畢業(yè)設計（論文）-PLC實現(xiàn)分段液位控制1.doc

畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論計（論 文）文） 論文題目：論文題目： plcplc 實現(xiàn)分段液位控制實現(xiàn)分段液位控制 教教 學學 點：點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學院重慶科創(chuàng)職業(yè)學院 指導老師：指導老師： 職職 稱：稱： 講講 師師 學生姓名：學生姓名： 學學 號號: : 專專 業(yè)：業(yè)： 工工業(yè)業(yè)電氣自動化電氣自動化 20112011 年年 0101 月月 1212 日日 畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 題目：題目： plcplc 實現(xiàn)分段液位控制實現(xiàn)分段液位控制 任務與要求：任務與要求： 根據(jù)課題需要，結合使用 plc 實現(xiàn)多段液位的設定。培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實 際、綜合分析和解決問題的能力，理論計算、歸納整理和實驗研究等方面得到 綜合訓練與提高，從而使學生具有獨立解決實際問題和科學研究的能力。 時間：時間： 2010 年 11 月 10 日 至 2011 年 01 月 10 日共 9 周 教教 學學 點：點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學院重慶科創(chuàng)職業(yè)學院 學生姓名：學生姓名： 學學 號：號： 專業(yè)：專業(yè)： 工工業(yè)業(yè)電氣自動化電氣自動化 指導單位或教研室：指導單位或教研室： 電氣自動化教研室電氣自動化教研室 指導教師：指導教師： 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （凸輪機構的設計與實踐） 2 成都電子機械高等專科學校成教院制 畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 畢業(yè)設計畢業(yè)設計( (論文論文) )進度計劃表進度計劃表 日日 期期 工工 作作 內內 容容執(zhí)執(zhí) 行行 情情 況況 指導指導 教師教師 簽簽 字字 4 月 15 日 至 4 月 20 日 準備良好* 11 月 10 日至 11 月 16 日 確定論證題目良好 11 月 16 日至 11 月 21 日 搜集資料良好 11 月 21 日至 11 月 28 日 確定論文的整體結構良好 11 月 28 日至 12 月 6 日 論文初稿良好 12 月 6 日至 12 月 22 日 修改論文，完成二稿良好 12 月 23 日至 1 月 3 日 完成終稿良好 教師教師 對進度計對進度計 劃實施情劃實施情 況總評況總評 簽名 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據(jù)之一 畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 1 摘要 本文主要介紹如何使用 plc 實現(xiàn)多段液位的設定，顯示，報警和液位的自 動控制。 可編程控制器（programmable logic controller）,簡稱 plc。它是 20 世紀 70 年代以來，在集成電路中，計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制 設備。由于它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積水，重量 輕等優(yōu)點，國外已廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn) 自動化的支柱產(chǎn)品。近年來，國內在 plc 技術與產(chǎn)品開發(fā)應用方面發(fā)展很快， 除有許多從國外引進的設備，自動化生產(chǎn)線外，國產(chǎn)的機床設備已越來越多地 采用 plc 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間 比繼電-接觸器控制系統(tǒng)小；價格上能與繼電-接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn) 在這更程序；便于使用，維護，維修；能直接推動電磁閥，接觸器及與之相當 的執(zhí)行機構；能向中央執(zhí)行機構；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。 關鍵字：plc 液位 監(jiān)控 畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 2 abstract this paper mainly introduced how to use plc level settings, display, alarm and level of automatic control. plc (programmable logic controller)： the abbreviation plc questions. it is since 1970s, in integrated circuit, computer technology developed on the basis of a new type of industrial control equipment. because it has strong function, high reliability, flexible configuration, use convenient, light weight and volume of water etc, and abroad has been widely used in automatic control each domain, and has become the pillar of the production of industrial automation products. in recent years, domestic in plc technology and product development application development soon, in addition to many imported from abroad equipment, automated production line outside, homebred machine tool equipment has been increasingly used plc control system replace traditional relay - contactor system compares system more reliable, the placeholder space than relay - contactor controlling system small, price can and relay - contactor controlling system competition; easy now this more program; easy to use, maintenance, maintenance; can directly promote solenoid valves, contactor and equivalent actuators, can to central actuators, can to central data processing system and direct transmission data etc. key word: plc liquid level command 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 1 目 錄 前言.1 第一章 plc 控制系統(tǒng)概述2 1.1 plc 的定義2 1.2 plc 的特點2 1.3 plc 控制系統(tǒng)的設計原則3 第二章 plc 控制系統(tǒng)的硬軟件設計4 2.1 plc 選型4 2.2 系統(tǒng)硬件設計4 2.3 系統(tǒng)軟件控制設計6 結論.10 致謝.11 參考文獻.12 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 2 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 1 前 言 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控 制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了 各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合； 從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控 制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化 工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 在眾多生產(chǎn)領域中,經(jīng)常需要對貯槽, 貯罐、水池等容器中的液位進行監(jiān)控， 以往常采用傳統(tǒng)的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動化程度 不高，目前已有許多企業(yè)采用先進控制器對傳統(tǒng)接觸控制進行改造，大大提高了 控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。本文在此介紹 什么是 plc，及 plc 的特點，以及采用可編程控制器（plc）對液位進行監(jiān)控的一 種方法，其電路結構簡單，投資少（可利用原有設施改造） ，監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動化 程度高，還具有在線修改功能，靈活性強，適用于多段液位監(jiān)控場合。 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 2 第一章 plc 控制系統(tǒng)概述 1.1 plc 的定義 plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計算機技術為基 礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標準草案中對plc做了如下定義： plc英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器， 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程 的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等 面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.plc 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應 用，可以說有半導體的地方就有plc 此外plc也是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它 采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計 數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型 的機械或生產(chǎn)過程。plc及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整 體，易于擴展其功能的原則而設計。 1.2 plc 的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采 用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例 如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的 平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構成控制系統(tǒng)，和同等 規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故 障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報 信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不 奇怪了。 2.配套齊全，功能完善，適用性強 plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī) 成都電子機械高等專科學校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 3 模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力， 可用于各種數(shù)字控制領域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、 溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展， 使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3.易學易用，深受工程技術人員歡迎 plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語 言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當 接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不 熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便 之門。 4.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計 及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變 程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5.體積小，重量輕，能耗低 以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅 數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 1.3 plc 控制系統(tǒng)的設計原則 1最大限度的滿足被控對象的控制要求。 2在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。 3保證控制系統(tǒng)安全可靠。 4考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進在選擇plc容量時應適當留有余量。 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 4 第二章 plc 控制系統(tǒng)的硬軟件設計 2.1 plc 選型 plc按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩 類；按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通常可 按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。 整體型plc的i/o點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊 型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點數(shù)， 功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 目前在國內市場上有從美國、德國、日本等國引進的多種系列plc，國內也有許多 廠家組裝、開發(fā)數(shù)十種plc，故plc系列標準不一，功能參差不齊，價格懸殊。在此情 況下，plc的選擇應著重考慮plc的性能價格比，選擇可靠性高，功能相當，負載能力 合適，經(jīng)濟實惠的plc。同時也要考慮應用的擴展性，可操作性，投入產(chǎn)出比等因素， 進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響，每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用， 當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量，機架，母板等也要相應的增加，因此， 點的增加對cpu的選用，存儲器容量，控制功能范圍等選擇都有影響，圖1表示了總點 數(shù)與價格的關系，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格 比。據(jù)對多種因素的分析比較及監(jiān)控系統(tǒng)輸入、輸出點數(shù)的要求，選用日本立石 （omron）公司c20p型plc。 價格 128 256 384 512 總點數(shù)/點 圖 2-1 總點數(shù)與價格的關系 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 5 2.2 系統(tǒng)硬件設計 為實現(xiàn)液位的手動/自動控制，需要輸入口12點，輸出口8點，選用c20p 20點i/o 單元的plc，輸入光電隔離，輸出繼電器隔離，負載能力強；液位檢測采用干簧管傳感 器，手動/自動轉換、運行/試驗轉換和液位設定采用雙位旋鈕，手動啟泵、停泵和確 認、試驗采用常開按鈕；輸出選用電子音響報警器和24v直流指示燈、繼電器。參見圖 2系統(tǒng)硬件配置圖。 圖 2-2 系統(tǒng)硬件配置圖 為節(jié)省輸入口數(shù)量，節(jié)省投資，設計過程中對系統(tǒng)運行/試驗功能的轉換采用了對 i/o模塊接線的優(yōu)化，使plc輸入模塊中1個輸入節(jié)點起到2個輸入節(jié)點的作用，完成plc 工作在兩種方式下的i/o功能。參見圖3 i/o模塊接線的優(yōu)化。 輸入端 輸出 端 omron c20p 0000 0500 0001 0501 0002 0502 0003 0503 0004 0504 0005 0505 0006 0506 0007 0507 0008 0009 0010 0011 最低指 示燈 較低指 示燈 較高指 示燈 最高指 示燈 電子音 響 料泵 自動指 示燈 手動指 示燈 最低開 關 較低開 關 較高開 關 最高開 關 最低位 設定 較低位 設定 較高位 設定 最高位 設定 手動/ 自動 確認 手動啟 泵 手動停 泵 v cc c om 1 s 3 運行 方式 2 試驗 方式 com 0000 0001 0002 0003 plc 輸入模塊 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 6 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 7 圖 2-3 i/o 模塊接線的優(yōu)化 是 是 否 是 否 否 是 n 是 啟動、清零 液位分段檢測 自動控制否？ 段指示燈閃爍 確認否？ 指示燈轉平光 最低液位 否？ 啟泵 到設定值 否？ 報警音響啟動（30s 后自 停） 停泵 確認否？ 報警音響停 指示燈轉平光 手動啟泵 手動停泵 否 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 8 系統(tǒng)正常運行時，運行/試驗轉換旋鈕s接通1-3接點，各試驗按鈕不起作用，液位 信號由各干簧管傳感器傳輸給plc；系統(tǒng)處于試驗狀態(tài)時，s接通1-2接點，各傳感器輸 入信號不起作用，此時可用各試驗按鈕模擬各段液位信號傳輸給plc。兩種控制方式下 的兩個信號共用一個輸入節(jié)點，成倍提高i/o端口的利用率，節(jié)省i/o點數(shù)。 2.3 系統(tǒng)軟件控制設計 控制流程圖如圖4所示 1. 系統(tǒng)流程圖設計 成都電子機械高等專科學校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 9 圖2-4 控制流程圖 2.編程說明 本系統(tǒng)為液位的雙位控制系統(tǒng)。液位可分四段設定和顯示，在最低液位時自動 啟泵，當液位到達設定值時自動停泵。 采用il/ilc分支指令，通過0008旋鈕實現(xiàn)手動/自動兩種功能的選擇，當0008 旋鈕閉合時，自動指示燈亮，系統(tǒng)執(zhí)行il/ilc分支內程序，完成自動監(jiān)控；當0008旋 鈕打開時，手動指示燈亮，系統(tǒng)執(zhí)行分支外程序，通過0010、0011旋鈕實現(xiàn)手動啟泵、 停泵。 液位由00040007旋鈕分最低、較低、較高、最高四段設定，系統(tǒng)設置由低到 高的優(yōu)先權，即當多個設定旋鈕同時閉合時，低液位設定優(yōu)先。 采用干簧管檢測液位時，當液位到達檢測點時其觸點閉合，指示燈點亮；液位 離開檢測點時其觸點打開，為保證相應測量段指示燈不立即熄滅及不受液位波動的影 響，每段指示燈的控制均采用keep保持指令，只有當液位上升或下降到相鄰段時指示 燈才熄滅。 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 10 當液位到達檢測點時，液位指示燈閃爍，燈光閃爍因子采用內部閃爍內標 1902，以1s為周期閃爍；若液位到達設定值時，自動停泵，并設置電子音響報警，報 警聲設計為響3s停2s，循環(huán)30s后自停，或在30s內按0009確認按鈕停音響，指示燈傳 平光。電子音響報警和泵的啟停同樣考慮液位的波動影響，設計時采用keep保持指令 和difu微分指令聯(lián)合使用。 首次開車時，液位低于或高于最低液位時，需先手動啟泵，再切換成自動運行； 或先進入試驗方式，按最低液位試驗按鈕啟動料泵，再進入自動運行方式。 3. plc梯形圖設計 10 01 10 02 手動/ 自動 較低 液位 最低 液位 0 008 10 01 0 000 10 08 10 08 il ke ep 10 00 10 00 10 02 0 001 ke ep 10 01 0 003 最高 液位 0 002 ke ep 10 03 ke ep 10 02 較高液 位 0 001 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設計） （plc 實現(xiàn)分段液位控制） 11 確 認 較低指 示燈 10 00 10 10 10 00 最高指 示燈 較高指 示燈 19 02 10 03 10 04 05 03 19 02 10 02 10 04 05 02 19 02 10 01 10 04 05 01 10 03 10 02 10 01 最低指 示燈 10 04 19 02 05 00 30s 停報警 音響 10 11 ti m00 #0 300 10 00 0 009 10 04 10 04 確 認 ti m00 0 009 ke ep 10 11 0 005 0 006 0 007 0 004 0 005 0 004 00 04 0 006 0 005 0 004 10 03 10 01 10 02 di fu 10 10 低