基于西门子S7-200的水塔水位控制模拟.doc

电气与信息工程学院《PLC》课程设计说明书电气与信息工程学院《 PLC 》课程设计说明书题　　目： 　 水塔水位控制模拟 作 者： 沈 韬 组 员： 沈鑫睿 专业班级： 14电气本（1）班 指导教师： 　 郁 炜 职　　称：　　 副教授 　　　　2017年 1 月 19 日II摘 要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：水位控制；西门子PLC S7-200；水塔；水池 AbstractIn the industrial and agricultural production process, often need to measure and control the water level. Water level control in the daily life of a wide range of applications, such as water towers, groundwater, hydropower stations in the case of water level control. The water level detection can have a variety of ways to achieve, such as mechanical control, logic circuit control, electromechanical control. This article uses the PLC to carry on the main control, installs in the water tank an automatic measure water level installment. The use of water conductivity continuously around the clock to measure the water level changes, the measured water level changes into the corresponding electrical signal, the MCGS console application software to receive the signal processing data to complete the corresponding water level display, Fault alarm information display, real-time curve and historical curve display, so that the water level to maintain the appropriate location.Keywords: Water level control; Siemens PLC S7-200; Water tower; Pool 目 录第1章 概述 11.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 11.2水塔水位基本介绍 1第2章 PLC硬件设计 22.1系统描述 22.2 控制要求 22.2.1控制要求描述 22.2.2水塔水位示意图 22.2.3水塔水位系统控制电路 32.3 输入/输出分配 42.3.1列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 42.3.2 水塔水位系统的输入/输出设备 4第3章 PLC软件设计 53.1 工作过程 53.2 程序流程图 53.3 梯形图 7第4章 水塔水位PLC模拟实物设计 8致谢 11参考文献 12第1章 概述1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍20世纪70年代初出现了微处理器[1]。

人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算[2]、PID功能[3]及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升这标志着可编程控制器已步入成熟阶段20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%在这时期，PLC在处理模拟量能力[4]、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易西门子S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能因此S7-200系列具有极高的性能/价格比西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测[5]，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械[3]，中央空调[6]，电梯控制，运动系统1.2水塔水位基本介绍水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统[7]，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点在水资源日益匮乏的今天，节约用水、提高水资源的利用率就显得十分必要传统的水塔水位控制位粗放式的，基本没有水泵的合理控制，且多数为人力控制，工作强度大、危险。

所以除了浪费电能外，还造成了人员的浪费采用新型PLC控制水位的方式与过去的旧式控制相比在运行的经济性[8]、可靠性、稳定性等方面有显著优势，特别是在提倡低碳的当下，有着优良的节能效果，且由于PLC强大的扩展性可以适应今后城市供水建设的发展需要第2章 PLC硬件设计2.1系统描述随着科学技术的的不断提高，社会经济的不断发展，人们对控制系统的灵敏度、节能性、易操作性等方面要求日益提高居民及工厂供水又是一件极为重要的工作，传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求，所以新的方式是适应时代要求的以下便是PLC控制水塔水位的基本描述：设水塔、水池初始状态都为空着的，当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，电磁阀Y打开，开始往水池离境税，如果进水超过8秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警若8秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，此时，水池的液位已经超过了下限位了系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵M开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，水泵继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，此次给水塔供水完成。

2.2 控制要求2.2.1控制要求描述1）当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时；2）阀Y打开4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障；3）S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止2.2.2水塔水位示意图如下图2.1，是水塔水位及控制的模拟版式图，可以简易地看到水塔的工作原理图2.1 水塔水位控制2.2.3水塔水位系统控制电路如下图2.2，是水塔水位控制的主电路，可以清楚的显示主电路的运行原理图2.2水塔水位系统控制主电路图2.3 输入/输出分配2.3.1列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表输入输出I0.0水塔上限液位开关S1Q0.0水泵MI0.1水塔下限液位开关S2Q0.1电磁阀YI0.2水池上限液位开关I0.3水池下限液位开关2.3.2 水塔水位系统的输入/输出设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。

据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如下：图2.3 水塔水位控制系统的I/O接线图第3章 PLC软件设计3.1 工作过程设水塔、水池初始状态都为空着的，4个液位指示灯全亮当执行程序是，扫描到水池为液位低于水池下限位时，电磁阀打开，开始往水池里进水，如果进水超过4S，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警若4S只有水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯a1灭此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，电机M开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯a2，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯a3灭，电机M继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满是，水塔也未超过水塔上限，水塔上限指示灯a4灭，但刚刚给水塔供水的时候，电机M已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯a2良此次给水塔供水完成3.2 程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求控制流程图如下图3.1：结束水池低于下限S4？否是电磁阀Y打开Y报警是4s后水池高于下限S4？。