PLC水塔液位自动控制系统教材

毕业设计（论文）（说明书）题目：基于PLC的水塔液位自动控制系统设计姓名：王松学号：平顶山工业职业技术学院年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名王松专业班级电气自动化对口1班任务下达日期年月日设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月日设计（论文）题目：基于PLC的水塔液位自动控制系统设计指导教师系（部）主任年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录自动化与信息工程学院电气自动化技术专业，学生王松于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：基于PLC的水塔液位自动控制系统设计专题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生王松毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员成员：，，，，，， , 。

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第页共页毕业设计（论文）及答辩评语：摘要随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。

PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。

PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。

本水塔水位控制系统采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动调节控制系统。

应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。

【关键词】：PLC；自动控制；水塔液位目录第一章概述 (3)1.1课题设计背景 (3)1.2课题设计意义 (3)1.3课题设计任务 (4)第二章设计方案分析与确定 (5)2.1单片机控制 (5)2.2继电器控制 (5)2.3可编程逻辑控制器控制 (5)2.4控制方案确定 (6)第三章硬件设计 (9)3.1水塔水位控制系统装置 (9)3.2水塔水位控制系统硬件选择 (9)3.3水塔水位控制系统电路设计 (10)3.4 I/O接口分配 (11)第四章软件设计 (13)4.1程序流程图 (13)4.2梯形图程序设计及工作过程分析 (14)4.3水塔水位控制系统梯形图 (15)结论 (18)致谢 (19)附录 (20)第一章概述1.1课题设计背景在工业生产中，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。

不利于长远发展。

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。

1.2课题设计意义随着科学技术的不断发展，自动控制技术在我国的日新月异，继电器控制系统已跟不上时代的发展要求，取而代之的是可编程控制器，以PLC构成的自动控制水塔系统已在住宅小区中广泛应用。

可编程控制器是在继电器控制的基础上逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置，目前已在工业、农业、商业、交通运输领域得到广泛应用，成为各行业的通用控制核心产品。

正在向更加可靠、操作简单、通用性强、价格低廉的方向发展，使自动控制实现起来更容易。

在一般住宅或大楼顶楼常设置水塔或水箱以提供充足的水压供用户使用,另备有地下水槽储存自来水公司提供的水源并给顶楼水塔进水使用。

由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。

1.3课题设计任务本次毕业设计内容是应用S7-200 PLC控制水塔水位系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。

通过控制S7－200 PLC的定时继电器的功能来实现水塔水位的升降。

第二章设计方案分析与确定2.1单片机控制单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

使用单片机设计的优点在于它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压底功耗。

但是编程复杂，对环境的要求较高，出现故障时进行调试不方便，可靠性不高。

2.2继电器控制采用继电接触式控制系统设计交通灯控制系统，主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。

虽然这种系统也具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，但这种控制系统的缺点是采用固定接线方式，接线多，灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。

2.3可编程逻辑控制器控制可编程控制器简称PC（Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。

为与个人计算机（PC）相区别，现在把可编程逻辑控制器简称为PLC。

它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。

可编程序控制器控制系统是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

它具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。

这也是区别于其他一般微型控制系统的一个重要特征。

如果采用PLC作为水塔液位控制系统的控制核心，只需将程序下载到PLC内即可。

并可通过通信随时对控制系统进行调试。

PLC适应环境的能力非常强，抗干扰等方面能力都非常强大，性能价格比也很高。

2.4控制方案确定可编程控制器控制技术与继电-接触器控制技术、单片机控制技术的异同点：1.功能强，性能价格比高在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

继电器是用于逻辑控制，起到过渡作用的，亦可控制小负载。

PLC是可编程逻辑控制器，是用软件来进行逻辑控制的，而继电器是用硬件结构来控制的。

一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。

与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。

可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

2.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。

用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。

楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。

PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

3.可靠性高，抗干扰能力强单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

而PLC的编程更比单片机通俗易懂。

传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。

由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。

4.系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。

这种编程方法很有规律，很容易掌握。

对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。

完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

5.编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图和单片机的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

6.维修工作量少，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。

PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

这些都是继电器和单片机无法比拟的。

7.体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。

PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。

将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对水塔液位实施全天候无人化管理。

8.发展前景好PLC随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。