液位分段的PLC控制

1、 . . . 遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學PLCPLC實驗實驗課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：液位分段的液位分段的PLCPLC控制控制院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 測控測控091091學學 號：號： 090301014090301014學生：學生：新儒新儒 起止時間：起止時間：2012013 3. .0404. .0606-201-2013 3. .0404. .1010目 錄 . . . 3 / 13第 1 章 緒論 1第 2 章 課程設(shè)計的方案 22.1 概述 22.2 課題設(shè)計意義 22.3 PLC 選型 2第 3 章 硬件設(shè)計

2、43.1 系統(tǒng)的 I/O 分配 43.2 PLC 外部接線圖 43.3 電動機啟動電路 5第 4 章 軟件設(shè)計 64.1 編程說明 64.2 PLC 梯形圖 7第 5 章 系統(tǒng)測試與分析 10 . . . 1 / 13第 1 章 緒論PLC 是集自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破鳎喎Q PLC。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。 具有 1.可靠性高、抗干擾能力強 2.設(shè)計、安裝容易，維護工作量少 3.功能強、通用性好 4.開發(fā)周期短，成功率高 5.體積

3、小，重量輕、功耗底等特點。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以與體積小、重量輕等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(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)??；價格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、觸器與于之相當?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。由于 PLC 具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以與體積小、重量輕等優(yōu)點，國外已廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)

4、域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。它是一種新型工業(yè)控制設(shè)備。可編程控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的簡稱。PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。PLC 對程序設(shè)計，提高了液位的控制水平。第 2 章 課程設(shè)計的方案2.1 概述本設(shè)計將在以下幾個方面對液位控制系統(tǒng)進行研究和論證。自動啟動水泵加液，液位到達設(shè)定值時發(fā)出聲光報警，并停泵；操作人員可通過

5、確認按鈕解除蜂鳴報警信號，閃爍燈光轉(zhuǎn)平光；系統(tǒng)具有手動/自動兩種控制方式。 . . . 2 / 132.2 課題設(shè)計意義可編程序控制器（PLC）因為穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。分段液位控制要求接入設(shè)備使用簡便，對應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過 PLC 對程序設(shè)計，提高了液位的控制水平。因此 PLC 在分段液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，非常有實際價值。2.3 PLC 選型1、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)?/p>

6、余量，通常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的 I/O 點數(shù)為輸入 31 點，輸出 33 點。2、存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器存容量的估算沒有固定的公式，許多

7、文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 1015 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為存的總字數(shù)（16 位為一個字） ，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此本課題的PLC 存容量選擇應(yīng)能存儲 2000 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3、機型的選擇目前，國眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對 I/O 響應(yīng)時間的選擇以與輸出負載的特點選型的分許。我們決定使用我們學校已經(jīng)有的西門子 S7-200 可編程 PLC,該型號 PLC 是 PLC 家族中最較先進的

8、系列。它具備如下特點：最大圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以與滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。實物如下圖 2.1 所示。 . . . 3 / 13圖 2.1 S7-200 PLC 實物圖 . . . 4 / 13第 3 章 硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)的 I/O 分配根據(jù)實驗容與要現(xiàn)的功能，進行 I/O 分配。經(jīng)過分析與題目要求可以知道該系統(tǒng) 12 個輸入信號和 8 個輸出信號選用 CPU224（I/O 為 14/10）足夠，不需要外部拓展單元。 表 3.1 I/O 分配表序號輸入地址說明序號 輸出地址說明1

9、 I0.0最低開關(guān) SB11Q0.0最低指示燈2 I0.1較低開關(guān) SB22Q0.1較低指示燈3 I0.2較高開關(guān) SB33Q0.2較高指示燈4 I0.3最高開關(guān) SB44Q0.3最高指示燈5 I1.0最低位設(shè)定 SQ15Q0.4蜂鳴報警器6 I1.1較低位設(shè)定 SQ26Q1.0水泵7 I1.2較高位設(shè)定 SQ37Q0.5自動指示燈8 I1.3最高位設(shè)定 SQ48Q0.6手動指示燈9 I0.7自動/手動 SA110 I0.4確認 SB911 I0.5手動啟泵 SB1012 I0.6手動停泵 SB113.2 PLC 外部接線圖各部分與 CPU 的連接圖，本設(shè)計通過 PLC 對系統(tǒng)進行控制，合上總

10、開關(guān) PLC通電，閉合圖中相應(yīng)的開關(guān)，PLC 執(zhí)行動作，控制電機運轉(zhuǎn)對水位進行控制。具體電路圖如圖 3.1 所示。 . . . 5 / 13圖 3.1 PLC 外圍接線圖3.3 電動機啟動電路本課題使用電動機對液位進行控制，水位低于設(shè)定值啟動電動機對水箱注水，高于設(shè)定值報警。具體如圖 3.2 所示。圖 3.2 電動機啟動圖 . . . 6 / 13第 4 章 軟件設(shè)計4.1 編程說明 1、本系統(tǒng)為液位的雙位控制系統(tǒng)。液位可分四段設(shè)定和顯示，在最低液 位時自動啟泵，當液位到達設(shè)定值時自動停泵。2、通過 Q0.6/Q0.5 旋鈕實現(xiàn)手動/自動兩種功能的選擇，當 Q0.6 旋鈕閉合時，自動指示燈亮，

11、系統(tǒng)執(zhí)行程序，完成自動監(jiān)控；當 Q0.5 旋鈕閉合時，手動指示燈亮，系統(tǒng)執(zhí)行外程序，通過 I0.5、I0.6 旋鈕實現(xiàn)手動啟泵、停泵。3、液位由 I1.0I1.3 旋鈕分最低、較低、較高、最高四段設(shè)定，系統(tǒng)設(shè)置由低到高的優(yōu)先權(quán)，即當多個設(shè)定旋鈕同時閉合時，低液位設(shè)定優(yōu)先。4、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(yīng)測量段指示燈不立即熄滅與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。5、當液位到達檢測點時，液位指示燈閃爍，以 1S 為周期閃爍；若液位到達設(shè)定值時，自動停泵，并設(shè)置電子音響報警，報警聲設(shè)計為響 3S 停 2S，循環(huán)30S 后自停，或在 30S 按 0009 確認按鈕停音響，指示燈傳平光。6、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。 . . . 7 / 134.2 PLC 梯形圖 . . . 8 / 13 . . . 9