PLC水塔水位控制及应用系统设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）论文题目：PLC水塔水位控制及应用系统设计教学点：指导老师：职称：学生姓名：学号:专业：成都电子机械高等专科学校成教院制二零一三年四月二十五日成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：PLC水塔水位控制及应用系统设计任务与要求：1.2.3.时间：年1月日至年月日共周教学点：学生姓名：学号：专业：指导单位或教研室：指导教师：职称：成都电子机械高等专科学校成教院制成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字2013.3.1-2013.3.182013.4.11-2013.4.25教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一。成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）摘要随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。关键词：PLC、自动化、水塔水位成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）AbstractWiththedevelopmentofmodernsocialproductionandtheprogressoftechnology,themodernindustrialautomationlevelincreasing,therapiddevelopmentofmicroelectronictechnology,anindustrialcontrol--theprogrammablecontrollerdevicemodelisgeneratedintherelaycontrolsystembasedon.Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandtherealityofsomeoftheproblemsexposed,inordertobemoreefficientandmoreconvenienttocompletesometask,intheindustrialandagriculturalproductionprocess,oftenneedtomeasureandcontrolthewaterlevel.Waterlevelcontrolintheirdailylivesinawiderangeofapplications,suchasthewaterlevelofthewatertower,water,hydropowerstationundertheconditionofcontrol.Thewaterleveldetectioncanachieveavarietyofmethods,suchasmechanicalcontrol,logiccontrol,electricalcontrol.ThispaperusesPLCforthemaincontrol,theinstallationofanautomaticwatertanklevelmeasuringdevice.Variationofconductivityofwaterusecontinuouslyall-weatherwaterlevelmeasurement,themeasurementofwaterleveltochangeintoacorrespondingelectricalsignal,theconsoleapplicationofMCGSconfigurationsoftwarefordataprocessingofthereceivedsignal,completethecorrespondingwaterleveldisplay,faultalarminformationdisplay,real-timecurveandhistorycurveshows,makewaterconservationintheproperposition.Keywords:PLC、Automation、waterlevel成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）目录第一章绪论.........................................................1第一节中央处理单元(CPU).........................................1第二节存储器....................................................1第三节输入/输出模块............................................3第二章PLC的工作原理与特点.........................................4第一节PLC的工作原理............................................4第二节PLC特点..................................................6第三章水塔水位的硬件设计............................................8第一节水塔水位系统PLC硬件设计与调试............................8第二节水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表................8第四章水塔水位控制系统PLC软件设计................................10第一节水塔水位控制系统工作过程................................10第二节水塔水位控制系统程序流程图...............................10第三节水塔水位控制系统梯形图..................................12结束语.............................................................13谢辞.............................................................14参考文献...........................................................15成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）1第一章绪论第一节中央处理单元(CPU)PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如图1-1所示。图1-1硬件结构中央处理单元(CPU)是PLC控制中枢。它将PLC系统程序赋予功能接收并存储从编程器键入用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器状态，并能诊断用户程序中语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，命令解释后按指令规定执行逻辑或算术运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为进一步提高PLC可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU表决式系统。这样，某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。第二节存储器存放系统软件存储器称为系统程序存储器。存放应用软件存储器称为用户程序存储器。系统程序存储器电源输入电路中央处理单元（CPU）编程器输出电路系统程序存储器成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）2一、PLC常用存储器类型（1）RAM（RandomAssessMemory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）这是一种可擦除只读存储器。断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)这是一种电可擦除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。二、PLC存储空间分配各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区系统程序存储区：系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。（4）I/O映象区：PLC投入运行后，输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，输出刷新阶段才将输出状态和数据送至相应外设。它需要一定数量存储单元(RAM)以存放I/O状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中一个字（16个bit）。整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。（5）系统软设备存储区：除I/O映象区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）存储区。该存储区又分为具有失电保持存储区域和无失电保持存储区域，前者PLC断电时，由内部锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。用户程序存储区：主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序是指使用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序。此程序由使用者通过编程器输入到PLC机的RAM存贮器中，以便于用户随时修改。也可将用户程序存放在EEPROM中。成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（PLC水塔水位控制及应用系统设计）3第三节输入/输出模块输入/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业生产过程连接的接口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感器输出的开关量或模拟量（压力、流量、温度、电压、电流）等，都要通过输入模块送到PLC。由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块，其类型