基于PLC的水塔水位控制系统设计毕业设计论文文档格式.docx

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当电源启动时，水池和水塔的水位有以下几种情况：

（1）水池的水位在S1之下，如图2.2（a）所示，则电磁阀MB1打开，水泵M1启动，开始向水池供水，待4S后，若水池水位没有超过S1，则水池蜂鸣器报警。

当水池水位高于S2时，如图2.2（c）所示，水泵M1停止，电磁阀MB1关闭。

（2）水池的水位在S1与S2之间，如图2.2（b）所示，则电磁阀MB1不会打开，水泵M1不会启动，保持待命状态。

（3）水塔的水位在S3之下，如图2.2（d）所示，并且水池水位在S1与S2之间，则电磁阀MB2打开，水泵M2启动，开始向水塔供水，待4S后，若水塔水位没有超过S3，则水塔蜂鸣器报警。

当水塔水位高于S4时，如图2.2（f）所示，水泵M2停止，电磁阀MB2关闭。

（4）水塔的水位在S3之下，并且水池水位在S1之下，则电磁阀MB2不会打开，水泵M2不会启动，等待水池水位高于S1。

（5）水塔水位在S3与S4之间，如图2.2（e）所示，则电磁阀MB2不会打开，水泵M2不会启动，保持待命状态。

水塔设计分析示意图如图2.2所示：

图2.2水塔设计分析示意图

2.3确定设计方案

经过再三的探讨，我们决定用S7-200系列的CPU224做主机，扩展模块EM222为数字量输出模块，液位传感器作为感测水塔系统水位的元件，经扩展模块EM232传给MM430变频器，变频后，驱动水泵。

水塔系统总体框图如图2.3所示：

图2.3水塔设计分析示意图

本章小结：

本章通过确定系统可控制要求，并作出了设计分析，经过和同组人员的一番的探讨之后，最终，确定了设计方案。

第3章控制系统硬件设计

3.1PLC选型及扩展

CPU224主机共有14个输入点，10个输出点，输入需DC24V供电，输入点接启动按钮、停止按钮、报警确认按钮、液位检测传感器、热继电器开关。

输出需AC220V供电，输出点接启动信号灯、水泵、水位信号灯、报警信号灯，CPU224及其接线如图3.1所示。

图3.1CPU224及其接线

EM222为数字量模拟输出模块，为扩展模块，它有八个输出点，0.1、0.2输出端接蜂鸣器，0.3、0.4输出端接电磁阀，EM222及其接线如图3.2所示。

图3.2EM222及其接线

EM232为模拟量输出模块，为扩展模块，有两路模拟量输出，它与变频器的接线图如图3.3所示。

图3.3EM232及其接线

水塔系统的I/O分配表见表3.1所示。

表3.1水塔系统I/O分配表

输入信号

输入变量名

输出信号

输出变量名

I0.0

启动按钮

Q0.0

启动指示灯PG0

I0.1

停止按钮

Q0.1

水泵M1

I0.2

报警确认按钮

Q0.2

水泵M2

I0.3

水池下限位液位检测S1

Q0.3

水池水位过低指示灯PG1

I0.4

水池上限位液位检测S2

Q0.4

水池水位过高指示灯PG2

I0.5

水塔下限位液位检测S3

Q0.5

水塔水位过低指示灯PG3

I0.6

水塔上限位液位检测S4

Q0.6

水塔水位过高指示灯PG4

I0.7

热继电器FR1

Q0.7

水池报警指示灯PG5

I1.0

热继电器FR2

Q1.0

水塔报警指示灯PG6

Q2.1

水池蜂鸣器PB1

Q2.2

水塔蜂鸣器PB2

Q2.3

电磁阀MB1

Q2.4

电磁阀MB2

3.2电机及驱动线路

电机采用卧式离心泵，型号为：

IS50-32-125，驱动电路如图3.4所示。

图3.4水塔系统驱动电路

3.3检测元件选型

检测元件采用GSK液位传感器，它的特点为：

1、外壳采用优质不锈钢，机械强度高、密封性好。

2、电缆采用特种材质，耐油、酸、碱，抗蚀能力优越。

3、输出稳定可靠的“ON”、“OFF”开关控制信号，无任何误动作，可靠性高。

4、安装简捷，调试方便，上下移动定位重块，即可随意调节液面控制范围。

3.4低压电器选型

低压断路器是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。

低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。

低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。

这次设计选择的是型号为DZ473P16A。

3.5电源设计

PLC的外部工作电源一般为单相85~26050/60Hz交流电源，也有采用24~36V直流电源的。

使用单相交流电源的PLC，往往还能同时提供24V直流电源，提供直流输入使用。

PLC对其外部工作电源的稳定度要求不高，一般可允许±

15％左右。

所以，这次设计采用的是单相220V交流电源供电的PLC。

3.6人机接口设计

人机接口是操作者与机电系统之间进行信息交换的接口。

按照信息传递的方式分为两类：

输入接口，输出接口。

常用的输出设备：

状态指示灯，发光二极管，液晶显示器，微型打印机，阴极摄像管显示器，扬声器等。

此次设计用到的输出设备有状态指示灯，液晶显示器，扬声器。

本章小结：

本章根据控制要求，确定了PLC的型号，系统的I/O分配表，并由此确认都要扩展什么模块，然后，选择了电机及其驱动电路，并且确定了检测元件，低压电器，最后确定了电源与人机接口的设计。

第4章控制系统软件设计

4.1控制程序流程图

根据系统要求，水塔系统的控制流程图如图4.1所示：

图4.1水塔系统控制程序流程图

4.2控制程序设计

本次设计采用的是自动检测系统，当水池中缺水时，系统能够自动检测，并自动向水池中供水，同样，当水塔中缺水时，系统能能自动检测，并自动向水塔中供水，当系统发生故障时，系统还会报警。

系统的控制程序设计如下：

（1）水塔系统启停控制程序如图4.2所示：

图4.2水塔系统启停控制程序

（2）水泵M1启停控制程序如图4.3所示：

图4.3水泵M1启停控制程序

（3）水泵M1注水4S控制程序如图4.4所示：

图4.4水泵M1注水4S控制程序

（4）水池水位过低指示控制程序如图4.5所示：

图4.5水池水位过低指示控制程序

（5）水泵M1处故障时蜂鸣器H1控制程序如图4.6所示：

图4.6水泵M1处故障时蜂鸣器H1控制程序

（6）水池报警指示灯闪烁控制程序如图4.7所示：

图4.7水池报警指示灯闪烁控制程序

（7）水池水位过高指示控制程序如图4.8所示：

图4.8水池水位过高指示控制程序

（8）水泵M2启停控制程序如图4.9所示：

图4.9水泵M2启停控制程序

（9）水泵M2注水4S控制程序如4.10所示：

图4.10水泵M2注水4S控制程序

（10）水塔水位过低指示控制程序如图4.11所示：

图4.11水塔水位过低指示控制程序

（11）水泵M2处故障时蜂鸣器H2控制程序如图4.12所示：

图4.12水泵M2处故障时蜂鸣器H2控制程序

（12）水塔报警指示灯闪烁控制程序如图4.13所示：

图4.13水塔报警指示灯闪烁控制程序

（13）水塔水位过高指示控制如图4-14所示：

图4.14水塔水位过高指示控制

4.3显示操作界面设计

显示操作界面采用的是TD200显示，TD200是TextDisplay200的简写，它是可编程控制器S7-200系列的常用文本显示器。

它可以用来显示信息，在信息中可以内嵌数据，数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置。

TD200既可以通过TD/CPU电缆由S7-200CPU供电，也可以由一个外部插入式电源供电，但不能TD/CPU电缆和外部电源同时对TD200供电，这样会损坏设备。

本文只讨论最简单、最常用的方式：

由S7-200通过TD/CPU电缆供电。

TD200只是一个文本显示器，不需对TD200进行组态和编程，所有组态信息全部存在CPUS7-200中。

TD200里只存储TD200的地址、所连接的CPU的地址、通讯波特率和参数块的位置。

也就是说，TD200的所有组态数据都存储在CPUS7-200可变存储器（V存储器）内，而在TD200中只需通过面板设置TD200的地址、所连接的CPU的地址、通讯波特率和参数块的位置。

TD200上电后，按“ESC”键进入“诊断菜单”，接着进入“TD200设置”选项，分别设置“TD200地址”（缺省值为1）、“CPU地址”（缺省值为2）、“参数块地址”（缺省值为0）、“波特率”（缺省值为9.6K）。

本例中，我们使用缺省设置。

在STEP7MicroWINV4.0中，用TD200向导（菜单“Tools>

TD200Wizard”）给CPUS7-200编程。

完成编程并下载后，将CPU和TD200通过TD/CPU电缆进行正确连接，正确设置TD200的参数，即可完成TD200的开发使用。

上电后，TD200从CPU读参数块。

对所有参数均进行合法性检查。

如果一切合格，TD200开始主动轮询信息使能位以决定要显示的信息，并从CPU读取信息，然后显示信息。

本章根据系统要求，画出了水塔系统的控制流程图，通过对水塔系统的控制流程图的分析，用软件设计出了程序，并最后确认了显示操作界面。

结束语

此次实习，我设计的是基于PLC的水塔水位控制系统，我在原有的要求上有加了好多要求，是这个系统设计有了一定的难度，但，我还是在老师和同学的帮助下做完了这次设计，此次设计，是通过PLC与液位传感器的结合，使水塔水塔维持一定的水位。

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液位进行自动控制。

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。

但其原理都大同小异。

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。

采用PLC能很好的解决以上问题，使水位控制在要求的位置。

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术,北京,北京航空航天出版社,2008,2.

[2]廖常初.PLC编程及应用,北京,机械工业出版社,2008,1.

[3]廖常初.PLC应用技术问答,北京,机械工业出版社,2006,1

[4]西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子S7-200,北京,北京航空航天出版社,2007,1.

[5]西门子（中国）有限公司.SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册，2010.

[6]SIEMENS公司编.MICROMASTER430用户手册,2010.

[7]胡学林.可编程控制器原理及应用,北京,电子工业出版社,2007,1.

[8]汪志峰.可编程控制器原理及应用,西安,电子科技大学出版社,2004,5.

[9]吴中俊.可编程序控制器原理及应用,北京,机械工业出版社,2004.

[10]郑晟.现代可编程序控制器原理与应用,北京,科学出版社,2008.

附录1：

PLC源程序

附录2：

硬件原理图

附录3：

电控柜控制面板元件布置图

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

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学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

日期：

导师签名：

日期：

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

4、研究方法的科学性；

技术线路的可行性；

设计方案的合理性

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

建议成绩：

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

二、论文（设计）水平

评阅教师：

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

3、学生答辩过程中的精神状态

评定成绩：

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

教学系意见：

系主任：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。

尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者（本人签名）：

学位论文出版授权书

本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》（以下简称“章程”），愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。

论文密级：

□公开□保密（___年__月至__年__月）（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）

_______导师签名：

_______

_______年_____月_____日_______年_____月_____日

独创声明

所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；

同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

致谢

时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。

首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。

本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。

本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。

经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。

这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。

没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。

首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。

郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。

从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。

再次对周巍老师表示衷心的感谢。

其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。

另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充