基于PLC的水塔水位自动控制系统

设计题目：基于PLC的水塔水位控制系统院系：电气工程系

专业：电子信息工程

年级：2012 级

姓名：飞

指导教师：

西南交通大学峨眉校区

年月日课程设计任务书

专业电子信息工程姓名飞学号20128092

开题日期：年月日完成日期：2014年12月15日题目简易漏电报警器

一、设计的目的

二、设计的容及要求

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师(签章)

年月日

摘要

目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此，不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初，大多用人工进行控制，由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早，造成水塔缺水；要么关停过晚，造成水塔溢出，浪费水资源，给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。

本文采用的是西门子S7-200PLC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性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位，将水位具体信息传至PLC构成的控制模块，来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动。

关键词：水位自动控制、西门子S7-200PLC、水泵、传感器

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (1)

第二章可编程器简介 (2)

2.1可编程控制器的产生 (2)

2.2 PLC的发展 (3)

2.3 PLC的基本结构 (4)

2.4 PLC的工作原理 (4)

2.5 PLC的主要应用 (6)

2.6 西门子S7-200系列PLC的编程元件 (8)

第三章水塔水位控制系统方案设计 (12)

3.1 传统水塔水位控制 (12)

3.2 水塔控制系统的工作原理 (12)

3.3 水塔水位控制主电路图 (12)

3.4 I/O接口分配 (13)

3.5 水塔水位控制系统I/O图 (14)

第四章水塔水位控制系统PLC软件设计 (15)

4.1 程序流程图 (15)

_Toc220324.2 PLC 控制梯形图 (15)

4.3 水位控制系统的具体工作过程 (18)

第五章总结 (20)

参考文献 (21)

第一章绪论

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控制技术能很好的解决以上问题，使水位控制在要求的位置。

第二章可编程器简介

2.1可编程控制器的产生

可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制容编成软件写入控制器的用户程序存储器。控制器和被控对象连接方便。

可编程控制器的产生和继电器--接触器控制系统有很大关系。继电器--接触器控制已有百年历史，它是一种弱电信号控制电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修等优点。对于工作模式固定，要求比较简单的场合非常适用，至今仍有广泛用途。但是当工作模式改变，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件及接线都要作相应变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧的控制柜，另做一个新的控制柜使用，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需求，此问题首先被美国通用汽车公司提了出来。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，要求制作一种新的工业控制装置取代传统的继电器--接触器控制，对其新装置提出的要求就是著名的GM10条，即：

1. 编程方便，可在现场修改程序；

2. 维修方便，采用模块化结构；

3. 可靠性高于继电器控制柜；

4. 体积小于继电器控制柜；

5. 可将数据直接送入管理计算机；

6. 在成本上可与继电器控制竞争；

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；

9. 在扩展时，原有系统只要很小变更；

10. 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。