自动化专业PLC课程设计.docx

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自动化专业PLC课程设计

PLC原理及应用课程设计

设计题目：

水箱液位控制

学院：

XXXXXXXXXXXX

专业：

自动化

班级：

091

学号：

XXXXXXXXXXX

学生姓名：

XXXXX

指导教师：

XXXXXXX

2012年6月28日

《电气控制与可编程控制技术》课程设计任务书

1.任务描述

水箱液位控制原理示意图如图1所示，图中控制对象为3个水箱。

水箱内侧分别设置有液位传感器BG1，BG3，BG5用于检测水箱中水位的“满”；液位传感器BG2，BG4，BG6用于检测水箱中水位的“空”；设置3个按钮SF1，SF2，SF3操纵水箱进、放水的工作方式。

在水箱的水位为“空”时系统可以自动进水，水位为“满”时系统可以自动放水。

MB1，MB2，MB3为进水阀，MB4，MB5，MB6为出水阀。

2．控制要求

（1）工作方式一

操作按钮SF1，系统启动后，自动执行水箱1进水→水箱2进水→水箱3进水的顺序，接着进行水箱1放水→水箱2放水→水箱3放水的过程，自动循环工作3次后停止运行。

（2）工作方式二

操作按钮SF2，自动执行3个水箱同时进水，全部装满后同时放水。

（3）工作方式三

操作按钮SF3，系统启动后，自动执行水箱1进水、放水→水箱2进水、放水→水箱3进水、放水的顺序，循环工作3次后停止运行。

3．设计说明书应包括以下内容

（1）系统设计任务分析

（2）系统设计方案

（3）系统硬件设计

（4）I/O地址分配

（5）PLC及扩展模块接线图

（6）程序流程图或功能图

（7）控制程序梯形图

（8）程序编辑和调试

水箱液位控制系统设计

摘要

水箱液位控制原理示意图如图1所示，图中控制对象为3个水箱。

水箱内侧分别设置有液位传感器BG1，BG3，BG5用于检测水箱中水位的“满”；液位传感器BG2，BG4，BG6用于检测水箱中水位的“空”；设置3个按钮SF1，SF2，SF3操纵水箱进、放水的工作方式。

在水箱的水位为“空”时系统可以自动进水，水位为“满”时系统可以自动放水。

MB1，MB2，MB3为进水阀，MB4，MB5，MB6为出水阀。

要求按设计任务中不同的三种工作方式一一实现。

关键词：

水箱，PLC，传感器，仿真，控制

第一章设计方案

1.1设计任务分析

本次课程设计的题目是水箱液位控制，水箱在现代生活中有着广泛的用途，如作为城市、乡村生活用水储备，太阳能热水器储水设备等。

传统的水箱仅仅用着储存水的功能，在水的储存、使用、检测等诸多方面依然采用人工手动的方法，效率低下且非常不方便。

从设计任务来看，我们需要一个能进行三种工作方式的水箱液位控制系统。

工作方式一

操作按钮SF1，系统启动后，自动执行水箱1进水→水箱2进水→水箱3进水的顺序，接着进行水箱1放水→水箱2放水→水箱3放水的过程，自动循环工作3次后停止运行。

工作方式二

操作按钮SF2，自动执行3个水箱同时进水，全部装满后同时放水。

工作方式三

操作按钮SF3，系统启动后，自动执行水箱1进水、放水→水箱2进水、放水→水箱3进水、放水的顺序，循环工作3次后停止运行。

1.2设计方案

由于要求按三种不同的工作方式进行工作，首先，把工作方式分解为独立的三个；然后，按工作方式一的工作要求进行系统设计，逐一完成三种方式的系统设计；最后，将三种工作方式进行整合。

第二章硬件设计

2.1PLC选型

PLC的选型标准

PLC机型选择主要考虑I/O点数。

根据控制系统所需要的输入设备（如按钮、限位开关、转换开关等）输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等）以及A/D、D/A转换个数。

确定I/O点数，一般要留有一定裕量（约占10%），满足生产发展和工艺的改进。

随着PLC功能日益完善，很多小型机也具有中、大型机的功能。

对于PLC的功能选择，一般只要满足I/O点数，大多数机型也能满足。

目前大多数PLC机型都具有I/O扩展模块、A/D、D/A转换模块，以及高级指令、中断能力与外设通信能力。

PLC一般根据I/O点数的不同，内存容量会有相应的差别。

在选择内存容量时同样应留有一定余量，一般是实际程序的25%。

不应单纯追求大容量，以够用为原则。

在PLC机型选取上要考虑控制系统与PLC结构功能的合理性。

如果是单机系统控制，I/O点数不多，不涉及PLC之间的通信，但又要求功能更强，要求有处理模拟信号的能力，可选择整体式机，如松下FP0、FP1、FP-M系列，以及OMRONC2OOH系列等。

如果仅有开关量控制，可选择OMRONC系列P型机、西门子S7-200，三菱F1、FX系列等。

选择什么公司的PLC及外设需考虑以下几方面

功能方面所有的PLC一般都具有常规的功能；但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。

如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便、开放标准的通信联网要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。

这就要求用户对市场上流行的PLC品牌有一个详细的了解，以便做出正确的选择。

价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当、I/O点数相当的PLC的价格却能相差40%以上。

在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因素。

个人喜好方面有些工程技术人员对某种品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。

另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。

系统总开关量输入点有9个、开关量输出点有6个，仅有开关量的控制以及从经济角度和功能角度综合考虑，所以选用西门子S7-200，CPU选择CPU224PLC。

2.2芯片介绍

CPU224本机集成了14点输入／10点输出，共有24个数字量I/O。

它可连接７个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。

CPU224有13Ｋ字节程序和数据存贮空间，６个独立的30KHｚ高速计数器，２路独立的20KHｚ高速脉冲输出，具有PID控制器。

CPU224配有１个RS-485通讯／编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。

2.3软件介绍

2.3.1STEP7MicroWINSP6

一、STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍

STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATICS7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。

下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监控等内容。