电气控制与PLC课程设计(水塔水位PLC自动控制系统)

辽宁工程技术大学

电气控制技术与PLC 课程设计

设计题目水塔水位PLC自动控制系统

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电气控制技术与PLC课程设计任务书

摘要

随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，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。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。

本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS 组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置

关键词：PLC(Programmable Logic Controller)、自动化、水塔水位

目录

1概论 .................................. 错误！未定义书签。

1.1 可编程序控制器简介............... 错误！未定义书签。

1.2 PLC的工作原理.................... 错误！未定义书签。

1.3 PLC的特点 ....................... 错误！未定义书签。

1.4 PLC的选择 ....................... 错误！未定义书签。

2 水塔水位自动控制系统方案设计.......... 错误！未定义书签。

3 水塔水位自动控制系统硬件设计.......... 错误！未定义书签。

3.1水塔水位控制系统设计要求.......... 错误！未定义书签。

3.2 水塔水位控制系统主电路........... 错误！未定义书签。

3.3 水泵电机的选择................... 错误！未定义书签。

3.4 水位传感器的选择................. 错误！未定义书签。

3.5 PLC I/O接口分配.................. 错误！未定义书签。

3.6 PLC控制电路原理图............... 错误！未定义书签。

4 水塔水位自动控制系统PLC软件设计...... 错误！未定义书签。

4.1 程序流程图....................... 错误！未定义书签。

4.2 梯形图程序....................... 错误！未定义书签。

4.3 指令表........................... 错误！未定义书签。总结................................ 错误！未定义书签。参考文献................................ 错误！未定义书签。

1概论

我国的水工业科技发展较快，与国际先进水平的差距正在不断缩小，水工业科技体系已初步形成，拥有一支从事水工业基础科学研究、应用研究、产品研制和工程化产业化开发的科技队伍。但是，在水工业科技领域普遍存在着实用性差、转化率低的情况。

这已成为制约我国水工业产业化发展的关键。在水工业科技产业化大潮到来之际，认真分析我国水工业科技发展历程，总结我国水工业科技的特点和特长是寻找水工业产业化突破口的关键。目前，我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。

我国供水行业是推动水科技产业化的龙头。给水行业是城市基础设施投资的主要方向之一。在体制上，供水企业体制的变革已成为市场化发展的必然；在技术上，供水行业则面临着关键给水装备国产化、工艺技术成套设备化、自动控制现代化的迫切的技术要求。优质供水是水工业市场化发展的新增长点，同时要倡导节约用水，提高水的重复利用率，并逐步建立完善的水工业学科体系。完善的水工业学科体系是水工业产业发展的必要保证。传统的给水排水工程学科体系已难以包还水工业的丰富内涵，已不能很好地适应水工业发展的需要，而水工业学科体系正是在给水排水工程学科体系发展而来。

由水工业的社会性所决定，水工业的学科体系由多个相互关联的学科组成，包括：水质与水处理技术、水工业工程技术、水处理基础科学、水社会科学、水工业设备制造技术等，它们共同支撑着水工业的工业体系。而在这些学科中水质与水处理技术和水工业工程技术是水工业学科体系中的主导学科。

1.1 可编程序控制器简介

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。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、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点充分利用微处理器的优点。

1.2 PLC的工作原理

PLC的工作方式:采用循环扫描方式.在PLC处于运行状态时,从内部处理,通信操作,程序输入,程序执行,程序输出,一直循环扫描工作.

1.3 PLC的特点

(一) 高可靠性

1. 所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离

2. 各输入端均采用R-C 滤波器其滤波时间常数一般为10~20ms.

3. 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰

4. 采用性能优良的开关电源

5. 对采用的器件进行严格的筛选

6. 良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措施以防止故障扩大

7. 大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性

进一步提高。

(二) 丰富的I/O 接口模块

1. PLC针对不同的工业现场信号如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。

2. 有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀。

3. 直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。

(三) 采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构，PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

(四) 编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。