PLC 水塔水位控制系统Word文档格式.docx

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田海

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。

关键词：

水位控制、PLC、故障报警

Abstract

Withthedevelopmentofmodernsocialproductionandtechnologicalprogress,thelevelofmodernindustrialautomationincreasinglyrapiddevelopmentofmicroelectronicstechnologymachine,therelaycontrolsystembasedonanewgenerationofindustrialcontroldevices-programmablelogiccontroller.Withthedevelopmentoftechnologyandtherealityofsomeoftheproblemsexposedinordertobemoreefficientandmoreconvenienttocompletesometasksintheindustrialandagriculturalproductionprocess,oftenneedtomeasureandcontrolthewaterlevel.Waterlevelcontrolapplicationsineverydaylifeareverywide,suchaswatertowers,groundwater,hydropowerandotherwaterlevelcontrolcase.Thewaterleveldetectioncanhaveavarietyofimplementationmethods,Suchasmechanicalcontrol,logiccontrol,electricalandmechanicalcontrol.

Keywords:

Waterlevelcontrol,PLC,Faultalarm

水塔水位自动控制及报警系统实训

1可编程序控制器（PLC）简介

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点充分利用微处理器的优点。

2PLC工作原理

PLC的工作方式:

采用循环扫描方式.在PLC处于运行状态时,从内部处理,通信操作,程序输入,程序执行,程序输出,一直循环扫描工作.

3PLC的工作工程

PLC的CPU是采用分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，随着时间的延伸一个动作接一个动作顺序地进行，这种分时操作进程称为CPU对程序的扫描。

PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。

CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。

1、扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；

或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；

或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；

相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

（3）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

4水塔水位系统设计

4．1水塔水位系统PLC硬件设计与调试

水塔水位控制装置如图4-1所示。

按下SB1按钮时系统启动运行，按下SB2按钮时系统停住运行挡水池水位低于水池低水位（S4为OFF表示），电磁阀Y（线圈为380V）打开进水，Y为ON，定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为ON，那么电磁阀Y的报警指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，报进水故障；

S3为ON后，阀Y关闭，当S4为ON时，且水塔水位低水界时，电机M1停止。

当水塔水位高于水塔高水位时电机停止。

面板上的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为抽水电机，Y为电磁阀，LD1进水故障报警灯，LD2为电机电气回路故障报警灯。

所有液位信号，有水时为ON，没水时为OFF。

图4-1水塔水位控制装置图图4-2水塔水位系统控制电路

4．2水塔水位系统控制电路

水塔水位系统控制电路如图4-2所示。

4．3水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表

水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表如表4-1所示：

表4-1水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表

输入

继电器

输入变量名

输出

输出变量名

I0.0

水塔高水位信号S1

Q0.0

M1电机的启动、停止

I0.1

水塔低水位信号S2

Q0.1

电磁阀Y的打开、关闭

I0.2

水池高水位信号S3

Q0.2

进水故障LD1报警灯

I0.3

水池高水位信号S4

Q0.3

电机故障LD2报警灯

I0.4

系统启动信号SB1

I0.5

系统停止信号SB2

I1.0

抽水机辅助常开触点

5水塔水位控制系统PLC软件设计

5．1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图5-1所示：

图5-1水塔水位控制系统的PLC控制流程图

5.2水塔水位控制系统梯形图

结论

在实习期间，要用我所学的知识作出一个设计，来给予我这三年所学知识的一个肯定。

我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。

在此时对以前学习的知识的挑战与突破。

在对这个设计的材料的搜索进行独立搜索时，对于办公软件的应用有了进一步的提高。

同时在对搜集的材料进行整核，结合所学理论知识，以及实际应用操作的情况下，提高了实际操作和独立解决问题的能力。

通过这次设计实践。

让我更熟练的掌握了PLC软件的简单编程方法，对于PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在理论的运用中，也提高了我的工程素质。

刚开始学习PLC软件时，由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时，问题出现了。

转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏动手能力而造成的结果，最后通过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来，同样也看清了自己的不足之处。

设计过程中得到老师的意见和同学的提醒，再加上上网搜集到的资料，我也明白了不是每个问题都能自己解决的，只有通过自己努力以及别人的帮助才能把工作做得更好，古人说：

三人行必有我师、思而不学则殆。

所以说学习要善于向别人请教，学思结合。

如今设计是做完了，可是我的学习之路还没有完，是这次设计让我明白了人这一辈子不能仅仅局限于那一点点满足感，要放眼望去，通过去参与各种实践，提升自己的动手能力，创造属于自己的未来。

参考文献

[1]廖常初．《PLC基础及应用》．北京机械工业出版社，2004

[2]王兆义．《可编程序控制器教程》．北京机械工业出版社2005

[3]三菱FX2N系列《微型可编程控制器使用手册》

[4]张万忠.《可编程控制器应用技术》.北京：

化学工业出版社，2001

[5]李俊季、赵黎明.《可编程控制应用技术实训指导》.北京：

[6]张桂香.《电气控制与PLC应用》.北京：

化学工业出版社，2003

[7]钟肇新、范建东.《可编程控制器原理及应用（第三版）》.广州：

华南理工大学出版社，2003

[8]吕景泉.《可编程控制器技术教程》.北京：

高等教育出版社，2000