完整版基于PLC的水塔水位控制系统毕业设计论文Word文档下载推荐.docx
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四川理工学院自动化与电子信息学院
二O一一年六月
摘要
在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量和控制。
水位控制在日常生活中应用也相当广泛,比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
然而随着世界人口的不断增长,人们生活用水的增加,以往采用的继电器水塔水位自动控制系统由于频繁操作会产生机械磨损,不方便维护和更新,已经不能满足人们的实际需求,本文采用的是西门子S7-200系列小型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心,对水塔水位自动控制系统的功能进行性进行了需求分析。
主要实现方法是通过传感器检测水塔水位的实际水位,将水位具体信息传至PLC构成的控制模块,经AD转换后,进行数据比较,来控制抽水电机的动作,同时进行数据还原,显示水位具体信息,如果水位低于或高于某个设定值是,就会发出危险报警的信号。
本文以一个水塔水位控制系统的设计过程,给出了基于PLC水塔水位控制系统的设计好实现的具体过程。
关键词:
水位控制,西门子S7-200,传感器
ABSTRACT
BasedonPLCtowerswaterlevelcontrolsystemdesign
Intheindustrialandagriculturalproductionprocess,oftenneedtomeasureandcontrolthewaterlevel.
Waterlevelcontrolapplicationsineverydaylifeareverywide,suchaswatertowers,groundwater,,itistheincreaseinwater,relaytowersusedinthepast,thewaterlevelautomaticcontrolsystemoperationduetothefrequentcausemechanicalwear,convenientmaintenanceandupdatingcannolongermeettheactualneedsofthepeople,thepaperused
SiemensPLCS7-200programmablecontrollerasaseriesofsmallwatertowerwaterlevelautomaticcontrolsystemcore,thewaterlevelofthetowerthefunctionsofautomaticcontrolsystemoftherequirementanalysis.
Mainachievedisthroughtheactualwaterlevelsensordetectsthewatertower,specificinformationwillbetransmittedtothewaterlevelcontrolmoduleconsistingofPLC,theADconversion,tocomparedata,tocontrolthepumpingactionofthemotor,whiledatareduction,theindicatedlevel
specificinformation,ifthewaterlevellowerorasetvalue,wewillsendthethispaper,awatertanklevelcontrolsystemdesignprocess,thewatertowerlevelcontrolsystembasedonPLCdesignagoodimplementationofthespecificprocess.
KEYWORDS:
Waterlevelcontrol,SiemensS7-200,Thesensor
摘要I
ABSTRACTI
第1章引言1
第2章可编程器简介2
2.1可编程控制器的产生2
2.2PLC的发展4
2.3PLC的基本结构5
2.3.1中央处理单元(CPU)5
2.3.2存储器6
2.3.3输入输出模块7
2.3.4扩展模块8
2.3.5编程器8
2.4PLC的基本工作原理8
2.5PLC的主要应用9
2.6S7-200系列PLC元件功能10
第3章水塔水位控制系统方案设计13
3.1传统水塔水位控制13
3.1.1工作原理13
3.1.2外部接线与控制列表13
3.1.3程序编辑及分析15
3.2PID水塔水位控制系统的工作原理15
3.2.1设计分析15
3.2.2可行性试验16
3.2.3可行性分析17
3.3水位闭环控制系统17
第4章PLC中PID控制器的实现19
4.1PID算法19
4.2PID应用20
4.3PLC实现PID控制的方式20
4.4PLCPID控制器的实现21
4.5PID指令及回路表23
第5章 系统硬件开发设计24
5.1可编程控制器的选型24
5.2EM235模拟量模块25
5.2.1EM235的安装使用27
5.2.2EM235的工作程序编制27
5.3硬件连接图28
5.4控制系统IO地址分配28
第6章系统软件应用设计29
6.1水位PID控制的逻辑设计29
6.2梯形图编程33
6.3控制程序33
6.4联机33
第7章结论35
7.1本课题研究结论35
7.2课题存在问题与展望35
致谢36
参考文献37
附录38
第1章引言
在工业生产中,电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数。
其中,水位控制越来越重要。
在社会经济飞速发展的今天,水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。
一旦断了水,轻则给人民生活带来极大的不便,重则可能造成严重的生产事故及损失。
因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。
任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。
就目前而言,多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备,由一级或二级水泵从地下市政水管补给。
传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺点。
可编程控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。
鉴于其种种优点,目前水位控制的方式被PLC控制取代。
同时,又有PID控制技术的发展,因此,如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。
在工农业生产以及日常生活应用中,常常会需要对容器中的液位(水位)进行自动控制。
比如自动控制水塔、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量,生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。
虽然各种水位控制的技术要求不同,精度不同。
但其原理都大同小异。
特别是在实际操作系统中,稳定、可靠是控制系统的基本要求。
因此如何设计一个精度高、稳定性好的水位控制系统就显得日益重要。
采用PLC和PID技术能很好的解决以上问题,使水位控制在要求的位置。
本论文侧重介绍“水塔水位PID控制系统”的软件设计及相关内容,使水塔水塔维持一定的水位。
通过对变频器内置PID模块参数的预置,利用远传液位传感器反馈量,构成闭环系统,根据用水量的变化,采取PID调节方式,在全流量范围内利用输入液体控制阀连续调节和输出控制阀分级调节相结合,实现水塔供水且有效节能。
水位PID控制系统集PLC控制技术、PID技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术、测试技术于一体。
采用该系统进行供水
可以提高供水系统的稳定性和可靠性,同时系统具有良好的节能性。
第2章可编程器简介
2.1可编程控制器的产生
可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备,是集微处理器、储存器、输入输出接口与中断于一体的器件,已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。
计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展,大大加强了可编程控制器通信能力,丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧,增强了PLC过程控制能力。
因此,无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制,都可以采用可编程控制器,推广和普及可编程控制器的使用技术,对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。
可编程控制器(ProgrammableController)也可称逻辑控制器(ProgrammableLogicController),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置,是计算机家族的一名成员,简称PC。
为了与个人电脑(也简称PC)相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。
继电器—接触器控制已经有伤百年的历史,它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关,具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。
对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用,至今仍有广泛的用途。
但是当工作模式改变时,就必须改变系统的硬件接线,控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动,改造工期长、费用高,用户宁愿扔掉旧控制柜,另做一个新控制柜使用,阻碍了产品更新换代。
随着工业生产的迅速发展,市场竞争的激烈,产品更新换代的周期日益缩短,工业生产从大批量、少品种,向小批量、多品种转换,继电器—接触器控制难以满足市场要求,此问题首先被美国通用汽车公司(GM公司)提了出来。
通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新,满足用户对产品多样性的需求,公开对外招标,要求制造一种新的工业控制装置,取代传统的继电器—接触器控制。
其对新装置性能提出的要求就是著名的GM10条,即:
1.编程方便,现场可修改程序;
2.维修方便,采用模块化结构;
3.可靠性高于继电器控制装置;
4.体积小于继电器控制装置;
5.数据可直接送入管理计算机;
6.成本可与继电器控制装置竞争;
7.输入可以是交流115V;
8.输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;
9.在扩展时,原系统只要很小变更;
10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
这十项指标就是现代PLC的最基本功能,值得注意的是PLC并不等同于普通计算机,它与有关的外部设备,按照“易于与工业控制系统连成一体”和“便于扩充功能”的原则来设计。
用可编程控制器代替了继电器—接触器的控制,实现了逻辑控制功能,并且具有计算机功能灵活、通用性等有点,用程序代替硬接线,并且具有计算机功能灵活、通用性能强等优点,用程序代替硬接线,减少了重新设计,重新接线的工作,此种控制器借鉴计算机的高级语言,利用面向控制过程,面向问题的“自然语言”编程,其标志性语言是极易为IT电器人员掌握的梯形图语言,使得部熟悉计算机的人也能方便地使用。
这样,工作人员不必在变成上发费大量地精力,只需集中精力区考虑如何操作并发挥改装置地功能即可,输入、输出电平与市电接口,市控制系统可方便地在需要地地方运行。
所以,可编程控制器广泛地应用于各工业领域。
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