5該生在課程設(shè)計過程中的學(xué)習態(tài)度。（主動 一般 較差）成績： 指導(dǎo)教師簽字： 2011年6月12日）目 錄第1章 課程設(shè)計目的與要求11.1 課程設(shè)計目的11.2 課程設(shè)計的實驗環(huán)境11.3 課程設(shè)計的預(yù)備知識11.4 課程設(shè)計要求1第2章 課程設(shè)計內(nèi)容32.1系統(tǒng)分析與I

3、/O分配32.2系統(tǒng)電路圖設(shè)計62.3 軟件程序設(shè)計7第3章 課程設(shè)計的考核113.1 課程設(shè)計的考核要求113.2 課程性質(zhì)與學(xué)分11參考文獻12第1章 課程設(shè)計目的與要求1.1 課程設(shè)計目的本課程的課程設(shè)計實際是樓宇智能化專業(yè)學(xué)生學(xué)習完電氣控制設(shè)備傳感器與數(shù)據(jù)采集可編程控制器技術(shù)等課程后，進行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對PLC控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計的基本方法的掌握。1.2 課程設(shè)計的實驗環(huán)境硬件要求能運行Windows 9.X操作系統(tǒng)的微機系統(tǒng)。三菱FX可編程控制器和仿真軟件、電子元件一套、工具一套。1.3 課程設(shè)計的預(yù)備知識熟悉常用電子元件的使用；電路電子技術(shù)中的相關(guān)內(nèi)容；電氣控制

4、；傳感器與數(shù)據(jù)采集；可編程控制器原理與應(yīng)用。1.4 課程設(shè)計要求1、使用三菱FX系列PLC為控制核心，選擇電磁閥YV、交流接觸器KM、熱繼電器FR、按鈕、水位檢測開關(guān)SL等作為外圍控制器件，控制水泵啟動和停止。滿足水位控制要求。YVM水池水塔SL3SL4SL2SL1水位控制示意圖具體任務(wù)：（1）進水控制。當水池水位低于低水位界時，SL4為ON，電磁閥YV打開進水；當水位高于水池高水位界時SL3為ON；電磁閥YV關(guān)閉。（2）報警顯示。如果電磁閥打開4s后，SL3不為ON，表示沒有進水，出現(xiàn)故障，此時系統(tǒng)關(guān)閉電磁閥，指示燈HL按0.5s亮滅周期閃爍。（3）抽水控制。當SL4為OFF并且水塔水位低于

5、水位界時，SL2為ON，水泵M啟動運轉(zhuǎn)，開始抽水；當水塔水位高于高水位界時，SL1為ON，水泵M停止運行，抽水完畢。2、查閱相關(guān)資料，要完成系統(tǒng)分析以及PLC和外接設(shè)備的選擇；PLC的I/O接點分配；系統(tǒng)電路圖；系統(tǒng)流程圖；系統(tǒng)梯形圖和指令表；完成程序的仿真和調(diào)試。3、課程設(shè)計說明書(論文)要求內(nèi)容包括：（1） 設(shè)計使用的PLC和外圍器件選擇與器件介紹。（2） 分析控制要求，繪制系統(tǒng)電路圖（3） 確定輸入輸出設(shè)備以及接點分配。（4） 畫出程序流程圖和梯形圖。（5） 指令表清單第2章 課程設(shè)計內(nèi)容2.1系統(tǒng)分析與I/O分配2.1.1水塔水位的工作流程：當水池液體位于下限液位開關(guān)S1，S1此時為O

6、N，電磁閥打開，開始往水池里注水，當4S以后，若水池液位沒有超過水池下限液位開關(guān)時，則系統(tǒng)發(fā)出報警，若系統(tǒng)正常，此時水池下限位開關(guān)S4為OFF，表示水位高于下限水位。當水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當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S3為OFF時，則水塔上限水位S4為OFF，水泵停止。當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。如圖2.1.1圖2.1.12.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC是以微處理器為核心的計算機控制系統(tǒng)。如圖2.1.2所示圖2.1.21、中央處理單元（CPU）PLC的中央處理器與一

7、般的計算機系統(tǒng)一樣，是PLC的控制中樞，其性能決定了PLC的性能。它按PLC中程序賦予的功能有條不紊地進行工作。2、 存儲器（RM/ROM）存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，主要用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)等。PLC中使用的存儲器由只讀存儲器(ROM)、只讀存儲器(ROM)及可擦除只讀存儲器（EPROM）組成。存儲器是衡量PLC性能的一個重要指標。3、I/O接口輸入接口一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路構(gòu)成，負責微處理器及外部設(shè)備交換信息。它接受來自現(xiàn)場檢測不見（如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)）以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量（要通過模數(shù)變換進入機內(nèi)）等各

8、種狀態(tài)控制信號，并存入輸入映像寄存器。輸入接口采用光電耦合電路將PLC與現(xiàn)場設(shè)備隔離起來，以提高PLC的抗干擾能力。輸入接口電路通常有兩類：一類為直流輸入型，另一類是交流輸入型。輸出接口模塊是PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，用來將輸出信號送給控制對象。其作用是將中央處理單元送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號并輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、電動機等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。4、I/O擴展接口小型的PLC輸入輸出接口都是與中央處理單元CPU制造在一起的。為了滿足被控設(shè)備輸入輸出點數(shù)較多的要求，常需要擴展數(shù)字量輸入輸出模塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴展模擬量輸入輸出模塊，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換

9、模塊等。I/O擴展接口就是為連接各種擴展模塊而設(shè)計的。5、通訊接口通訊接口用于PLC與編程器、計算機、變頻器、觸摸屏以及其他PLC等智能設(shè)備之間的連接，以實現(xiàn)PLC與智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。6、編程器編程器主要有兩種。一種是PLC專用編程器，有手持式和臺式等。另一種是基于個人計算機系統(tǒng)的PLC編程器。7、電源 電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成供PLC內(nèi)部需要的直流電源。它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，同時還向各種擴展模塊提供24V直流電源。 2.1.3 I/O接口分配1.水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表， 輸入繼電器輸入變量名輸出繼電器輸

10、出變量名X0控制開關(guān)Y0電磁閥X1水塔上限液位開關(guān)Y1電機MX2水塔下限液位開關(guān)Y2水池下限指示燈a1X3水池下限液位開關(guān)Y3水池上限指示燈a2X4水池上限液位開關(guān)Y4水塔下限指示燈a3Y5水塔上限指示燈a4Y6報警指示燈a5表2.1.32 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5個開關(guān)量，開關(guān)量輸出觸點書有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、輸出點作出地址分配，水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖如下：圖2.1.32.2 系統(tǒng)電路設(shè)計水塔水位控制系統(tǒng)主電路圖如圖2.2所示圖2.22.3軟件程序設(shè)計2.3.1水塔水位

11、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2.3.1所示圖2.3.12.3.2梯形圖根據(jù)控制要求，設(shè)計的梯形圖程序如圖2.3.2所示圖2.3.22.3.3水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖對應(yīng)的指令表清單LD X004OR Y000ANI X003MPSANI T2OUT M1MPPOUT M1MPPOUT M0LD X002OR Y001ANI X001ANI X004OUT Y001LD M0OUT Y001LD MOOUT Y001LD M0OUT T0LD T0AND X004ANI T1OUT T2LD T2OUT T1LD M1AND X004LD M0AND X004ORBOUT

12、 Y000END第3章 課程設(shè)計的考核3.1 課程設(shè)計的考核要求總成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格五級分評定。以下為考核成績評分標準：（1）平時成績50分（包括出勤情況）（2）課程設(shè)計報告50分（無報告者無成績?。┮笸瑢W(xué)將完成的課程設(shè)計報告以書面形式（A4紙）打印，裝訂成冊，如打印要求字號小四、行距1.5倍。3.2 課程性質(zhì)與學(xué)分 考試課 2學(xué)分參考文獻1王兆義. 小型可編程控制器實用技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社，2002 2鐘肇新. 可編程控制器原理及應(yīng)用. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，20023劉迎春. 傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用.國防科技大學(xué)出版社，2002:14-214付家才.電子工程實踐技術(shù) 2009.105劉新宇.S7-300/400PLC入門和用戶應(yīng)用分析.北京:中國電力出版社，20086肖峰.PLC編程100例.北京:中國電力出版社20097周美蘭.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計.北京:科學(xué)出版社，20038康華光 ,電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版） 高