PLC水塔水位控制系统的设计 1.docx

PLC水塔水位控制系统的设计 1.docx

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PLC水塔水位控制系统的设计1

目录

一课题内容和设计要求1

1.1.课题内容1

1.2.设计要求2

1.3控制系统的总体方案说明2

二PLC系统的硬件设计3

2.1PLC选型3

2.2I/O点数的估算3

2.3PLC的输入、输出及状态分配表3

2.4控制系统电气原理图4

三软件设计4

3.1水塔水位控制系统流程图4

3.2水塔水位控制系统顺序功能图4

3.3.水塔水位控制系统设计思路及梯形图6

四水塔水位控制系统调试说明12

五设计小结12

六参考资料13

一课题内容和设计要求

1.1.课题内容

现有一水塔水位控制系统，如图所示。

当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀门Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么指示灯1以2HZ闪烁，表示阀门Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀门Y关闭（Y为OFF）。

当S4为OFF时，且水塔水位地于水塔低水位界时S2为ON，水泵电动机M运转抽水，若水泵电动机M运行5S后，水塔低水位界S2不为OFF，说明水泵电动机M没有抽水，出现故障，指示灯1以1HZ闪烁。

当水塔水位高于水塔高水位界时水泵电动机M停止。

利用PLC构成水塔水位自动控制系统，保证水池和水塔不断水

图1水塔水位控制系统示意图

1.2.设计要求

（1）有三种不同工作流程可供选择：

定时流程，实际水位控制流程，手动操作流程。

（2）三种工作流程，如表所示。

当按下停止按钮时，整个系统停止工作，按下启动按钮，则系统继续工作。

定时流程

实际水位控制流程

手动操作流程

启动按钮

按下

按下

进水阀工作10秒，再此定时时间内入水池高水位界开关动作，立即关闭进水阀。

判断水池水位是否低于低水位界？

是，立即打开进水阀，关闭水泵电机M。

当水池水位高于低水位界8秒后，才允许水泵电机M运行。

水池进水阀打开和关闭

水泵电机M工作20秒S，再此定时时间内如水塔高水位界开关动作，立即停止水泵电机M。

判断水池水位是否高于高水位界？

是，立即关闭进水阀。

水泵电动机启动和停止

等待10S，进水阀工作10S，在此定时时间内如水池高水位界开关动作，立即关闭进水阀。

判断水塔水水位是否低于低水位界？

是，立即启动水泵电机M（符合水池水位高于低水位界8秒后才能使水泵电机M运行条件）。

水泵电机工作20秒，在此定时时间内如水塔高水位界开关动作，立即停止水泵电机M。

等待10秒，循环工作。

水泵电机M一旦启动运行，只有当水塔水位达到高水界才停止工作。

1.3控制系统的总体方案说明

（1）水塔水位控制系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。

（2）水塔与水池中的水位检测开关，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑腐蚀性。

（3）水泵电动机M采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。

（4）主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。

（5）PLC选用继电器输出型。

（6）PLC自身配有24V直流电源，外接负载时考虑其供电容量。

PLC接地端采用第三种接地方式，提高抗干扰能力。

二PLC系统的硬件设计

2.1PLC选型

定机型：

S7-200－CPU224

2.2I/O点数的估算

本设计使用1个按键，用于控制选择模式几运行。

 PLC模块的选择：

采用CPU224主机由于实际控制中，总共有10

个输入点和6个输出点所以它完全可以满足条件。

2.3PLC的输入、输出及状态分配表

PLC输入输出分配表：

PLC状态分配表：

S0.1进水阀打开，S0.2进水阀关闭，水泵电动机打开，S0.3水泵电动机都停止。

S1.1进水阀打开，S1.2水泵电动机打开，M1.5进水阀关闭，S1.3水泵电动机停止

M2.1进水阀打开，M2.2进水阀关闭，M2.3水泵电动机打开，M2.4水泵电动机关闭

2.4控制系统电气原理图

见附图一

三软件设计

3.1水塔水位控制系统流程图

见附图二

3.2水塔水位控制系统顺序功能图

见附图三

3.3.1系统梯形图部分网络设计思路

网络3设计思路：

该步启动后，M0.1工作、T37开始计时10S。

（M0.1控制进水阀Y打开，并使其工作10S。

）

网络7设计思路：

该步启动后，M0.3工作、T39开始计时10S。

（M0.3控制水泵电动机M启动，并使其工作10S。

）

网络设计思路：

该步启动后，用I0.1，I0.2，I0.3来选择进入哪个流程。

3.3.2水塔水位控制系统梯形图

四水塔水位控制系统调试说明

将系统梯形图导入西门子仿真软件进行仿真。

选择CPU型号为224后装载程序。

检查程序无误后将仿真软件切换到运行状态。

按下启动按钮I0.1所对应的按钮，选择模式一工作，此时Q0.1进水阀打开，T37计时10S或者直接按下I1.3按钮关闭进水阀，水泵打开，T38计时20S到或者直接按下I1.1水泵直接停止等待10ST39计时到返回，循环。

按下I0.2按钮，进入第二个模式工作，I0.4得电代表S4亮了水塔下位到达，进水阀打开，T41计时8S打开I1.3进水阀关闭，打开I1.2水泵电机打开，按I1.1水泵电机关闭，按I0.3按钮进入模式三工作，按下I0.4水阀进水不按下I0.4停止进水。

按下I0.5水泵打开，不按下则停止

 满足控制要求。

反复运行此程序也均能达到控制要求。

五设计小结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握PLC是十分重要的。

回顾起此次PLC课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说计时器的使用，SCR法的梯形图如何编译，顺序功能图的画法，原理图的画法，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，再次我表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

六参考资料

[1]廖常初．《PLC基础及应用》．北京机械工业出版社，2004

[2]王兆义．《可编程序控制器教程》．北京机械工业出版社2005

[3]张万忠.《可编程控制器应用技术》.北京：

化学工业出版社，2001

[4]李俊季、赵黎明.《可编程控制应用技术实训指导》.北京：

化学工业出版社，2001

[5]张桂香.《电气控制与PLC应用》.北京：

化学工业出版社，2003