水塔水位控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書 課 程 名 稱: 電氣控制PLC課程設(shè)計 課 程 代 碼: 題 目: 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 年級/專業(yè)/班: 2012級機電1班 學(xué)院(直屬系): 指 導(dǎo) 教 師: 電氣控制plc課程設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)教師成績評定標準及成績評定表學(xué)生姓名： 學(xué)號： 年級/班： 所屬學(xué)院(直屬系)： 所在專業(yè)： 項目分值優(yōu)秀(100x90)良好(90>x80)中等(80>x70)及格(70>x60)不及格(x<60)評分學(xué)習(xí)態(tài)度15學(xué)習(xí)態(tài)度認真，科學(xué)作風(fēng)嚴謹，嚴格保證設(shè)計時間并按任務(wù)書中規(guī)定的進度開展各項工作學(xué)習(xí)態(tài)度比較認真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期

2、圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀律，基本保證設(shè)計時間，按期完成各項工作學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀律，能按期完成任務(wù)學(xué)習(xí)馬虎，紀律渙散，工作作風(fēng)不嚴謹,不能保證設(shè)計時間和進度技術(shù)水平與實際能力25設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)準確，有很強的實際動手能力、經(jīng)濟分析能力和計算機應(yīng)用能力，文獻查閱能力強、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)比較準確，有較強的實際動手能力、經(jīng)濟分析能力和計算機應(yīng)用能力，文獻引用、調(diào)查調(diào)研比較合理、可信設(shè)計合理，理論分析與計算基本正確，實驗數(shù)據(jù)比較準確，有一定的實際動手能力，主要文獻引用、調(diào)查調(diào)研比較可信設(shè)計基本合

3、理，理論分析與計算無大錯，實驗數(shù)據(jù)無大錯設(shè)計不合理，理論分析與計算有原則錯誤，實驗數(shù)據(jù)不可靠，實際動手能力差，文獻引用、調(diào)查調(diào)研有較大的問題論文(計算書、圖紙)撰寫質(zhì)量60結(jié)構(gòu)嚴謹，邏輯性強，層次清晰，語言準確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙非常工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強達到規(guī)范化要求；圖紙比較工整內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達不清，錯別字較

4、多，達不到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰成績評定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日電氣控制PLC課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書學(xué)院名稱： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 機電一體化技術(shù) 年級： 2012級 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計一、選題背景及題目來源實際模擬項目，可在天科TKPLC-A實驗裝置水塔水位控制區(qū)完成本實驗。二、訓(xùn)練目的（1）用PLC構(gòu)成水塔水位自動控制系統(tǒng)；（2）繪制電氣原理圖及接線圖；（3）選擇電氣元器件；（4）設(shè)計模擬系統(tǒng)；（5）完成模擬實驗。三、要求實現(xiàn)的功能當(dāng)水池水位低于水池低水位界（S4為ON表示），閥Y打開進水（Y為ON）定時器開始定時，4秒后，如果S4還不為OFF，那么閥Y指示燈閃爍，表示

5、閥Y沒有進水，出現(xiàn)故障，S3為ON后，閥Y關(guān)閉（Y為OFF）。當(dāng)S4為OFF時，且水塔水位低于水塔低水位界時S2為ON，電機M運轉(zhuǎn)抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔高水位界時電機M停止。 四、實驗設(shè)備1、安裝了STEP7-Micro/WIN32編程軟件的計算機一臺2、天科TKPLC-A實驗裝置五、設(shè)計任務(wù)（1）根據(jù)控制要求分析控制及動作過程，設(shè)計硬件系統(tǒng)；（2）繪制電氣原理圖及接線圖；（3）設(shè)計軟件系統(tǒng)；（4）組成控制系統(tǒng)；（5）進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)（三）所要求的控制功能，完成模擬實驗。（6）撰寫課程設(shè)計說明書。六、推薦參考資料1、天科TKPLC-A實驗裝置實驗手冊2、S7-200可編程序控制器手冊，西門

6、子技術(shù)服務(wù)中心，四川省機械研究設(shè)計院，2000.93、現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)第2版，王永華，北京航空航天大學(xué)出版社，指導(dǎo)教師 徐全 日期 2013 年 11 月 25 日 摘要本文采用PLC進行主控制，在水箱上安裝一個自動測水位裝置。利用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地測量水位的變化，把測量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，主控臺對接收到的信號進行數(shù)據(jù)處理，完成相應(yīng)的水位顯示、故障報警信息顯示、實時曲線和歷史曲線的顯示，使水位保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。目錄概? 1 -Abstract- 1 -第一章水塔水位系統(tǒng)控制方案設(shè)計1.1 方案設(shè)計原則- 2 -1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求- 2 -1.3 控制系統(tǒng)

7、的設(shè)計- 3 -1.3.1繼電器控制系統(tǒng)- 3 -1.3.2單片機控制- 3 -1.3.3工業(yè)控制計算機控制- 3 -1.3.4可編程序控制器控制- 3 -第二章水塔水位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)- 5 -2.2 PLC 機型選擇- 6 -2.3PLC 容量選擇- 8 -2.4 I/O 模塊的選擇- 8 -2.5 電源模塊的選擇- 9 -2.6水塔水位的工作流程：- 10 -第三章水塔水位控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1PLC輸入 /輸出信號及地址分配- 12 -3.2主電路的設(shè)計- 13 -3.3水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖- 14 -3.4PLC水塔水位的控制程序- 16 -3.

8、5水塔水位控制語句表- 18 -3.6系統(tǒng)調(diào)試- 19 -總結(jié)- 20 -感想- 20 -發(fā)現(xiàn)的問題- 20 -參考文獻- 22 -致 謝- 23 -V 概述 可編程控制器(PLC)是以計算機技術(shù)為核心的通用自動化控制裝置,它的功能性強,可靠性高,編程簡單,使用方便,體積小巧,近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,被譽為當(dāng)代工業(yè)自動化主要支柱之一?，F(xiàn)今社會，自動化裝置無所不在，在控制技術(shù)需求的推動下，控制理論本身也取得了顯著的進步。水塔水位的監(jiān)測和控制，再也不需要人工進行操作。實踐證明，自動化操作，具有不可替代的應(yīng)用價值。水塔水位自動控制器，具有適應(yīng)各種液體液位的檢測和控制的功能，設(shè)計中分析了利弊

9、，考慮了各種液體的阻值大小，是可以投入實際生產(chǎn)的產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞: 可編程邏輯控制器（PLC） 自動控制系統(tǒng) 水塔水位 Abstract In the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the current technology, simplify structure, it is

10、also helpful to reduce cost and increases reliability.The thesis simply discusses the application research on water tower water level auto control system. It analyzes the limitation on the pre-designation of water tower water level auto control system, and devises the advanced plan. To be proved in

11、the practice, the water tower water level auto control system is compatible for all kinds of liquids, and can throw into the effective production. Keywords: programmable logic controllers (PLC) Auto Control System, Water Level Water Tower - 22 - 電氣控制plc課程設(shè)計 第 1 章 水塔水位控制系統(tǒng)方案設(shè)計 1.1 方案設(shè)計原則 整個設(shè)計過程是按工藝流程

12、設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。控制由人工控制到自動控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。 對于本課題來說，液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后

13、系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。 要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)多個電磁閥的開關(guān)以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。 1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 在水塔水位控制過程中，整體控制要求如下：當(dāng)水池液體位于下限液位開關(guān)S1，S1此時為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當(dāng)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

14、池下限位開關(guān)S4為OFF，表示水位高于下限水位。當(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)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(dāng)S3為OFF時，則水塔上限水位S4為OFF，水泵停止。當(dāng)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。1.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 1.3.1繼電器控制系統(tǒng) 控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常

15、困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 1.3.2單片機控制 單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構(gòu)上包括 CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O信號相連。 要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。 1.3.3工業(yè)控制計算機控制 工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強

16、、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。 且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、 插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 1.3.4可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。 可編程控制器(PLC)從上個世紀 70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關(guān)量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)

17、。隨著30 多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升級換代大大增強了其功能?，F(xiàn)在 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇PLC來實施本次設(shè)計。 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

18、2 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制， 世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 3 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 4 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，

19、如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 5 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含 PLC間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。 隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應(yīng)該選擇可編程序控制器控制。 第 2 章 水塔水位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 2.1 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的中央處理器與一般的計算機系統(tǒng)一樣，是P

20、LC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(zé)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)）等各種狀態(tài)控制信號，并存入輸

21、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)換模塊等。I/O擴展接口就

22、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。 2.2 PLC 機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮

23、的因素如下所述。 1結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 能夠達到要求。 2功能強、弱適當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的 PLC，西門子公司的 S7-200 系列機或歐姆龍公司的 COM1。 3機型統(tǒng)一 PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)

24、。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用 PLC 時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的 PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺 PLC 聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結(jié)構(gòu)的 PLC。 4是否在線編程 PLC 的特點之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。PLC 的編程分為離線編程和在線編程兩種

25、。離線編程的 PLC，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程。 5PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡 劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般 PLC及其外部電路（I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度：工作溫度 055，最高為 60 儲存溫度： -4085 濕度：相對濕度 5%95%(無凝結(jié)霜) 振動和沖擊： 滿足國際電工委員會標準 電源：交流 220V，允許變化范圍為-15%15%，頻率為 475

26、3Hz 瞬間停電保持 l0ms 環(huán)境：周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體 對于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的 PLC，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。 2.3PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)） 。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時， 一般按實際需要的10%25%考慮裕量。 對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關(guān)量 I/O乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫?/p>

27、用存儲器兩個字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊。 I/O點數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點數(shù)較多的 PLC價格也較高，若備用的 I/O點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%15%考慮備用量。 2.4 I/O 模塊的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。 同時控制器又通過 I/O接口模塊將控制器

28、的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而PLC的 CPU所處理的信息只能是標準電平，所以 I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC 從現(xiàn)場收集的 信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC 的 I/O 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC 相應(yīng)有許多種 I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。 1確定 I/O點數(shù) I/O點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功

29、能進行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點數(shù)就可能有所不同。 2開關(guān)量 I/O 標準的 I/O接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號為 24240V（AC） ，直流I/O信號為 524V（DC） 。 3選擇開關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC 輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般 24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠。如 12V 電壓模塊一般不超過 10m，距離較遠的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32 點

30、輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的 60%。 4選擇開關(guān)量輸出模塊時應(yīng)從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當(dāng)驅(qū)動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過 1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出

31、電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的驅(qū)動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。 2.5 電源模塊的選擇 電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一規(guī)則： 1確定電源的輸入電壓； 2將框架中每塊 I/O 模塊所需的總

32、背板電流相加，計算出 I/O 模塊所需的總背板電流值； 3I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： 1） 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； 2） 當(dāng)框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應(yīng)加上其最大電流值。 4如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理； 1） 列出將來要擴展的 I/O模塊所需的背板電流； 2） 將所有擴展的 I/O模塊的總背板電流值與步驟。 5在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 6根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。 具體應(yīng)考隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，PLC 產(chǎn)品的種類越來

33、越多，而且功能也日益完善。PLC 的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同，當(dāng)然使用場合也有所不同。因此選擇合理的PLC對提高 PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標意義重大。 因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方面的慮： 1）合理的結(jié)構(gòu)形式 2）安裝方式的選擇 3）相當(dāng)?shù)墓δ芤?4）系統(tǒng)可靠性的要求 綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇 S7-200 系列 PLC，S7-200 系列 PLC屬于小型整體式結(jié)構(gòu)的 PLC，本機自帶 RS¾485 通信接口，內(nèi)置電源和 I/O 接口，它的結(jié)構(gòu)小巧，運行速度快，可靠性高，具有極其豐富的指令系統(tǒng)和擴展模塊，實時性和通信能

34、力強大，便于操作，易于掌握，性價比高，是中小規(guī)模控制系統(tǒng)的理想控制設(shè)備。2.6水塔水位的工作流程：當(dāng)水池液體位于下限液位開關(guān)S1，S1此時為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當(dāng)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(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)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(dāng)S3為OFF時，則水塔上限水位S4為OFF，水泵停止。當(dāng)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 第3章 水塔水位

35、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1PLC輸入 /輸出信號及地址分配 根據(jù)上述水塔水位控制要求的分析，PLC的輸入信號有蓄水池水位上下限液位傳感器信號，水塔水箱水位上下限液位傳感器信號。PLC的輸出信號有進水口閥門控制電磁閥、水泵電機控制接觸器、蓄水池和水塔水箱水位故障報警信號燈。 由上述PLC輸入 /輸出信號分析可知，選擇S7-200系列的PLC即可滿足控制要求，其輸入 /輸出地址分配如表1所示。表1 I/O分配圖輸入信號 輸出信號名稱地址進水口閥門控制電磁閥Q0.0系統(tǒng)啟動按鈕I0.0水泵電機控制接觸器Q0.1水塔水位上限液壓傳感器S1I0.1蓄水池水位故障報警燈Q0.2水塔水位下限液壓傳感器S2I0.

36、2水塔水箱水位故障報警燈Q0.3蓄水池水位上限液位傳感器S3I0.3蓄水池水位下限液位傳感器S4I0.4 系統(tǒng)停止按鈕I0.5蓄水池水位故障報警復(fù)位按鈕I0.6水塔水箱水位故障報警復(fù)位按鈕I0.7 3.2主電路的設(shè)計3.3水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖根據(jù)設(shè)計要求，控制流程圖如圖所示3.4PLC水塔水位的控制程序 （1）當(dāng)水池下限開關(guān)閉合時，電磁閥Y閉合，定時器T37開始計時：(2)當(dāng)T37記到設(shè)定值時，T38開始計時：(3)當(dāng)T38記到設(shè)定值時T39開始計時：(4)當(dāng)水塔下限位開關(guān)閉合時電動機接通，當(dāng)水塔上限位開關(guān)閉合時，電動機停止運行：3.5水塔水位控制語句表LD I0.3AN T38

37、TON T37，40= Q0.1LD I0.3A T37AN T39TON T38，10LD T38TON T39，10LD I0.1AN IO.O= Q0.03.6系統(tǒng)調(diào)試 保持水池的水位在S3S4之間，當(dāng)水池水位低于下限液位開關(guān)S3，此時S3為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當(dāng)5S以后，若水池水位沒有超過水池下限液位開關(guān)S3時，則系統(tǒng)發(fā)出警報；若系統(tǒng)正常運行，此時水池下限液位開關(guān)S3為OFF，表示水位高于下限水位。當(dāng)頁面高于上限水位S4時，則S4為ON，電磁閥關(guān)閉。2）保持水塔的水位在S1S2之間，當(dāng)水塔水位低于水塔下限水位開關(guān)S2時，則水塔下限液位開關(guān)S2為ON，則驅(qū)動電機M開始工作

38、，向水塔供水。當(dāng)S2為OFF時，表示水塔水位高于水塔下限水位。當(dāng)水塔液面高于水塔上限水位開關(guān)S1時，則S1為ON，電機M停止抽水。當(dāng)水塔水位低于下限水位時，同時水池水位也低于下限水位時，電機M不能啟動?？偨Y(jié)感想這幾周的plc實訓(xùn)就這樣結(jié)束了，在這短暫的實訓(xùn)時間里，經(jīng)過老師、同學(xué)的指導(dǎo)，我獲益匪淺，學(xué)習(xí)了不少關(guān)于自己專業(yè)方面的知識。在完成項目期間，我們組的分工明確，有負責(zé)編程的，有負責(zé)報告找資料，有負責(zé)畫電路圖的雖說分工明確，但在完成項目過程中遇到些麻煩的話組員之間還是相互配合相互幫助盡量讓每個學(xué)員學(xué)到更多的專業(yè)知識，使每個組員更上一個層次。實訓(xùn)期間，我找資料，但這并不是說我在其他組員做他們?nèi)蝿?wù)

39、時置之不理，與我無關(guān)。我在旁邊和組員一起，參與其中的討論分析，并會不時幫助他們完成任務(wù)。而同樣我在做我的任務(wù)時，他們也會經(jīng)常幫我解決一些我無法解決的問題。這樣，我們組在完成這兩個項目還是比較順利的。我做的這個題目是有關(guān)與PLC系統(tǒng)理論與實踐相結(jié)合的設(shè)計。在此時對以前學(xué)習(xí)的知識的挑戰(zhàn)與突破。在對這個設(shè)計的材料搜索進行獨立搜索時，對于辦公軟件的應(yīng)用有了進一步的提高。同時在對搜集的材料進行整核，結(jié)合所學(xué)理論知識，以及實際應(yīng)用操作的情況下，提高了實際操作和獨立解決問題的能力。通過這次設(shè)計實踐。讓我更熟練的掌握了PLC軟件的簡單編程方法，對于PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質(zhì)。剛開始學(xué)習(xí)PLC軟件時，由于我對一些細節(jié)的不加重視，當(dāng)我把自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形圖編輯時，問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示不出很多正