畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于PLC和組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC和組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)英文并列題目ThewaterlevelcontrolsystembasedonPLCandconfigurationsoftware畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告學(xué)生姓名學(xué)號班級電氣21331所屬院系專業(yè)控制技術(shù)學(xué)院電氣自動化指導(dǎo)教師職稱講師所在部門控制技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC和組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)題目類型工程設(shè)計(jì)（項(xiàng)目）√論文類□作品設(shè)計(jì)類□其他□隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)自動化水平的日益提高，電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一種新型的工業(yè)控制裝置——可編程控制器。工業(yè)液體的液位控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中比較重要的控制應(yīng)用之一。隨著微處理器、自動化儀表和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,控制手段也越來越豐富。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,小型PLC的高可靠性和電動閥快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)實(shí)暴露的一些問題，以便能更快更方便的完成一些任務(wù)，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對液位的來進(jìn)行控制，而對于這控制，因PLC的功能特點(diǎn)及組態(tài)軟件擁有能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。所以非常適合來控制水位的高低。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是基于PLC與組態(tài)的水位控制系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中，主要是對PLC控制程序的設(shè)計(jì)和組態(tài)的畫面設(shè)計(jì)。二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預(yù)期目標(biāo)，研究步驟、方法及措施等）第一課題研究基于PLC和組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)第二主要研究的內(nèi)容1、如何構(gòu)建系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境2、 如何構(gòu)建水塔水位控制裝置3、 如何將組態(tài)軟件與PLC連接4、 選擇并熟悉所采用的三菱PLC的FX2N系列的主要功能第三要解決的問題1、 運(yùn)用組態(tài)軟件模擬整個三菱PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行，通過觸摸屏對水塔水箱水位的控制2、元器件型號的選型第四預(yù)期目標(biāo)1、選擇合適的PLC，能夠以其為核心設(shè)計(jì)出整個控制系統(tǒng)2、通過水塔水位控制裝置構(gòu)建組態(tài)軟件模擬運(yùn)行環(huán)境3、將組態(tài)軟件與PLC相連并連接到觸摸屏上4、通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)對水塔水箱水位的控制第五研究步驟、方法及措施通過對水塔位控制裝置的了解分析，先構(gòu)造系統(tǒng)框圖，在配上相應(yīng)的組態(tài)軟件的模擬圖以及PLC程序圖。選出合適電氣設(shè)備，連接設(shè)備，下載程序，安裝調(diào)試。三、設(shè)計(jì)（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱）第一部分引言1.1課題研究的背景和意義1.2主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排第二部分FX2N系列PLC與控制2.1PLC的產(chǎn)生與定義2.2三菱PLC控制系統(tǒng)2.3PLC的構(gòu)成2.4PLC的特點(diǎn)和功能第三部分系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方案3.1系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.2系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)第四部分PLC控制程序4.1I/O接口分配表4.2PLC接線4.3PLC程序設(shè)計(jì)梯形圖4.4PLC程序設(shè)計(jì)對應(yīng)的指令4.5組態(tài)軟件設(shè)計(jì)界面第五部分結(jié)論第六部分主要參考文獻(xiàn)指導(dǎo)教師意見：簽字：年月日院（系）審批意見：同意開題。簽章：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目題目來源校內(nèi)控制技術(shù)學(xué)院孫兆凡課題需要完成的任務(wù)控制要求：當(dāng)水池水位低于水位下線時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q1接通，指示燈閃爍，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水。當(dāng)水池水位高于水池水位下限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q1斷開，指示燈1停止閃爍。當(dāng)水池水位上升到高于水池水位上限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q2接通，進(jìn)水閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。只要水塔水箱中有水，出水閥就自動打開，當(dāng)出水閥打開時水塔水位下降，如果水塔水位低于水塔水位下限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q3接通，指示燈2閃爍；當(dāng)此時水池水位高于水池水位下限時電動機(jī)啟動，水泵抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔水位下限時，傳感器SQ3斷開，指示燈2停止閃爍。當(dāng)水塔水位上升到高于水塔水位上限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q4接通，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵停止抽水。熟悉課題，了解水位控制系統(tǒng)，確立課題方案，撰寫開題報告；2月7日~2月14日分析課題，完成系統(tǒng)構(gòu)架，并確定系統(tǒng)要求；2月15日~2月21日完成控制系統(tǒng)的硬件及控制板電路擴(kuò)展設(shè)計(jì)；2月22日~3月6日開始構(gòu)建MCGS組態(tài)畫面并進(jìn)行PLC編程；3月7日~3月19日將PLC和MCGS組態(tài)軟件連接，聯(lián)機(jī)調(diào)試，并完善系統(tǒng)功能3月20日~3月25日整理相關(guān)技術(shù)資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；3月26日~4月3日完善畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。4月4日~4月10日2016年4月20日說明書（含開題報告及任務(wù)書）、圖紙、程序、附錄、實(shí)物照片等目錄中文摘要英文摘要第1章緒論1.1研究的背景1.2研究的目的和意義1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀第2章PLC簡介2.1PLC的定義和產(chǎn)生2.2PLC的發(fā)展2.3PLC的組成2.3.1中央處理單元（CPU）2.3.2存儲器2.3.3輸入/輸出模塊2.3.4擴(kuò)展模塊2.3.5編程器2.4PLC的特點(diǎn)水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì)3.1水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3.2水塔水位控制系統(tǒng)主電路3.3水塔水位控制系統(tǒng)I/O分配表水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖4.2梯形圖程序設(shè)計(jì)和工作過程分析4.2.1工作過程4.2.2水塔水位了控制系統(tǒng)梯形圖水塔水位控制系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計(jì)5.1MCGS組態(tài)軟件介紹5.2建立MCGS組態(tài)畫面5.3MCGS組態(tài)與三菱PLC連接5.4MCGS畫面調(diào)試結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)摘要伴隨著人口的增長和城市的擴(kuò)容，居民供水的壓力也不斷增加，這就需要高度自動化的供水系統(tǒng)來保證供水的優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定。水塔主要由水柜、水箱和連接兩者的支筒或支架組成。一般居民區(qū)里蓄水作用，有些還是水廠生產(chǎn)工藝的一個重要組成部分。用于儲水和配水的高聳結(jié)構(gòu)，用來保持和調(diào)節(jié)給水管網(wǎng)中的水量和水壓。在工業(yè)與民用建筑中，水塔是一種比較常見而又特殊的建筑物。然而水塔供水往往依靠值班人員手動控制機(jī)組，不僅過程繁瑣，而且難以及時有效地對水位的快速變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，易帶來供水不穩(wěn)定、能耗過大等負(fù)面效果。同時值班人員難以準(zhǔn)確直觀地掌握實(shí)時的水位數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的分析處理受到限制。所以非常有必要設(shè)計(jì)一種簡單方便、實(shí)用有效的水塔控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是以一個水塔水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，給出了基于PLC和組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。標(biāo)簽：PLC﹑組態(tài)﹑水位控制﹑水塔水位ABSTRACTAlongwiththegrowthofpopulationandtheexpansionofthecity,residentswatersupplypressureisincreasing,whichrequireshighlyautomatedwatersupplysystemtoensurethatwatersupplyofhighqualityandstability.Watertowerismainlycomposedofwatertank,andasupportingtubeorlegsthatconnectsthetwo.Generalneighborhoodwaterstoragefunction,somestillwaterfactoryproductionprocessofanimportantpartof.Usedforwaterstorageandwaterdistributionoftoweringstructure,whichisusedtomaintainandadjustthefeedwaterpipenetworkofwaterquantityandwaterpressure.Inindustrialandcivilbuilding,watertowerisakindofcommonandspecialbuildings.Howeveroftenrelyonwatertowerwatersupplyondutypersonnelmanualcontrolunit,notonlyprocesstrival,anddifficulttorapidchangeofwaterlevelinatimelyandeffectivemannertoadjust,easywatersupplyisnotstable,excessiveenergyconsumptiononthenegativeeffects.Thepersonnelondutyatthesametimeisdifficulttoaccuratelyintuitivegraspofreal-timewaterleveldata,theanalysisofthedataprocessingislimited.Soitisnecessarytodesignasimpleandconvenient,practicalandeffectivewatertowercontrolsystem.Thisdesignisbasedonawatertowerwaterlevelcontrolsystemofthedesignprocess,givesthewaterlevelcontrolsystembasedonPLCandconfigurationsoftwaredesign.Tags:PLC,configuration,waterlevelcontrol,watertowerwaterlevel第1章緒論在人們的生產(chǎn)生活過程中，經(jīng)常需要對水位進(jìn)行測量和控制。水位控制在工業(yè)中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況，在生活中抽水馬桶的自動補(bǔ)水控制、自動電熱水器、電開水機(jī)的自動進(jìn)水控制等。雖然各種各樣的水位控制的要求不同，然而他們的原理都是相通的。任何時候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對水位控制系統(tǒng)提出的基本要求。在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水無論是在人們生活過程中還是生產(chǎn)過程中都扮演著重要的角色。一旦斷水，輕則會給人們生活帶來極大的不便，重則將會造成極大的生產(chǎn)損失。所以設(shè)計(jì)一個高精度、穩(wěn)定性強(qiáng)的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。1.1研究背景傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)一般都采用水塔、高位水箱或者增壓設(shè)備，用水泵高出實(shí)際用水高度的揚(yáng)程來提升水位高度，以保證有足夠的用水量，這種方法控制精度低，且能耗大。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，繼電器控制系統(tǒng)已跟不上時代的發(fā)展需求，這就需要一種新型的可編程序控制器取而代之。PLC是依據(jù)順序邏輯控制而發(fā)展起來的，并且是一種專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是集微處理器、存儲器、輸入/輸出接口和中斷于一體的器件。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上加入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一種新型控制裝置。PLC問世不久，就被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源、交通等各個行業(yè)，并且成為工業(yè)自動化的主導(dǎo)產(chǎn)品。1.2研究的目的和意義在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中，經(jīng)常會需要對容器中的液位（水位）進(jìn)行自動控制。水塔水位控制系統(tǒng)在我國住宅小區(qū)供水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)控制存在控制精度低、能耗大、不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，而采用PLC自動控制原理，利用水的導(dǎo)電性可以連續(xù)全天候的測量水位變化，把測量到的水位變化參數(shù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號，接著主控臺應(yīng)用組態(tài)軟件對接收到的信號進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，使水位保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，保持水壓恒定，從而提高了供水系統(tǒng)的性能。采用PLC自動控制系統(tǒng)成本低、安裝方便、靈敏性好，從而實(shí)現(xiàn)安全、便捷、自動化的供水，對人們的生產(chǎn)生活都具有重大的意義。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀我國自八十年代初才開始應(yīng)用PLC,目前從國外引進(jìn)的PLC應(yīng)用用較為普遍的有日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美國GE公司GE系列和德國西門子公司S系列等。PLC由于其超強(qiáng)的抗干擾能力、超高的可靠性、簡單的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)的通用性、便捷的編程方式等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣，最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)化的主要支柱之一。應(yīng)用PLC對程序設(shè)計(jì)，提高液位系統(tǒng)的控制，目前已在國內(nèi)外企業(yè)和居民生活中得到廣泛應(yīng)用。PLC簡介2.1PLC的定義和產(chǎn)生作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用型技術(shù)，PLC與CAD/CAM、NC技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱。PLC專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬的I/O接口控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微處理器技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)；而且照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能和習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯也都很方便。用戶購買到所需的PLC后，只需按說明書的提示做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可以靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。2.2PLC的發(fā)展趨勢雖然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也得到了飛速的發(fā)展。近年來，可編程控制器發(fā)展的明顯特征是產(chǎn)品的集成度越來越高，工作速度越快越快，功能越來越強(qiáng)，使用越來越方便，工作越來越可靠，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：向微型化、專業(yè)化的方向發(fā)展向大型化、高速度、高性能方向發(fā)展編程語言日趨標(biāo)準(zhǔn)與其他工業(yè)控制產(chǎn)品更加融合與現(xiàn)場總線相結(jié)合通信聯(lián)網(wǎng)能力增強(qiáng)2.3PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器的基本組成包括中央處理器模塊（CPU）、存儲器模塊、輸入/輸出模塊、通信接口模塊、擴(kuò)展接口和電源模塊等部分組成。典型的PLC結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器電源輸入電路中央處理單元（CPU）編程器輸出電路系統(tǒng)程序存儲器圖1PLC硬件結(jié)構(gòu)2.3.1中央處理器（CPU）中央處理單元(CPU)一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它完成PLC所進(jìn)行的邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算、信號變換等任務(wù)，并發(fā)出管理、協(xié)調(diào)PLC各部分工作的控制信號。主要功能如下：接收從編輯器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲器存儲；用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)信號，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器）；監(jiān)測和診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和用戶編程過程中的語法錯誤等；執(zhí)行用戶程序。從存儲器逐條讀取用戶指令，完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳送和存儲等；根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。2.3.2存儲器PLC配有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器的內(nèi)容。用戶存儲器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，它包括輸入/輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、定時器/計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)及存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。PLC存儲器主要包括以下幾種。（1）只讀存儲器只讀存儲器是線路最簡單的半導(dǎo)體電路，通過掩模工藝，一次性制造，在元件正常工作的情況下，其中的代碼與數(shù)據(jù)將永久保存，并且不能修改。可編程只讀存儲器這是一種可以用刻錄機(jī)將資料寫入的只讀存儲器內(nèi)存，但只能寫入一次，所以也被稱為“一次可編程只讀存儲器”可擦除可編程只讀存儲器這是一種具有可擦除功能，擦除后即可進(jìn)行再編程的ROM內(nèi)存，寫入前必須先把里面的內(nèi)容用紫外線照射其IC卡上的透明視窗的方式清除掉。電可擦除可編程只讀存儲器功能和使用方式與可擦除可編程只讀存儲器一樣，不同之處是清除數(shù)據(jù)的方式，它是利用約20V的電壓來進(jìn)行清除的。另外，它還可以用電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。隨機(jī)存取存儲器電腦開機(jī)時，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)和程序都會放置其中，并且隨時可以對存放在里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和存取。它的工作需要有持續(xù)的電力提供，一旦系統(tǒng)斷電，存放在里面的所有數(shù)據(jù)和程序都會自動清空，并且再也無法恢復(fù)。2.3.3特殊I/O功能模塊特殊I/O功能模塊作為智能模塊，有自己的CPU、存儲器和控制邏輯，與I/O接口電路及總線接口電路組成一個完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一方面，它可以在自己的CPU和控制程序的控制下，通過I/O接口完成相應(yīng)的輸入/輸出的控制功能；另一方面，它又通過總線接口與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接受主CPU發(fā)來的命令和參數(shù)，并將執(zhí)行結(jié)果和運(yùn)行狀態(tài)返回主CPU。這樣，即實(shí)現(xiàn)了特殊I/O單元的獨(dú)立運(yùn)行，減輕了主CPU的負(fù)擔(dān)，又實(shí)現(xiàn)了主CPU模塊對整個系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)，從而大幅度增強(qiáng)了系統(tǒng)的處理能力和運(yùn)行速度。2.3.4特殊的擴(kuò)展模塊模擬量I/O模塊模擬量輸入模塊的作用是把連續(xù)變化的電壓、電流信號轉(zhuǎn)化成CPU能處理的若干位數(shù)字信號。模擬量輸出模塊的作用是把CPU處理后的若干位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量信號輸出，以滿足生產(chǎn)控制過程中需要連續(xù)信號的要求。（2）高速計(jì)算模塊高速計(jì)算模塊用于脈沖或方波計(jì)數(shù)器、實(shí)時時鐘、脈沖發(fā)生器、數(shù)字碼盤等輸出信號的檢測和處理，用于快速變化過程中的測量或精確定位控制。位置控制模塊位置控制模塊是用于位置控制的智能I/O模塊，能改變被控點(diǎn)的位移、速度和位置，適用于步進(jìn)電機(jī)或脈沖輸入的伺服電機(jī)驅(qū)動器。PID控制模塊PID控制多用于執(zhí)行閉環(huán)控制的系統(tǒng)，該模塊自帶CPU、存儲器、模擬量I/O點(diǎn)，并有編程器接口。即可以聯(lián)機(jī)使用，也可以脫機(jī)使用。溫度傳感器模塊溫度傳感器模塊實(shí)際為變送器和模擬量輸入模塊的組合，其輸入為溫度傳感器的輸出信號，通過模塊內(nèi)的變送器和A/D轉(zhuǎn)換器，將溫度值轉(zhuǎn)換為BCD碼傳送給可編程控制器。通信模塊上位鏈接模塊用于PLC與計(jì)算機(jī)的互聯(lián)和通信。PLC鏈接模塊用于PLC和PLC之間的互聯(lián)和通信。2.3.5編程器一般情況下，編程器是可編程序控制器系統(tǒng)的人機(jī)接口，用戶可以利用編程器對PLC進(jìn)行程序的輸入、編輯、修改和調(diào)試?？删幊绦蚩刂破骺墒褂玫木幊唐鞣N類大致有：簡易編程器、圖形編程器和智能編程器，當(dāng)中簡易編程器是常用的編程設(shè)備。編程器與PLC連接可以通過電纜進(jìn)行，也可以直接插在PLC面板上方。PLC編程器的工作過程一般可分為四個掃描階段：1）普通掃描階段，在此階段PLC復(fù)位WDT，檢查I/O總線和程序存儲器。2）執(zhí)行外設(shè)命令掃描階段，在這個階段PLC執(zhí)行編程器和圖形編程器等外設(shè)輸入的命令。3）執(zhí)行用戶程序掃描階段。4）數(shù)據(jù)輸入/輸出掃描階段。2.4PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；5.體積小，重量輕，能耗低。第3章水塔水位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求圖3-1水位控制裝置圖控制要求：當(dāng)水池水位低于水位下線時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q1接通，指示燈閃爍，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水。當(dāng)水池水位高于水池水位下限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q1斷開，指示燈1停止閃爍。當(dāng)水池水位上升到高于水池水位上限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q2接通，進(jìn)水閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。只要水塔水箱中有水，出水閥就自動打開，當(dāng)出水閥打開時水塔水位下降，如果水塔水位低于水塔水位下限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q3接通，指示燈2閃爍；當(dāng)此時水池水位高于水池水位下限時電動機(jī)啟動，水泵抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔水位下限時，傳感器SQ3斷開，指示燈2停止閃爍。當(dāng)水塔水位上升到高于水塔水位上限時，液面?zhèn)鞲衅鱏Q4接通，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵停止抽水。3.2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3所示：圖3水塔水位控制系統(tǒng)主電路3.2水塔水位控制系統(tǒng)I/O分配表水塔水位控制系統(tǒng)I/O分配表MCGS組態(tài)變量與PLC寄存器分配序號MCGS組態(tài)變量PLC寄存器序號MCGS組態(tài)變量PLC寄存器1運(yùn)行模式M09進(jìn)水閥Y02水池下限開關(guān)M110水泵Y13水池上限開關(guān)M211出水閥Y24水塔下限開關(guān)M312指示燈1Y35水塔上限開關(guān)M413指示燈2Y46進(jìn)水閥開關(guān)M57水泵開關(guān)M68出水閥開關(guān)M7圖3-2第4章水塔水位控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖如圖4-1圖4-1水位控制流程圖4.2水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)和工作過程4.2.1工作過程起初水塔、水池都沒有水，4個液位傳感器指示燈不亮。當(dāng)程序執(zhí)行時，感應(yīng)到水池水位低于水池下限位，所以這時電磁閥打開，開始向水池里注水；如果注水超過4秒后，水池水位任然沒有超過水池下限位感應(yīng)器，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，水池低水位報警指示燈亮，水池報警燈A2亮。反之，如果4秒之后水池水位超過水池下限位，說明系統(tǒng)正常工作，那么水池下限位指示燈A1將亮，此時，水池水位超過水池下限位，但是由于水塔水位低于水塔下限位，所以抽水電機(jī)啟動，向水塔抽水；如果抽水4秒后，水塔液面任沒有超過水池下限位，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動報警，水塔下限位報警燈A5亮。當(dāng)水池的液面超過水池上限位時，水池上限位指示燈A3亮，電磁閥關(guān)閉。這時水塔液面已經(jīng)超過水塔下限位感應(yīng)器卻未到水塔上限位感應(yīng)器，因而水塔下限指示燈A4亮，抽水電機(jī)繼續(xù)工作。當(dāng)水塔液面超過水塔上限位感應(yīng)器時，水塔上限指示燈A6亮，此時抽水電機(jī)停止工作。系統(tǒng)結(jié)束。4.2.2水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖根據(jù)程序流程圖設(shè)計(jì)的梯形圖如圖4-2所示：圖4-2水位控制梯形圖水塔水位控制系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計(jì)5.1MCGS嵌入版組態(tài)軟件簡介MCGS嵌入版組態(tài)軟件是北京昆侖通泰自動化軟件科技有限公司專門開發(fā)的用于mcgsTpc快速構(gòu)造和生成監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS嵌入版組態(tài)軟件的主要功能（1）簡單靈活的可視化操作界面：MCGS嵌入版組態(tài)軟件采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。（2）實(shí)用性強(qiáng)、有良好的并行處理性能：MCGS嵌入版組態(tài)軟件是真正的32位系統(tǒng)，充分利用了多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，以線程為單位對工程作業(yè)中實(shí)時性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實(shí)時性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時并行處理，使嵌入式PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。（3）豐富、生動的多媒體畫面：MCGS嵌入版組態(tài)軟件以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等相關(guān)信息；用大小變化、顏色改變、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動畫效果。完善的安全機(jī)制：MCGS嵌入版組態(tài)軟件提供了良好的安全機(jī)制，可以為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能：MCGS嵌入版組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，支持串口通信、Modem串口通信、以太網(wǎng)TCP/IP通信，不僅可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，還可以通過Web瀏覽功能，在整個企業(yè)范圍內(nèi)瀏覽監(jiān)測到的產(chǎn)品信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。多樣化的報警功能：MCGS嵌入版組態(tài)軟件提供了不同的報警方式，具有豐富的報警類型，方便用戶進(jìn)行報警設(shè)置，并且系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示報警信息，對報警數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與應(yīng)答，為工業(yè)現(xiàn)場安全可靠地生產(chǎn)運(yùn)營提供有力的保障。支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”：MCGS嵌入版組態(tài)軟件針對外部設(shè)備的特征，設(shè)立設(shè)備工具箱，定義多種設(shè)備構(gòu)件，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的聯(lián)系關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動和控制。良好的可維護(hù)性：MCGS嵌入版組態(tài)軟件系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構(gòu)件的形式來構(gòu)造，不同的構(gòu)件有不同的功能，且各自獨(dú)立。5.2建立MCGS組態(tài)畫面打開MCGS組態(tài)軟件，新建4個用戶，如圖5-1所示：圖5-1用戶窗口畫面其中主畫面窗口如圖5-2所示圖5-2主畫面報警顯示畫面窗口如圖5-3所示；圖5-3報警顯示畫面數(shù)據(jù)報表和趨勢曲線畫面分別如圖5-4和圖5-5所示；圖5-4數(shù)據(jù)報表畫面圖5-5趨勢曲線畫面畫面創(chuàng)建好后還要創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)時數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建如圖5-6所示；圖5-6實(shí)時數(shù)據(jù)庫畫面其中對水池水位和水塔水位的報警值設(shè)置如圖5-6和圖5-7所示；圖5-6水池水位報警值設(shè)置圖5-7水塔水位報警值設(shè)置在主畫面中各組態(tài)變量的設(shè)置如下圖所示；圖5-8出水閥設(shè)置畫面圖5-9水塔水箱設(shè)置畫面圖5-10水泵設(shè)置畫面圖5-11水池設(shè)置畫面圖5-12進(jìn)水閥設(shè)置畫面圖5-13水泵流動塊設(shè)置畫面圖5-14出水閥流動塊設(shè)置畫面圖5-15進(jìn)水閥流動塊設(shè)置畫面圖5-17手動/自動開關(guān)設(shè)置畫面圖5-18旋鈕輸入器設(shè)置畫面報警顯示窗口設(shè)置如下圖5-19報警顯示設(shè)置畫面圖5-20報警數(shù)值調(diào)整設(shè)置畫面圖5-21水塔水位指示燈設(shè)置畫面圖5-22水池水位指示燈設(shè)置畫面數(shù)據(jù)報表窗口中設(shè)置如下；圖5-23存盤數(shù)據(jù)瀏覽報表設(shè)置圖5-24實(shí)時數(shù)據(jù)設(shè)置畫面趨勢曲線窗口設(shè)置；圖5-25實(shí)時曲線設(shè)置畫面圖5-26歷史曲線設(shè)置畫面在“運(yùn)行策略”中新建循環(huán)策略“報警限值調(diào)整”和“水位變化仿真”，并添加“腳本程序”如圖；圖5-27運(yùn)行策略窗口畫面圖5-28報警限值調(diào)整腳本程序圖5-29水位變化仿真腳本程序5.3MCGS組態(tài)與三菱PLC連接在“設(shè)備窗口”中添加“通用串口父設(shè)備0-【通用串口父設(shè)備】”和“三菱-FX系列編程口”然后進(jìn)行設(shè)置，如圖圖5-30通用串口設(shè)置圖5-31系列編程口設(shè)置此外，三菱PLC參數(shù)設(shè)置如圖所示圖5-32三菱PLC參數(shù)設(shè)置設(shè)置好后將MCGS觸摸屏與三菱FX系列PLC用專用通信線連接好。將普通的USB線一端為扁平接口，插到計(jì)算機(jī)的USB口上，一端為微型接口，插到觸摸屏的USB2口。在下載MCGS工程之前，先對MCGS下載配置設(shè)置，如圖5-33所示圖5-33MCGS下載配置設(shè)置設(shè)置好后，下載工程和PLC程序，并將PLC置于“RUN”狀態(tài)，聯(lián)機(jī)調(diào)試。5.4MCGS畫面調(diào)試剛開始水塔水池水位為0，水塔水池缺水指示燈閃爍，傳感器SQ1，SQ3為紅色，然后“進(jìn)水閥”打開，進(jìn)水閥流動塊流動，向水池注水，”水池水位”顯示增加，“水池旋轉(zhuǎn)儀表”轉(zhuǎn)動，當(dāng)水池水位超過傳感器SQ1液面時，“SQ1”變灰色，“水池缺水指示燈”停止閃爍，此時“水泵”啟動，水泵流動塊流動，向水塔抽水，此時”水池水位”減小，”水塔水位”增加，“水塔旋轉(zhuǎn)儀表”轉(zhuǎn)動，“出水閥”打開，出水閥流動塊流動。當(dāng)水塔水箱水位達(dá)到傳感器SQ3液面時，SQ3變灰色，“水塔缺水指示燈”停止閃爍。一段時間后，水塔水箱水位超過液面?zhèn)鞲衅鱏Q4，SQ4變紅色，“水泵”停止抽水，水泵流動塊停止流動。此時水池水位繼續(xù)增加，當(dāng)水池水位達(dá)到液傳感器器SQ2時，SQ2變紅色，“進(jìn)水閥”關(guān)閉，進(jìn)水閥流動塊停止流動。點(diǎn)擊“手動/自動”按鈕切換手動模式，點(diǎn)擊“報警顯示”按鈕切換到報警顯示窗口，可以對報警限值進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整好后點(diǎn)擊“返回”按鈕回到“主畫面”窗口，點(diǎn)擊“進(jìn)水閥流量調(diào)節(jié)”旋鈕，“水池水位”增加，點(diǎn)擊“水泵流量調(diào)節(jié)”按鈕，水泵流動塊流動，“水塔水箱水位”增加，點(diǎn)擊“出水閥流量調(diào)節(jié)”按鈕，出水閥流動塊流動塊流動。再次點(diǎn)擊“報警”顯示按鈕可查看“實(shí)時報警”，“歷史報警”數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)報表”按鈕可查看“實(shí)時數(shù)據(jù)”，“歷史數(shù)據(jù)”，“存盤數(shù)據(jù)”，點(diǎn)擊“趨勢曲線”按鈕，可查看“實(shí)時曲線”和“歷史曲線”。點(diǎn)擊“返回”按鈕可回到“主畫面”窗口對水位進(jìn)行控制操作。到此，水塔水箱水位控制系統(tǒng)圓滿完成。結(jié)論臨近畢業(yè)，也該用自己大學(xué)三年所學(xué)的知識作出一個設(shè)計(jì)，來給自己大學(xué)三年一份完美的答卷。我這個課題是基于PLC與組態(tài)軟件的水位控制系統(tǒng)，需要用到三菱PLC、組態(tài)軟件和觸摸屏來共同完成，這給我?guī)砗艽蟮睦щy，畢竟，我們平時大多數(shù)時候都是單獨(dú)學(xué)習(xí)PLC、組態(tài)和觸摸屏，將它們關(guān)聯(lián)起來還是有一定難度的。剛開始做的完全沒有頭緒，不過再經(jīng)過查找大量的資料后有了很大的突破，對于自己以前所學(xué)的知識也有了新的感悟。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我更熟練的掌握了三菱PLC的GX軟件的編程方法，對于三菱PLC的工作原理和基本指令有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我的專業(yè)基礎(chǔ)。同時在做組態(tài)畫面的過程中，因?yàn)槲覍σ恍┘?xì)節(jié)的不重視，結(jié)果在調(diào)試的時候經(jīng)常會發(fā)生不能運(yùn)行的情況，等到返回檢查的時候就發(fā)現(xiàn)多數(shù)都是組態(tài)數(shù)據(jù)連接錯誤。其次在三菱PLC與MCGS組態(tài)和觸摸屏的連接時候也遇到阻礙，起初三菱PLC與MCGS組態(tài)和觸摸屏總是連不上，結(jié)果經(jīng)過請教同學(xué)和老師，返回檢查的時候發(fā)現(xiàn)組態(tài)的設(shè)備窗口設(shè)置與三菱PLC的參數(shù)設(shè)置不一致，經(jīng)過多次反復(fù)的修改終于將三菱PLC與MCGS組態(tài)軟件和觸摸屏連接起來。在此過程中，我充分體會到了理論知識畢竟只是理論，只有理論與實(shí)際相結(jié)合才能最終化為自己的能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅讓我對自己大學(xué)三年所學(xué)的知識復(fù)習(xí)了一遍，也讓我對自己所學(xué)的知識有了更深的體會。也讓我明白一個道理：只有不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，才能不斷進(jìn)步。致謝經(jīng)過幾個月的查閱資料和整理材料，與同學(xué)和指導(dǎo)老師的交流學(xué)習(xí)，自己的不斷努力與突破，這次的畢業(yè)論文終于圓滿完成，也讓我在大學(xué)三年的生活學(xué)習(xí)臨近結(jié)束之際畫上了一個完美的句號。論文能夠完成，值得感謝的人太多了。首先應(yīng)該感謝的是大學(xué)期間所教授我們的老師，是你們的細(xì)心教導(dǎo)讓我有了良好的專業(yè)課知識，這是我論文得以完成的基礎(chǔ)。接著要感謝我的指導(dǎo)老師，是他在我遇到難題的時候細(xì)心指導(dǎo)我讓我得以盡快的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。還有我的同學(xué)，在我作畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中也給了我很大的幫助。經(jīng)過這次的論文設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識。最重要的是我由原先被動的接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥娜W(xué)習(xí)知識，這給我在以后的學(xué)習(xí)生活中產(chǎn)生了重要的影響。以往我可能會記住很多書本知識，但是通過這次的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，我明白書本上學(xué)到的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須結(jié)合實(shí)際操作才能轉(zhuǎn)化為自己的能力?？傊@次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，也懂得了很多。再次感謝我的大學(xué)授業(yè)老師，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，和幫助過的同學(xué)們，謝謝你們。參考文獻(xiàn)【1】張文明、華祖銀.《嵌入式組態(tài)控制技術(shù)第二版》.中國鐵道出版社【2】巫莉.《手把手教你學(xué)三菱PLC（雙色板）》.中國電力出版社【3】楊公源、陳云軍.《PLC應(yīng)用實(shí)例在線解說》.電子工業(yè)出版社【4】初航、史進(jìn)波.《三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社【5】李智明.《工控組態(tài)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》.大連理工大學(xué)出版社【6】李紅萍.《工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用--MCGS》.西安電子科技大學(xué)出版社基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單