水塔水位控制系统设计

Key words：waterlevel；Automatic；Debugging；PLC
第一章
1.1
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理,是依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定来满足用水要求,从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。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，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须对其进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、低成本的设计、高实用价值的控制器。该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,既达到节能的目的,又提高了供水系统的质量。
4.3梯形图与具体分析…………………………………………………………………14
4.4水塔水位控制系统梯形图对应指令………………………………………17
总结…………………………………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………………………………19
致谢…………………………………………………………………………………20
2-1PLC运行方式图……………………………………………………………………3
2-2 PLC扫描周期示意图…………………………………………………………………4
2-6水塔水位控制系统方案设计图……………………………………………………………8
3-1电机主电路图…………………………………………………………………………9
1.2.2 PLC控制理论的应用
PLC初始时针对工业顺序控制发展而研制的。经过近40年的发展，PLC技术已大大超过其出现时的技术水平，其定位在低成本自动化项目和作为大型Distributed Control System（DCS）或Fieldbus Control System（FCS）系统的I/O站。
3.3水塔水位控制系统的I/O接线图…………………………………………………11
第四章水塔水位控制系统PLC软件设计…………………………………………12
4.1系统工作过程………………………………………………………………………12
4.2程序流程图…………………………………………………………………………13
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求,从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式—扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了[5]。
2.1
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的。
（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作[6]。
（2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作[8]。
在七十年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。
本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测量水位装置。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(Monitor and Control Generated System)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。并对水塔水位系统进行I/O分析和梯形图设计，充实设计内容，方便更清楚的了解设计内容。
3-2系统接线图……………………………………………………………………………11
3-3程序流程图……………………………………………………………………………13
4-1程序流程图的梯形图…………………………………………………………………15
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（Monitor and Control Generated System）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。
The water tower water level control system is widely used in water supply system of the residential area, the traditional control method, control accuracy and low energy consumption and the shortcomings of automatic control theory, in accordance with changes in water automatically adjust the system operating parameters, to maintain constant pressure to meet the water requirements, thereby enhancing the quality of the water supply system. And low-cost, easy installation, after repeated experiments show a good sensitivity, is to save water, family friendly, and units of the ideal device to control the water tower water level.
2.3水位传感器的选择…………………………………………………………………………6
2.4水塔水位控制方案…………………………………………………………………8
第三章水塔水位控制系统硬件设计…………………………………………………9
3.1水塔水位控制系统主电路…………………………………………………………9
3.2控制系统与PLC的输入/输出接口分配表………………………………………10
现在PLC的应用已遍布国民经济的各个领域，并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的自动控制中，形成了满足各种需要的PLC应用系统。
1.3
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[8]。
关键词
Water Level Control System Design of Water Tower
Abstract
In this paper, the PLC control, an automatic measurement of water level device installed in the tank. The electrical conductivity of water continuously around the clock to measure the water level changes, and measured the water level changes converted into corresponding electrical signals, console application MCGS(Monitor and Control Generated System) configuration software received signal for data processing, complete the corresponding water level the fault alarm information display, the display of real-time curve and the historical curve, so that the water level is maintained at the appropriate location.
早期的PLC——虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分为三个阶段：
可编程逻辑控制器[2]。这时的PLC多少由继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。