PLC水塔水位控制系统设计.doc

PLC水塔水位控制系统设计

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湖 北 工 业 大 学
可编程控制器技术 课程设计（论文）

题目:水塔水位控制系统
院 （系）： 机械工程学院
专业班级: 09机自职2班
学 号： 0910113213
学生姓名： 张凯
指导教师: 许万
起止时间： 2012/11/26_-—_2012/11/30

目 录
第1章 课程设计目的与要求 1
1。1 课程设计目的 1
1.2 课程设计的实验环境 1
1.3 课程设计的预备知识 1
1.4 课程设计要求 1
第2章 课程设计内容 3
2.1系统分析与I/O分配 3
2.2系统电路图设计 6
2.3 软件程序设计 7
第3章 课程设计的考核 11
3.1 课程设计的考核要求 11
3.2 课程性质与学分 11
参考文献 12
第1章 课程设计目的与要求
1。1 课程设计目的
本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练,其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。
1.2 课程设计的实验环境
硬件要求能运行Windows 9.X操作系统的微机系统.三菱FX可编程控制器和仿真软件、电子元件一套、工具一套。
1.3 课程设计的预备知识
熟悉常用电子元件的使用；电路电子技术中的相关内容；电气控制；传感器与数据采集；可编程控制器原理与应用。
1。4 课程设计要求
1、使用三菱FX系列PLC为控制核心，选择电磁阀YV、交流接触器KM、热继电器FR、按钮、水位检测开关SL等作为外围控制器件，控制水泵启动和停止.满足水位控制要求。
YV
M
水池
水塔
SL3
SL4

SL2
SL1
水位控制示意图
具体任务:（1）进水控制.当水池水位低于低水位界时，SL4为ON，电磁阀YV打开进水；当水位高于水池高水位界时SL3为ON；电磁阀YV关闭。（2）报警显示。如果电磁阀打开4s后，SL3不为ON，表示没有进水,出现故障，此时系统关闭电磁阀，指示灯HL按0。5s亮灭周期闪烁.（3)抽水控制.当SL4为OFF并且水塔水位低于水位界时，SL2为ON，水泵M启动运转,开始抽水；当水塔水位高于高水位界时,SL1为ON，水泵M停止运行，抽水完毕。
2、查阅相关资料，要完成系统分析以及PLC和外接设备的选择；PLC的I/O接点分配；系统电路图；系统流程图；系统梯形图和指令表；完成程序的仿真和调试.
3、课程设计说明书（论文)要求
内容包括：
（1） 设计使用的PLC和外围器件选择与器件介绍。
（2） 分析控制要求,绘制系统电路图
（3） 确定输入输出设备以及接点分配.
（4） 画出程序流程图和梯形图。
（5） 指令表清单

第2章 课程设计内容
2.1系统分析与I/O分配
2。1。1水塔水位的工作流程：
当水池液体位于下限液位开关S1,S1此时为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当4S以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时,则系统发出报警，若系统正常，此时水池下限位开关S4为OFF，表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S2为ON，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限水位开关S3为ON，水泵开始工作，向水塔供水,当S3为OFF时，则水塔上限水位S4为OFF，水泵停止。当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动。如图2。1.1

图2.1.1

2。1。2 PLC的基本结构
PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统。如图2。1。2所示

图2.1。2

1、中央处理单元（CPU）
PLC的中央处理器与一般的计算机系统一样,是PLC的控制中枢，
其性能决定了PLC的性能。它按PLC中程序赋予的功能有条不紊地进行工作。
2、 存储器(RM/ROM）
存储器是具有记忆功能的半导体电路，主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。PLC中使用的存储器由只读存储器(ROM)、只读存储器(ROM)及可擦除只读存储器(EPROM）组成.存储器是衡量PLC性能的一个重要指标.
3、I/O接口
输入接口一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成,负责微处理器及外部设备交换信息.它接受来自现场检测不见（如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关)以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进入机内）等各种状态控制信号,并存入输入映像寄存器。
输入接口采用光电耦合电路将PLC与现场设备隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。输入接口电路通常有两类:一类为直流输入型，另一类是交流输入型。
输出接口模块是PLC与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控制对象。其作用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号并输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。
4、I/O扩展接口
小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的.为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等。I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。
5、通讯接口
通讯接口用于PLC与编程器、计算机、变频器、触摸屏以及其他PLC等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。
6、编程器
编程器主要有两种。一种是PLC专用编程器，有手持式和台式等.另一种是基于个人计算机系统的PLC编程器。
7、电源
电源部件将交流电源转换成供PLC内部需要的直流电源。它的好坏
直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳
压电源供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。

2。1.3 I/O接口分配
1.水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表，
输入
继电器
输入变量名
输出
继电器
输出变量名
X0
控制开关
Y0
电磁阀
X1
水塔上限液位开关
Y1
电机M
X2
水塔下限液位开关
Y2
水池下限指示灯a1
X3
水池下限液位开关
Y3
水池上限指示灯a2
X4
水池上限液位开关
Y4
水塔下限指示灯a3

Y5
水塔上限指示灯a4

Y6
报警指示灯a5
表2。1。3

2 水塔水位控制系统的I/O设备
这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配,水塔水位控制系统的I/O接线图如下:

图2.1。3
2。2 系统电路设计
水塔水位控制系统主电路图如图2.2所示

图2.2

2。3软件程序设计
2。3.1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2。3。1所示

图2.3.1
2。3。2梯形图
根据控制要求,设计的梯形图程序如图2。3。2所示

图2。3。2
2.3.3水塔水位控制系统梯形图对应的指令表清单

LD X004
OR Y000
ANI X003
MPS
ANI T2
OUT M1
MPP
OUT M1
MPP
OUT M0
LD X002
OR Y001
ANI X001
ANI X004
OUT Y001
LD M0
OUT Y001
LD MO
OUT Y001
LD M0
OUT T0
LD T0
AND X004
ANI T1
OUT T2
LD T2
OUT T1
LD M1
AND X004
LD M0
AND X004
ORB
OUT Y000
END
第3章 课程设计的考核
3。1 课程设计的考核要求
总成绩按优、良、中、及格、不及格五级分评定。以下为考核成绩评分标准：
（1）平时成绩50分（包括出勤情况）
（2）课程设计报告50分（无报告者无成绩！!）
要求同学将完成的课程设计报告以书面形式（A4纸）打印，装订成册,如打印要求字号小四、行距1。5倍。
3。2 课程性质与学分
考试课 2学分
参考文献

[1］王兆义. 小型可编程控制器实用技术. 北京：机械工业出版社，2002
[2］钟肇新。 可编程控制器原理及应用. 广州：华南理工大学出版社，2002
[3]刘迎春. 传感器原理设计与应用。国防科技大学出版社,2002：14-21
[4］付家才.《电子工程实践技术》 2009。10
［5]刘新宇。S7-300/400PLC入门和用户应用分析。北京：中国电力出版社,2008
[6］肖峰.PLC编程100例.北京：中国电力出版社2009
[7］周美兰。PLC电气控制与组态设计。北京：科学出版社，2003
[8］康华光 ,《电子技术基础》数字部分（第五版） 高等教育出版社,2006.01
[9]毕满清 《电子技术实验与课程设计》(第3版）机械工业出版社，2005.07
[10］张宪、何宇斌．电子电路制作指导[M] ．北京：化学工业出版社，2006。317－319
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[12］刘福太．蓝版电子电路495例［M］．北京：科学出版社，2007。123－124
[13］陈日耀．金属切削原理［M］．北京：机械工业出版社，1985。33－36
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