水箱水位自动控制系统设计与实施毕业设计说明书资料Word格式文档下载.docx
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PLC以可靠性高、灵活性强、易于扩展、通用性强、使用方便等优点不断发展，在处理速度、控制功能、通讯能力及控制领域等方面都有新的突破，成为工业自动化领域最重要、应用最广的控制设备之一，对国民经济建设有突出的贡献。
近年来由于PLC与其他科学技术结合，使其在各个控制领域显示了较强的应用潜力和良好的应用前景。
本毕业设计采用PLC与继电器来实现水位的自动控制以及采用热电偶与压力变送器对温度、压力的监控，系统通过手自动控制，现场内控制与远程控制使其直观地表现出水箱水位自动控制系统的功能化与优良性。
关键字：
PLC水位自动控制热电偶压力变送器
一前言..............................................................3
二设计方案..........................................................4
（一）系统说明....................................................4
（二）工作原理及原理图............................................6
（三）设备清单及I/O分配表........................................7
1设备清单..................................................7
2I/O分配表...............................................8
（四）主要设备及编程软件介绍......................................9
1西门子PLC简介............................................9
2V4.0STEP7MicroSP7编程软件简介........................10
3组态王软件简介............................................12
三实施过程..........................................................14
（一）水箱制作....................................................14
（二）管路连接....................................................14
（三）控制设备接线................................................14
（四）控制组态界面设计............................................15
（五）PLC程序设计................................................16
（六）系统调试....................................................22
（七）存在问题及解决方法..........................................22
四结论.............................................................25
五心得体会..........................................................26
致谢
参考文献与附录
前言
可编程控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC。
它是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。
由于其具有功能强，可靠性高，配置灵活，使用方便以及体积小，重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业自动化的支柱产品。
近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除了许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内越来越多的设备采用PLC控制系统取代传统的继电-接触器控制系统。
与继电-接触器系统相比PLC控制系统更加可靠；
占位空间比继电-接触器控制系统小；
价格上能与继电接触器控制系统竞争；
易于现场变更程序；
便于使用，维护，维修；
能直接推动电磁阀，接触器与之相当的执行机构；
能向中央数据处理系统直接传输数据等。
本控制系统模拟一般生产性企业生产用水以及居民用水系统，鉴于实际情况，我们选择了更加有挑战性的居民用水系统来设计该系统方案，根据居民生活的需要将水位分为多段来设定，即电解点接触通断，并分段显示，当水位为最低限时自动启动水泵加水，水位到达设定值时自动停止进水，并停泵；
开始启动出水泵，对高水位的水箱进行排水，操作人员可以通过组态王界面控制各水泵的运行与停止，系统具有手动和自动两种控制方式。
还可以根据环境和情况的不同选取不同的控制系统。
这次设计中，我们必须解决好运行方案的制定、设备的设计与连接、组态王软件的设计等问题。
二设计方案
（一）系统说明
我们的水箱设计分为两个系统，一个是进水系统（用水箱），一个是出水系统（储水箱）。
在我们这个设计中，高立体型为用水箱，长立体型为储水箱。
假定环境为一家用户的日常用水，我们可以将自来水管和家里的用水管道接入水箱中。
根据用户的不同用水情况，我们的自动控制水箱会通过它的电接点来实现自动控制水位，当用户的用水过多时，用水箱的水位会不断下降，当下降到我们预定的水位点时，由我们原本所设定的编程指令，储水箱的水会自动加到用水箱里面去，直到水位达到我们预设的水位点才会自动停止进水，这样可以保证用户的用水需要。
我们还通过用热电偶测温和压力变送器来监控水的压力和温度等数据，以便更好地采集水资料。
因为本次毕业设计的条件限制，我们的设计只限制于水箱内部的自动调节与控制。
我们的长远设计理想是，水箱在普通用户家庭、居民小区和校舍区等领域的运用，通过与自来水管道和用户用水管道的连接。
可以保证在特定停水时期或外部自来水管道故障时期，用户不必因为没有用水而忧虑。
我们的储水箱是由外部自来水直接输送，长期处于满载状态的，在紧急时候会有充足的水来补充用水箱，以保证用户的用水需求。
本次毕业设计通过PLC226、继电器、按钮、水泵、模拟量模块、电脑、热电偶、压力变送器、24V直流电源和PLC编程软件、组态王软件来实现水箱的自动控制，以及手自动的运行工作。
组态王软件即可实现手动和自动界面控制和方案的换取控制，通过组态画面可以形象的观看水箱的运行，起到监控的作用，若水箱出现故障，从组态界面或PLC编辑程序中都可以寻找得出具体的故障点，这也是我们在该领域工作不必事必躬亲的懒人做法，不必逐个排查原因，从编程上或组态界面即可快速准确地寻找原因，有效并迅速地将故障处理。
在电脑系统崩溃或出现故障的情况下，我们有外部的手动控制按钮，通过软件外的硬件控制按钮，我们可以轻松的控制每台泵的运行。
在本次毕业设计中，我们设计了四个自动控制方案，第一个是根据用水量的不同，实现水量控制；
第二个是展示进水量情况；
第三个是PID控制；
第四个是水位的自动控制。
下面我们来描述一下我们的四个方案。
方案一：
根据用水量不同，实现水量控制。
这个方案的进水泵是采用“低水位多进，高水位少进”的循环进出水方法，当水位达到我们预设的最高点时，其进水泵会自动停止运行，两个出水泵便会自动开启运行。
方案二：
展示进水情况，恒定水位。
该方案是自动控制系统。
属于水位恒定的运行方式。
当水位低到我们预设的最低点时，五个进水泵会自动启动进水，直到水位达到预设的最高点时，水泵停止运行，保持该最高水位，此时我们校验其运行方式，我们手动打开出水泵，其进水泵也会自动运行，始终保持该水位值。
方案三：
PID控制系统。
该系统是通过PID程序来实现的，假定我们给定系统一个水位值，系统会自动检测到该水位值与水箱实际水位值的差距，自动启停水泵来达到系统预设的效果。
该系统的出水泵是通过手动控制来实现运行的。
方案四：
水位自动控制。
该水位的进水模式是“低水位少进，高水位多进”，是模拟用户用水需求，多用多储，少用少储。
其进出水泵也是自动控制的，是随着水位增高而启动出水泵的，水位高，两个出水泵就同时运行，水位低，就只有一个出水泵运行。
当水位达到我们预设的最高水位点时，进水泵也会自动停止运行。
（二）工作原理及原理图
工作原理
由上图我们可以很直观地了解到水箱的大概设计和原理。
我们的自动化水箱，在毕业设计的实体中是一个循环的系统，“低进高，高出低”的一个不断循环的过程，初步模拟了真实的一个重视的自动控制系统。
考虑到了各种环境下的方案以及应急预案，不论是从温度还是压力，用水量的多与少，都充分满足了系统控制的要求。
我们在供水箱上截取了14个电接点，最为S7-200系列PLC226的I口输入，其O口输出到继电器的线圈，继电器的常开连接到水泵的电源线另一端与电源的一端，水泵的另一端直接接入电源，当线圈接收到O口的输出信号时，常开闭合，水泵通电运行。
在通过不同的方案，输入不同的信号来控制水泵的启停，这便是我们的系统控制原理。
（三）设备清单及I/O分配表
1.设备清单
设备名称
数量
1电脑
1台
2空气开关
1个
324V直流电源
4接线端子排
2个
5电源排插
6PLCS7-200系列226
7PLC模拟量模块
8潜水泵
7台
9继电器（带座）
7个
10PVC管
3.5米
11PVC管阀
12PVC弯头
20个
13PVC管夹
14个
14不锈钢螺栓
15个
15卡条
1条
16有机玻璃
1.5平方米
17热电偶测温
18压力变送器
2.I/O分配表
I
O
I0.3
Q0.0#1泵进
I0.4
Q0.1#2泵进
I0.5
Q0.2#3泵进
I0.6
Q0.3#4泵进
I0.7
Q0.4#5泵进
I1.0
Q0.5#1泵出
I1.1
Q0.6#2泵出
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I1.6
I1.7
（四）主要设备及编程软件介绍
1.西门子PLC简介
德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。
西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力好，功能更强，可靠性高等优点。
S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC
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