畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_圖文

1、無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書課題名稱實(shí)習(xí)單位稱級(jí)號(hào)課題需要完成的任務(wù)：利用信捷PLC 設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)，完成如下任務(wù)：1、通過(guò)觸摸屏、可變程序控制器變頻器（PLC）、壓力傳感器、配電裝置以及水泵實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2、確定控制方案，選擇PLC 型號(hào)，定義輸入/輸出，畫出PLC 端子接線圖。3、進(jìn)行軟件編程、完成控制梯形圖并完成調(diào)試。課題計(jì)劃：10年2月26日-10年3月10日確定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題10年3月11日-10年3月22日調(diào)查參觀、完成調(diào)研報(bào)告10年3月22日-10年3月31日確定方案，完成方案論證10年4月1日-10年4月20日設(shè)計(jì)電路，編制程序，完成論文計(jì)劃答辯時(shí)間：10年4月21日

2、-10年4月30日2010年4月26日PLCs -Past, Present and FutureEveryone knows there's only one constant in the technology world, and that's change. This is especially evident in the evolution of Programmable Logic Controllers (PLCand their varied applications. From their introduction more than 30years ago

3、, PLCs have become the cornerstone of hundreds of thousands of control systems in a wide range of industries.At heart, the PLC is an industrialized computer programmed with highlyspecialized languages, and it continues to benefit from technological advances in the computer and information technology

4、 worlds. The most prominent of which is miniaturization and communications.The Shrinking PLCWhen the PLC was first introduced, its size was a major improvement -relative to the hundreds of hard-wired relays and timers it replaced. A typical unit housing a CPU and I/Owas roughly the size of a 19telev

5、ision set. Through the 1980s and early 1990s, modular PLCs continued to shrink in footprint while increasing in capabilities and performance (seeDiagram 1for typical modular PLC configuration.In recent years, smaller PLCs have been introduced in the nano and micro classes that offer features previou

6、sly found only in larger PLCs. This has made specifying a larger PLC just for additional features or performance, and not increased I/Ocount, unnecessary, as even those in the nano class are capable of Ethernet communication, motion control, on-board PID with autotune, remote connectivity and more.P

7、LCs are also now well-equipped to replace stand-alone process controllers in many applications, due to their ability to perform functions of motion control, data acquisition, RTU (remotetelemetry unit and even some integrated HMI (humanmachine interface functions. Previously, these functions often r

8、equired their ownpurpose-built controllers and software, plus a separate PLC for the discrete control and interlocking.The Great CommunicatorPossibly the most significant change in recent years lies in the communications arena. In the 1970s Modicon introduction of Modbus communications protocol allo

9、wed PLCs to communicate over standard cabling. This translates to an ability to place PLCs in closer proximity to real world devices and communicate back to other system controls in a main panel.In the past 30years we have seen literally hundreds of proprietary and standard protocols developed, each

10、 with their own unique advantages.Today's PLCs have to bedata compilers and information gateways. They have to interface with bar code scanners and printers, as well as temperature and analog sensors. They need multiple protocol support to be able to connect with other devices in the process. An

11、d furthermore, they need all these capabilities while remaining cost-effective and simple to program.Another primary development that has literally revolutionized the way PLCs are programmed, communicate with each other and interface with PCs for HMI, SCADA or DCS applications, came from the computi

12、ng world.Use of Ethernet communications on the plant floor has doubled in the past five years. While serial communications remain popular and reliable, Ethernet is fast becoming the communications media of choice with advantages that simply can't be ignored, such as:*Network speed. *Ease of use

13、when it comes to the setup and wiring. *Availability of off-the-shelf networking components. *Built-in communications setups.Integrated Motion ControlAnother responsibility the PLC has been tasked with is motion control. From simple open-loop to multi-axis applications, the trend has been to integra

14、te this feature into PLC hardware and software.There are many applications that require accurate control at a fast pace, but not exact precision at blazing speeds. These are applications where the stand-alone PLC works well. Many nano and micro PLCs are available with high-speed counting capabilitie

15、s and high-frequency pulse outputs built into the controller, making them a viable solution for open-loop control.The one caveat is that the controller does not know the position of the output device during the control sequence. On the other hand, its main advantage is cost. Even simple motion contr

16、ol had previously required an expensive option module, and at times was restricted to more sophisticated control platforms in order to meet system requirements.More sophisticated motion applications require higher-precision positioning hardware and software, and many PLCs offer high-speed option mod

17、ules that interface with servo drives. Most drives today can accept traditional commands from host (PLCor PC controls, or provide their own internal motion control. The trend here is to integrate the motion control configuration into the logic controller programming software package.Programming Lang

18、uagesA facet of the PLC that reflects both the past and the future is programming language. The IEC 61131-3standard deals with programming languages and defines two graphical and two textual PLC programming language standards:*Ladder logic (graphical.*Function block diagram (graphical.*Structured te

19、xt(textual.Instructionlist (textual.This standard also defines graphical and textual sequential function chart elements to organize programs for sequential and parallel control processing. Based on the standard, many manufacturers offer at least two of these languages as options for programming thei

20、r PLCs. Ironically, approximately 96percent of PLC users recently still use ladder diagrams to construct their PLC code. It seems that ladder logic continues to be a top choice given it's performed so well for so long.Hardware PlatformsThe modern PLC has incorporated many types of Commercial off

21、 the Shelf (COTStechnology in its CPU. This latest technology gives the PLC a faster, more powerful processor with more memory at less cost. These advances have also allowed the PLC to expand its portfolio and take on new tasks like communications, data manipulation and high-speed motion without giv

22、ing up the rugged and reliable performance expected from industrial control equipment.New technology has also created a category of controllers called Programmable Automation Controllers, or PACs. PACs differ from traditional PLCs in that they typically utilize open, modular architectures for both h

23、ardware and software, using de facto standards for network interfaces, languages and protocols. They could be viewed as a PC in an industrial PLC-like package.The FutureA 2005PLC Product Focus Study from Reed Research Group pointed out factors increasingly important to users, machine builders and th

24、ose making the purchasing decisions. The top picks for features of importance were.*The ability to network, and do so easily. Ethernet communications is leading the charge in this realm. Not only are new protocols surfacing, but many of the industry de facto standard serial protocols that have been

25、used for many years are being ported to Ethernet platforms. These include Modbus (ModbusTCP,DeviceNet (Ethernet/IPand Profibus (Profinet.Ethernet communication modules for PLCs are readily available with high-speed performance and flexible protocols. Also, many PLC CPUs are now available with Ethern

26、et ports on board, saving I/Oslot space. PLCs will continue to develop more sophisticated connectivity to report information to other PLCs, system control systems, data acquisition (SCADAsystems and enterprise resource planning (ERPsystems. Additionally, wireless communications will continue to gain

27、 popularity.*The ability to network PLC I/Oconnections with a PC. The same trends that have benefited PLC networking have migrated to the I/Olevel. Many PLC manufacturers are supporting the most accepted fieldbus networks, allowing PLC I/Oto be distributed over large physical distances, or located w

28、here it was previously considered nearly impossible. This has opened the door for personal computers to interface with standard PLC I/Osubsystems by using interface cards, typically supplied by the PLCmanufacturer or a third party developer. Now these challenging locations can be monitored with toda

29、y a PC. Where industrial-grade control engines are not required, the user can take advantage of more advanced software packages and hardware flexibility at a lower cost.*The ability to use universal programming software for multipletargets/platforms.In the past it was expected that an intelligent co

30、ntroller would be complex to program. That is no longer the case. Users are no longer just trained programmers, such as design engineers or systems integrators, but end-users who expect easier-to-use software in more familiar formats. The Windows-based look and feel that users are familiar with on t

31、heir personal computers have become the most accepted graphical user interface. What began as simple relay logic emulation for programming PLCs has evolved into languages that use higher level function blocks that are much more intuitive to configure. PLC manufacturers are also beginning to integrat

32、e the programming of diverse functions that allow you to learn only one package in configuring logic, HMI, motion control and other specialized capabilities. Possibly the ultimate wish of the end-user would be for a software package that could seamlessly program many manufacturers PLCs and sub-syste

33、ms. After all, Microsoft Windows operating system and applications work similarly whether installed on a Dell, HP or IBM computer, which makes it easier for the user.Overall, PLC users are satisfied with the products currently available, while keeping their eye on new trends and implementing them wh

34、ere the benefits are obvious. Typically, new installations take advantage of advancing technologies, helping them become more accepted in the industrial world.PLC 的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)眾所周知，科技世界里只有一個(gè)永恒真理，那就是變化。這在可編程邏輯控制器（PLC）及其各種應(yīng)用的發(fā)展過(guò)程中尤為明顯。自從三十多年前將PLC 引進(jìn)以來(lái)，PLC已經(jīng)在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域中成為幾十萬(wàn)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。從本質(zhì)上講，PLC是一種用高度專業(yè)化語(yǔ)言編程的工業(yè)計(jì)算

35、機(jī)，并繼續(xù)受益于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。它的最突出之處是小型化和通信功能。微型化的PLC在最初引進(jìn)PLC 的時(shí)候，主要改進(jìn)它的體積，這與替換了數(shù)百個(gè)硬接線繼電器和計(jì)時(shí)器有關(guān)。一個(gè)嵌有CPU 和I/O的典型單元有大約19寸電視機(jī)那么大。從20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)90年代初，模塊化的PLC 逐漸微型化，同時(shí)它的容量和性能也得到了提高。近年來(lái)，更小型PLC 已經(jīng)發(fā)展到納米級(jí)和微型級(jí)，它們已具有以前只在大型PLC 上才有的特點(diǎn)。因此僅為了額外特性或性能而不是增加I/O容量而具體指定一個(gè)大型的PLC 變得不必要，因?yàn)榧词辜{米級(jí)PLC 也具備以太網(wǎng)通信、運(yùn)動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)諧的嵌入式PID、遠(yuǎn)程連通

36、性等更多的功能?，F(xiàn)在，由于PLC 能執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程終端單元（RTU）甚至一些集成人機(jī)介面（HMI）等功能，因此PLC 在很多應(yīng)用中也已配置齊全從而替代單一的過(guò)程控制器。以前，這些功能通常要求他們自身內(nèi)置實(shí)現(xiàn)這些功能的控制器和軟件，此外，還需要一個(gè)用于離散控制和互鎖的獨(dú)立的PLC。強(qiáng)大的通信功能近年來(lái)，最有意義的變化也許發(fā)生在通信領(lǐng)域。在20世紀(jì)90年代，Modicon 推行的Modbus 通信協(xié)議，允許PLC 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電纜進(jìn)行通信。這為PLC 更好地適用于現(xiàn)存的設(shè)備提供了可能性，并且向主板上的其它控制系統(tǒng)通信成為可能。在過(guò)去的30年里，我們真實(shí)地目睹了數(shù)百個(gè)專利化協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議

37、的發(fā)展，每一個(gè)協(xié)議都有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在，PLC已成為數(shù)據(jù)編譯器和信息網(wǎng)關(guān)，它們必須接入條形碼掃描器和打印機(jī)，還有溫度和模擬傳感器。在過(guò)程控制中，它們需要支持多種協(xié)議，以便它們能和其它設(shè)備通信。此外，在它們?nèi)烤邆溥@些功能的同時(shí)，它們?nèi)匀灰懈叩男詢r(jià)比而且編程簡(jiǎn)單。另一個(gè)主要改進(jìn)來(lái)自于計(jì)算處理領(lǐng)域。確切地說(shuō)，它革命化了PLC 的編程方式、互相通信、與用于HMI、SCADA和DCS 的PC 有接口。在過(guò)去的五年中，車間級(jí)以太網(wǎng)通信的應(yīng)用已經(jīng)翻了一倍。盡管串行通信仍然很受歡迎并且很可靠，但以太網(wǎng)快速地成為值得選擇的通信媒體，它有著不能被忽視的優(yōu)勢(shì)，例如：網(wǎng)速、設(shè)置簡(jiǎn)單、布線方便、現(xiàn)成網(wǎng)絡(luò)組件的可

38、用性、嵌入式通信設(shè)置集成運(yùn)動(dòng)控制另一個(gè)分配給PLC 的任務(wù)是運(yùn)動(dòng)控制。從簡(jiǎn)單的開環(huán)控制到多軸應(yīng)用來(lái)看，在PLC 的軟件和硬件中集成運(yùn)動(dòng)控制已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)。很多系統(tǒng)在快速運(yùn)行時(shí)要求精確的控制，但并不是在超高速運(yùn)行時(shí)的絕對(duì)精準(zhǔn)。單機(jī)PLC 在一些系統(tǒng)上也能很好地運(yùn)行。許多納米級(jí)和微型級(jí)PLC 都有高速運(yùn)算能力和控制器內(nèi)置的高頻脈沖輸出能力，使它們成為開環(huán)控制的可行解決方案。一方面要提醒的是控制器在控制順序上不能確定輸出設(shè)備的位置。另一方面要提醒的是它的主要優(yōu)勢(shì)在于它的成本。以前，即使簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制也要求有一個(gè)昂貴的選擇模塊。有時(shí)為了滿足系統(tǒng)需求，它不能用于更精密的控制平臺(tái)中。越精密的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

39、要求越高精度的定位硬件和軟件，而許多PLC 都提供高速選擇模塊接入伺服驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在，許多驅(qū)動(dòng)都兼容來(lái)自控制主機(jī)（PLC或PC）的傳統(tǒng)命令，或者提供自身的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制。將運(yùn)動(dòng)控制組態(tài)軟件集成在PLC 編程軟件包中將成為一種趨勢(shì)。編程語(yǔ)言編程語(yǔ)言是反映PLC 歷史的一個(gè)方面。國(guó)際電工委員會(huì)61131-3標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131-3）處理了編程語(yǔ)言并且定義了兩個(gè)圖形化的和兩個(gè)文本化的PLC 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)：梯形邏輯（圖形化）功能塊圖（圖形化）結(jié)構(gòu)化文本（文本化）指令表（文本化）這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也定義了為順序控制和并行控制處理組織程序的圖形化的和文本化的順控功能圖元素?；谶@項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，許多PLC 生產(chǎn)商提供最少三種語(yǔ)

40、言中的兩種作為他們PLC 編程時(shí)的語(yǔ)言選擇。諷刺的是，在近來(lái)接觸的PLC 使用者中，有大約96%仍然使用梯形圖編寫PLC 代碼。由于梯形圖長(zhǎng)期的良好表現(xiàn)，因此梯形圖編程似乎會(huì)繼續(xù)成為最好的選擇。硬件平臺(tái)現(xiàn)代的PLC 已經(jīng)在它們的CPU 里集成了多種的商業(yè)非定制（COTS）技術(shù)。最新的技術(shù)為PLC 提供了一個(gè)更快，更強(qiáng)，存儲(chǔ)量更大且成本更低的處理器。這些先進(jìn)技術(shù)也為PLC 擴(kuò)展集成和接受新任務(wù)（如通信、數(shù)據(jù)處理和高速運(yùn)動(dòng)）留出空間，而不會(huì)以犧牲工業(yè)控制設(shè)備所要求的嚴(yán)格可靠性為代價(jià)。新技術(shù)已經(jīng)創(chuàng)造了另一種控制器可編程自動(dòng)化控制器（PAC）。PAC 與傳統(tǒng)的PLC有所不同，這是因?yàn)镻AC 在軟件和硬

41、件上都采用了開放的模塊化體系結(jié)構(gòu)，并且采用了網(wǎng)絡(luò)接口、語(yǔ)言和協(xié)議的已知標(biāo)準(zhǔn)。它們可以被看作為一個(gè)置于工業(yè)的類PLC 程序包里的PC。展望未來(lái)來(lái)自Reed 研究團(tuán)的一份2005年P(guān)LC 產(chǎn)品聚焦研究指出了一些對(duì)于PLC 使用者、機(jī)器制造商和采購(gòu)決策人員愈加重要的因素。排在最前的、有重要特征的因素是：1聯(lián)網(wǎng)能力和易用性以太網(wǎng)通信在通信領(lǐng)域中獨(dú)占熬頭。不只是新協(xié)議在逐漸平面化，許多已經(jīng)使用了許多年的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議也在逐漸地接入到以太網(wǎng)平臺(tái)上，這些協(xié)議包括Modbus (ModbusTCP、DeviceNet (Ethernet/IP和Profibus (Profinet。PLC的以太網(wǎng)通信模塊已經(jīng)具

42、有高速性能和靈活性的協(xié)議群。同樣，許多PLC 上的CPU 在工作時(shí)已經(jīng)可以接入以太網(wǎng)，這就節(jié)省了I/O槽空間。PLC將會(huì)繼續(xù)開發(fā)更成熟的連通性，使它可以將信息傳輸?shù)狡渌黀LC 系統(tǒng)、系統(tǒng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)和企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)上。另外，無(wú)線通信方式將會(huì)進(jìn)一步普及。2用PC 連接PLC 輸入/輸出（I/O）的能力同樣的一個(gè)趨勢(shì)，過(guò)去與PLC 聯(lián)網(wǎng)獲益良多，但現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了I/O水平上。許多PLC 生產(chǎn)商已經(jīng)支持最受大眾接受的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，使PLC 的I/O可以分配在廣闊的區(qū)域上或者定位在以前被認(rèn)為是幾乎不可能的位置上。這使個(gè)人電腦通過(guò)使用接口卡接入到標(biāo)準(zhǔn)PLC 的I/O

43、子系統(tǒng)成為可能，而這種接口卡主要是由PLC 生產(chǎn)商或第三方開發(fā)商提供的?，F(xiàn)在，這些具挑戰(zhàn)性的廣闊區(qū)域都可以由個(gè)人電腦監(jiān)控。至于在不需要技術(shù)等級(jí)控制引擎支持的地方，使用者可以利用更為先進(jìn)的軟件包和硬件機(jī)動(dòng)性，這成本也比較低廉。3使用通用編程軟件編制多對(duì)象/平臺(tái)的能力過(guò)去，人們都認(rèn)為一個(gè)智能型控制器需要復(fù)雜的編程，但現(xiàn)在不再是這樣了。使用者不再只是受過(guò)培訓(xùn)的編程人員（如設(shè)計(jì)工程師和系統(tǒng)集成人員），而是在更熟悉的設(shè)計(jì)上期待能用上人性化軟件的最終用戶。在他們個(gè)人電腦上，基于視窗(Windows的外觀和觸感是最為人所熟悉的，它已成為最受大眾接納的圖形用戶界面。開始時(shí)，用于為PLC 編程的簡(jiǎn)單繼電邏輯仿真

44、已經(jīng)發(fā)展成為使用更高級(jí)功能塊的編程語(yǔ)言（這些功能塊可以更直觀在配置出來(lái)）。PLC 生產(chǎn)商也已經(jīng)開始一體化不同功能塊的編程，使你在構(gòu)造邏輯、HMI、動(dòng)態(tài)控制和其它特定功能時(shí)只需學(xué)習(xí)一個(gè)編程軟件包。也許，最終用戶的最終愿望是獲得一個(gè)可以無(wú)縫地為多個(gè)PLC 和子系統(tǒng)編程的軟件包。畢竟，無(wú)論是安裝在Dell、HP電腦上還是安裝在IBM 電腦上，微軟的視窗（Windows）操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都是同樣地運(yùn)行，這就方便了系統(tǒng)用戶?？偟膩?lái)說(shuō)，PLC用戶對(duì)現(xiàn)行可用的PLC 產(chǎn)品感到滿意。同時(shí)，他們密切關(guān)注新的趨勢(shì)，并在他們認(rèn)為有利可圖的地方用上新的PLC 產(chǎn)品。新PLC 利用先進(jìn)的技術(shù)，使它們?cè)诠I(yè)界更容易地被

45、采關(guān)于基于PLC 的液位控制系統(tǒng)的調(diào)研報(bào)告在我國(guó)隨著社會(huì)的發(fā)展，很早就實(shí)行了自動(dòng)控制。而在我國(guó)液位控制系統(tǒng)也利用得相當(dāng)?shù)膹V泛，特別在鍋爐液位控制，水箱液位控制。還在黃河治水中也的到了利用，通過(guò)液位控制系統(tǒng)檢測(cè)黃河的水位的高低，以免由于黃河水位的過(guò)高而在不了解的情況下，給我們?nèi)嗣駧?lái)生命危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失。為了解決人工控制的控制準(zhǔn)度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。從而我們現(xiàn)在就引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。在自動(dòng)化控制的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)很重要的控制參數(shù)就是液位。一個(gè)系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。在本世紀(jì)40年

46、代前后，工業(yè)生產(chǎn)大多處于手工操作的狀態(tài)，人們主要是憑經(jīng)驗(yàn)用人工去控制生產(chǎn)過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)靠人工觀察，生產(chǎn)過(guò)程的操作也靠人工去執(zhí)行。因此，當(dāng)時(shí)的勞動(dòng)效率是很低的。40年代以后，生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展很快。尤其是近年來(lái)，過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展更為迅速。縱觀過(guò)程控制的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了下述幾個(gè)階段：50年代前后，過(guò)程控制開始得到發(fā)展。一些工廠企業(yè)實(shí)現(xiàn)了儀表化和局部自動(dòng)化。這是過(guò)程控制發(fā)展的第一階段。這階段主要的特點(diǎn)：檢測(cè)和控制儀表普遍采用基地式儀表和部分組合儀表；過(guò)程控制結(jié)構(gòu)大多數(shù)是單輸入單輸出系統(tǒng)；被控制參數(shù)主要是溫度、壓力、流量、液位四種參數(shù)；控制目的是保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或減少對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主

47、要擾動(dòng)。在60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)過(guò)程控制提出了新的要求；隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展也為自動(dòng)化技術(shù)工具的完善提供了條件，開始了過(guò)程控制的第二階段。在儀表方面，開始大量采用單元組合儀表。為了滿足定型、靈活、多功能的要求，有出現(xiàn)了組合儀表，它將各個(gè)單元?jiǎng)澐譃楦〉墓δ軌K，以適應(yīng)比較復(fù)雜的模擬和邏輯規(guī)律相結(jié)合的控制系統(tǒng)的需要。70年代以來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，儀表與硬件的開發(fā)，微型機(jī)算計(jì)的開發(fā)應(yīng)用，使生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)新的水平。對(duì)全工廠或整個(gè)工藝流程的集中控制、應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行多參數(shù)綜合控制，或者用多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和經(jīng)營(yíng)管理，是這一階段的主要特征。過(guò)程控制發(fā)

48、展到現(xiàn)代過(guò)程控制的新階段，這是過(guò)程控制發(fā)展的第三階段。在新型的自動(dòng)化技術(shù)工具方面，開始采用微處理器為核心的智能單元組合儀表；在測(cè)量變送器方面，教為突出的成分在線檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用日益廣泛；在模擬式調(diào)節(jié)儀表方面，不僅型儀表產(chǎn)品品種增加，可靠性提高，而且是本質(zhì)安全防爆，適應(yīng)了各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。隨著現(xiàn)在工業(yè)控制的要求越來(lái)越高，一般的自動(dòng)化控制已經(jīng)也不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。引入PLC 使控制方式更加的集中、有效、更加的及時(shí)。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種

49、企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC 的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。無(wú)錫信捷電子科技有限公司生產(chǎn)的XC 系列、上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK 及D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S 系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC 生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。摘要在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中, 經(jīng)常需要對(duì)貯槽, 貯罐, 水池等容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控, 以往采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制, 使

50、用的硬件連接多, 可靠性差, 自動(dòng)化程度不高, 目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)控制器進(jìn)行改造, 大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度, 為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障.本文介紹了基于信捷XC3型可編程控制器(PLC,組態(tài)軟件的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案. 系統(tǒng)采用PID 算法, 實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制. 利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面, 通過(guò)串行口和可編程控制器通信, 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與處理, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高, 還具有在線修改功能, 靈活性強(qiáng).關(guān)鍵詞:PLC 液位控制觸摸屏變頻器目錄前言12第一章緒論131.1本課題設(shè)計(jì)背景131.2本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容141

51、.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意14第二章系統(tǒng)控制方案的確定142.1采用PLC 控制液位的優(yōu)點(diǎn)142.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟152.3系統(tǒng)控制方案16第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)183.1可編程控制器（PLC）的選型183.2水泵選型233.3變頻器選型243.4觸摸屏選型263.5硬件接線圖28第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)284.1程序設(shè)計(jì)編程基本原則與注意問題284.2所用編程軟件特點(diǎn)及界面操作294.3變頻器參數(shù)設(shè)定314.4觸摸屏程序32致謝參考文獻(xiàn)附錄一程序清單附錄二系統(tǒng)硬件電路圖可編程控制器(ProgrammableLogic Controller，簡(jiǎn)稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來(lái)，在集成電路，計(jì)算機(jī)技術(shù)

52、基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于其具有功能強(qiáng)，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在PLC 技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除了許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備，自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的設(shè)備采用PLC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)。與繼電-接觸器系統(tǒng)相比PLC 控制系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電-接觸器控制系統(tǒng)?。粌r(jià)格上能與繼電-接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用，維護(hù)，維修；能直接推動(dòng)電磁閥，接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能想中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。第一章.緒論1

53、.1本課題設(shè)計(jì)背景20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易掌握。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差.20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求

54、生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國(guó)通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)可靠性高于繼電器控制裝置體積小于繼電器控制盤數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)輸入可以是交流150V 以上輸出為交流115V，容量要求在2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?0）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）十項(xiàng)指標(biāo)的核心要

55、求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了PLC 應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與

56、一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。定義還強(qiáng)調(diào)了PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。1.2本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題將在以下幾方面對(duì)液位系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證控制系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)的需要對(duì)液位進(jìn)行來(lái)設(shè)定，當(dāng)液位低于設(shè)定限位時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)水泵進(jìn)行加液，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)停泵，操作人員可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行液位設(shè)定，控制監(jiān)控等操作。1.3本課題設(shè)計(jì)的目

57、的和意義可編程控制器（PLC）因?yàn)榭垢蓴_能力強(qiáng)，可靠性好，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，編程方便，易于使用，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短，體積小，維護(hù)操作方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，可實(shí)現(xiàn)三電一體化等優(yōu)勢(shì)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(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。通過(guò)PLC 對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高液位系統(tǒng)的控制水平。因此PLC 在液位控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。第二章系統(tǒng)控制方案的確定2.1采用PLC 控制液位的優(yōu)點(diǎn)1·從控制方式上比較：用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。而采用PLC 控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、控制要求設(shè)計(jì)控制程序，而且在以后的修改中只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。2·從工作方式上比較：電器控制并行工作，而PLC 串行工作，不受制約，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防