水塔水位P L C自动控制系统
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电气工程学院课程设计说明书
设计题目：水塔水位PLC自动控制系统系别：电气工程及其自动化
年级专业： 13级应电2班
组员：贾猛、孟令军、修圣虎、李晶指导教师：郭忠南
摘要
随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器（PLC）。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。
关键词：PLC(Programmable Logic Controller) 自动化水塔水位三菱PLC
目录
第一章研究背景 (1)
1.1可编程控制器的产生及发展 (1)
1.2PLC的基本结构 (2)
1.3PLC的特点 (5)
1.4PLC的工作原理 (6)
1.5梯形图程序设计及工作过程分析 (8)
第二章水塔水位自动控制系统方案设计 (10)
第三章水塔水位自动控制系统硬件设计 (12)
3.1水塔水位控制系统设计要求 (12)
3.2水塔水位控制系统主电路 (12)
3.3水泵电机的选择 (13)
3.4水位传感器的选择 (13)
3.5可编程序控制器的选择 (14)
3.6PLC I/O口分配 (14)
3.7PLC控制电路原理图 (16)
第四章水塔水位自动控制系统软件设计 (17)
4.1程序流程图 (17)
4.2梯形图 (18)
第五章设计总结 (24)
第一章研究背景
1.1 可编程控制器的产生及发展
可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。
可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。为了避免与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
1969年，第一台可编程控制器PDP—14由美国数字设备公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。
PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。
PLC的发过程大致可分为三各阶段：
早期的PLC其要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置种的器件主要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上
采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
在七十年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。这使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。
进入八十年代中、后期，由于插大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬功能发生了巨大变化。
1.2 PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如下图所示。
图1.1 PLC结构框图
一、中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC控制中枢。它PLC系统程序赋予功能接收并存储从编程器键入用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器状态，并能诊断用户程序中语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，命令解释后按指令规定执行逻辑或算数运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
二、存储器
存放系统软件存储器称为系统程序存储器。存放应用软件存储器称为用户程序存储器。
1、PLC常用存储器类型
（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。
（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除只读存储器。断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。
（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。
2、PLC存储空间分配
各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：
（1）系统程序存储区
（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）
（3）用户程序存储区
三、输入/输出模块
输入/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业生产过程连接的接
口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量（压力、流量、温度、电压、电流）等，都要通过输入模块送到PLC。由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块其类型有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。这些模块分直流和交流、电压和电流类型，每种类型又有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/模块，部件上都设有接线端子排，为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，这些模块上都带有滤波、电平转换、信号锁存电路。数字量输入模块带有广电耦合电路，其目的是把PLC与外部电路隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。数字两输出有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出三种方式。模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量与数字量之间的转换，即A/D或D/A转换。由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的中央处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量，经光电耦合器和输出锁存器宇PLC的1/0总线挂接。现在标准量程的模拟电压主要是0—5伏和0—10伏两种。模拟量输入模块接收标准量程的模拟电压或电流猴，把它转换成8位、10位或12位的二进制数字信号，送给中央处理器进行处理。模拟量输出模块将中央处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给执行机构。四、扩展模块
当一个PLC中心单元的I/O点数不够用时，就要对系统进行扩展，扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，使可编程控制器的功能更加强大和完善。只能I/O接口模块种类很多，例如高速计数模块、PLCA控制模块、数字位基于PLC的变频恒压供水系统的设计置译码模块、阀门控制模块、智能存贮弄快以及智能I/O 模块等。
五、编程器
它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上，磁带上的信息可以重新装入PLC。
六、电源
PLC中的电源一般有三类：
1、+5V、±15V直流电源：供PLC中TTL芯片和集成运放使用；
2、供输出接口使用的高压大电流的功率电源；
3、锂电池及其充电电源。
考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不同。目前PLC的发展非常迅速，型号众多，各种特殊功能模板不断涌现。通常根据其I/O点的数量将 PLC分为三大类：
小型机：256点以下（无模拟量）；
中型机：256-2048点（64-128路模拟量）；
大型机：2048点以上（128-512路模拟量）。
具体实现时，通常采用模板式结构，以便用户根据实际应用需求进行配置。但一些小型机常制作成一体机，其配置固定，主要供定型成套设备使用；而一些大型机一般在电源、或者CPU，甚至两者都作了热备份。
1.3 PLC的特点
(一) 高可靠性
1. 所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离
2. 各输入端均采用R-C 滤波器其滤波时间常数一般为10~20ms.
3. 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰
4. 采用性能优良的开关电源
5. 对采用的器件进行严格的筛选
6. 良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用
有效措施以防止故障扩大
7. 大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高
(二) 丰富的I/O 接口模块
1. PLC针对不同的工业现场信号如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。
2. 有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备如：按钮；行程开关；接
近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀。
3. 直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。
(三) 采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC
均采用模块化结构，PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设
计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
(四) 编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说
不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
(五) 安装简单维修方便
PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现
场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行，各种模块上均有运
行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障，由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。
1.4 PLC的工作原理
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：
（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
（2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
1、扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
1.5 梯形图程序设计及工作过程分析
梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器一接触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。
指令是用英文名称的缩写字母来表达PLC的各种功能的助记符号，类似于计算机汇编语言。由指令构成的能够完成控制任务的指令组合就是指令表，每一条指令一般由指令助记符和作用器件编号组成，比较抽象，通常都先用其它方式表达，然后改写成相应的语句表，编程设备简单价廉。
状态转移图语言(SFC)类似于计算机常用的程序框图，但有它自己的规则，描述控制过程比较详细具体，包括每一框前的输入信号，框内的判断和工作内容，框后的输出状态。这种方式容易构思，是一种常用的程序表达方式。
通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程，其编程的一般规则有：
1)梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形。梯形图所使用的元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。
2)梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且认为它只能由左向右单方向流：层次的改变也只能自上而下。
3)梯形图中的继电器实质上是变量存储器中的位触发器，相应某位触发器
为“l态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“o态”。梯形图中继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。
4)梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。
5)继电器线圈在一个程序中不能重复使用：而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。
6)PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。
当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。这种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始。
第二章 水塔水位自动控制系统方案设计
设水塔、水池初始状态都为空水位，液位指示灯全灭。水塔水位控制装置如下图所示。
水池
水塔
S3S4
水塔上限液位开关水塔下限液位开关出水阀图2.1 水塔水位控制装置
方案要求：当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，进水阀Y 打开，开始往水池里进水，如果进水超过3秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警并切断电源。若3秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，水池下限位的指示灯亮，说明系统在正常的工作，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作（启动过程采用星三角变换启动，时间设定为2s ），向水塔供水，5s 后若页面低于下限位，注水发生故障，发出报警信号，否则正常供水。当水面高于限位开关S5时，电机由三角行运行变为星形运行方式，注水速度降低（便于最后的制动），当水池的液位超过水池上限S3时，水池上限指示灯亮，进水阀Y 就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯亮，水泵继续工作，在抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔
液位超过水塔上限，水塔上限指示灯亮，但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯灭。此次给水塔供水完成。
当水塔水位低于下限水位S2，同时水池水位也低于下限水位S4时，水泵不能启动。
当水塔水位低于下限位S2时，出水阀Q不能打开。
S1故障时，水塔水位接近溢出，触发溢出开关S6，系统报警，切断电机开关，停止注水。
故障时，可以手动控制电机注水。
第三章水塔水位自动控制系统硬件设计3.1水塔水位控制系统设计要求
为实现第二章中设计的方案要求，对水塔水位控制装置设计如图2.1所示。
3.2 水塔水位控制系统主电路
KM3
图3.2 水塔水位控制系统主电路
水泵启动工作：当收到PLC的启动水泵指令后，线圈KM1、KM2中有电流流过，KM1和KM2的主触点闭合，电机低速启动（星启），当电机启动经过2s 后，PLC控制KM3线圈得电，使KM3主触点闭合;同时控制KM2线圈失电，使KM2主触点断开，使电机高速转动（角转）。
水泵停止工作：当收到PLC的停止水泵指令后，线圈KM1、KM2、KM3中无
电流流过，KM 、KM2、KM3的主触点断开，电机停止工作。
FU ：熔断器，当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护电路和设备。熔体的额定电流N I f ≥（1.5～2.5）N I ，N I 为电动机额定电流。
3.3 水泵电机的选择
由于本次设计选用的水泵电机功率较大，初始运行时的启动电流过大，故主电路中采用星-角变换减压启动，启动时电机的绕组接成星形，进而限制启动电流，当反映启动过程结束的定时器发出指令再后将电机的绕组改接成三角形联结实现全压工作。
一般的水塔供水系统中水塔高度都在30米以上，所用水泵电机在向水池抽水时消耗的能量较大，为了保证水泵能可靠、安全、经济地运行，故综合考虑后将水泵电机额定功率选为11KW ，型号为Y2-160L-6，其重要参数有额定电流为24.23A ，额定转速为970r/min 。水泵扬程为40米，流量为35立方米/小时。
3.4 水位传感器的选择
根据本设计的要求所选传感器要求在水面和水底都可以使用，且要考虑到对水质的影响，所以选择超声波液位传感器U9ULS 系列的 U9ULS ——10/100系列。U9ULS 系列超声波液位传感器开关使用范围非常广。具有焊接的不锈钢传感器探头，没有缝隙不会泄露，另外没有易损的活动部件，它不会受温度、压力、密度和液体类型等参数的影响。在大多数情况下，电子设备放在铸铝的，NEMA 4/NEMA 7防爆且防水的壳体中。
U9ULS 具有以下特点： 可应用于多种液体中 可承受高达1000psi 的压力
不受气泡、蒸汽、杂质后湍流等因素的影响 长度达121in(303.3cm)
可安装在侧面、顶部或底部
工作原理：U9ULS 系列是给予超声波理论工作的。当超声波在空气中传播时，会被严重衰减相反地，如果在液体中传播时，超声波的传播会被大大增强。
电子控制单元发出一系列的电信号，传感器将其转化为超声能量脉冲，并在被探测区内传播。当另一端街道有效信号时，就发出数据有效的信号，表明有液体存在。这个信号输送到继电器，从而产生输出信号。
U9ULS ——100系列产品具有性能优异的传感器探头，可在温度为300F 和压力为1000PSI 的情况下良好的工作。
U9ULS ——10系列产品为更靠近池底，将顶端的探头设计成缺口形状。控制电路设计成小型，密封的结构，可安装在远程的控制地点。
特点：
10A 的继电器输出
115/230V AC ，12V DC 或24V DC 输入
高增益，无需效准，工作温度可达300 长度可达151.5CM
3.5 可编程序控制器的选择
本次课程设计选取三菱N FX 2-48MR 型可编程序控制器。输入输出各24点满足要求。
3.6 PLC I/O 口分配
输入输出部分如表1所示。
部
3.7 PLC 控制电路原理图
根据设计要求，PLC 控制电路原理图如图3.3所示
星启角转
水泵M
出水阀Q
启动
停止
出水阀
蜂鸣器水塔上限位灯
水塔下限位灯
水池上限位灯
水池下限位灯
水塔上限位
水塔下限位
水池上限位
池下限位
正常工作灯
水泵故障灯进水阀故障灯进水阀Y
图3.3 PLC 控制电路原理图
水塔水位plc自动控制 用plc控制水位的自动控制原理 水塔水位自动控制 一、实验目的 用PLC 构成水塔水位自动控制系统 二、实验设备 1）Dais-__ 可编程控制模拟实验仪 2）计算机 3）连接导线一套 三、实验内容 1、控制要求：当水塔水位低于水位界（S4 为ON 表示）时，电磁阀Y 打开，于是进 水（S4 为OFF 表示水池水位高于水池低水界），当水池水位高于水池低水界（S3 为 ON 表示），电磁阀Y 关闭。 1）I/O 分配表： 输入输出 SB4：X2 L2：Y1 SB3：X3 2）输入下图的梯形图。
3）调试并运行程序，观察结果。 2、控制要求：当水池水位低于SB4 所指示的位置时，启动SB4 按钮，L2 所指示的电 机工作，水池进水。当水池水位达到SB3 所指示的位置时，启动SB3 按钮，使L2 所 指示的电机关闭，停止进水；当水塔水位低于SB2 所指示的位置时，启动SB2 按钮， L1 所指示的电机工作，开始水塔进水。当水塔水位达到SB1 所指示的位置时，启动SB1 按钮，使L1 所指示的电机停止工作。 1）I/O 分配表： 输入输出 SB1：X0 L1：Y0 SB2：X1 L2：Y1 SB3：X2 SB4：X3 2）输入下图的梯形图。 用plc控制水位的自动控制原理 3）调试并运行程序，观察结果。 四、编程练习 1）当水池水位低于水位界时（S4 为ON），电磁阀Y 打开进水（S4 为OFF 表示水池水位高于水池低水界）。当水位高于水池高水位界（S3 为ON 表示），阀门关闭。当S4 为OFF 时，且水塔水位低于水塔低位界
时，S2 为ON，电动机M 运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电动机M 停止。 根据上述控制要求编制水塔水位自动控制程序，并上机调试运行。 2）当水池水位低于水位界时（S4 为ON 表示），电磁阀Y 打开进水（Y 为ON）定时器开始定时，2S 以后，如果S4 还不为OFF，那么阀Y 指示灯闪烁，表示阀Y 没有进水，出现故障，S3 为ON 后，阀Y 关闭（Y 为OFF）。当S4 为OFF 时，且水塔水位低于水塔低位界时S2 为ON，电动机M 运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电动机M 停止。 根据上述控制要求编制水塔水位自动控制程序，并上机调试运行。
一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
摘要 随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。 本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置 关键词：PLC(Programmable Logic Controller)、自动化、水塔水位。
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第1章概论 (3) 第2章水塔水位自动控制系统方案设计 (4) 第3章水塔水位自动控制系统硬件设计 (5) 3.1 水塔水位控制系统设计要求 (5) 3.2 水塔水位控制系统主电路 (6) 3.3 水泵电机的选择 (7) 3.4 水位传感器的选择 (7) 3.5 PLC I/O接口分配 (8) 3.6 PLC控制电路原理图 (10) 第4章水塔水位自动控制系统PLC软件设计 (11) 4.1 程序流程图 (11) 4.2 梯形图程序 (12) 4.3 指令表 (14) 总结 (16) 参考文献 (17)
第1章概论 我国的水工业科技发展较快，与国际先进水平的差距正在不断缩小，水工业科技体系已初步形成，拥有一支从事水工业基础科学研究、应用研究、产品研制和工程化产业化开发的科技队伍。但是，在水工业科技领域普遍存在着实用性差、转化率低的情况。这已成为制约我国水工业产业化发展的关键。在水工业科技产业化大潮到来之际，认真分析我国水工业科技发展历程，总结我国水工业科技的特点和特长是寻找水工业产业化突破口的关键。目前，我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。 我国供水行业是推动水科技产业化的龙头。给水行业是城市基础设施投资的主要方向之一。在体制上，供水企业体制的变革已成为市场化发展的必然；在技术上，供水行业则面临着关键给水装备国产化、工艺技术成套设备化、自动控制现代化的迫切的技术要求。优质供水是水工业市场化发展的新增长点，同时要倡导节约用水，提高水的重复利用率，并逐步建立完善的水工业学科体系。完善的水工业学科体系是水工业产业发展的必要保证。传统的给水排水工程学科体系已难以包还水工业的丰富内涵，已不能很好地适应水工业发展的需要，而水工业学科体系正是在给水排水工程学科体系发展而来。由水工业的社会性所决定，水工业的学科体系由多个相互关联的学科组成，包括：水质与水处理技术、水工业工程技术、水处理基础科学、水社会科学、水工业设备制造技术等，它们共同支撑着水工业的工业体系。而在这些学科中水质与水处理技术和水工业工程技术是水工业学科体系中的主导学科。
安康学院可编程逻辑控制PLC设计报告书 课题名称：水塔水位自动控制系统 姓名： 学号： 院系： 专业： 指导教师： 时间：
设计项目成绩评定表 一、设计任务及要求： 1、设计任务： 设计一个水塔水位自动控制系统。 2、要求： 1 当水塔水位低于低水位界（S 2 为ON表示）且水池水位高于水池低水位（S4 为OFF表示）时，水泵M工作，水塔进水。 2 当水塔水位高于水塔高水位界（S1为ON表示），水泵M关闭。 3 当水池水位低于低水位界（S4为ON表示）时，水泵M也将关闭，电磁 阀Y打开，于是进水（S4为表示水位高于水池低水位界）。 4 当水位高于水池高水位界（S3为ON表示），电磁阀关闭。 指导教师签名： 年月日二、指导教师评语： 该生致力于水塔水位自动控制系统的设计，思路清晰严谨，方法独特创新，该报告重点突出，内容丰富，结构合理，资料详实。 指导教师签名： 年月日三、成绩评定： 指导教师签名： 年月日四、系部意见： 系部盖章： 年月日
设计报告书目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (1) 3.1、系统论证 (1) 3.2、模块设计 (3) 四、系统结果 (5) 五、课程设计体会与建议 (6) 5.1、设计体会 (6) 5.2、设计建议 (6) 六、参考文献 (6)
一、设计目的 1、了解PLC实验箱结构及其接线方法。 2、利用PLC构成水塔水位自动控制系统。 3、了解自动控制原理在日常生活中的应用 4、熟悉水塔自动控制系统的设计与制作。 二、设计思路 1、按水塔水位的控制要求，设计PLC外部电路； 2、连接PLC外部（输入、输出）电路，编写用户程序； 3、输入、编辑、编译、下载、调试用户程序； 4、运行用户程序，观察程序运行结果。 三、设计过程 水塔水位控制系统是我国住宅小区、工厂企业广泛应用的供水系统。为了达到节能的目的,提高供水系统的质量,考虑采用可编程控制器(PLC)、继电器、传感器技术和数据采集,设计一套实用水位控制方案,使系统实现自动控制,以提高控制精度、可靠性和供水质量。并通过模拟仿真来验证程序编写的正确性。 3.1、系统方案 其工作原理为：按下启动按钮，当水槽水位低于下限，补水阀答开。高于上限时，补水阀关闭，同时，当水塔水位低于下限时，并且水槽水位高于下限时，抽水泵打开，当水塔水位高于上限时，抽水泵关闭。
摘要 随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。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。 本课题设计和实现了一种采用可编程序控制器为主控制机的供水控制系统。该控制系统是一种PLC控制的自动调节控制系统，在传统水塔供水的基础上，采用PLC为控制核心、变频器等器件组成，利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示，同时具备开启和全部停止功能，能够实现水塔水位的供水，应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。 [关键词] 水位控制、PLC fx2n 自动控制
目录 摘要1 第一章绪论 (3) 1.1概述 (3) 1.2可编程序控制器(PLC)简介 (3) 1.3PLC工作原理 (3) 1.4PLC特点 (4) 1.5PLC选择 (5) 第二章水塔水位系统PLC硬件设计 (6) 2.1水塔水位控系统构成及其控制要求 (6) 2.1.1水塔水位系统控制装置图 (6) 2.1.2 水塔水位系统的输入/输出设备 (6) 2.2水塔水位系统电机控制电路的设计 (7) 2.3水塔水位系统水位传感器的选择 (8) 2.4水塔水位系统PLC的输入/输出分配 (10) 2.4.1水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 (10) 2.4.2水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口接线图 (11) 2.5水塔水位系统的元件器件 (12) 第三章水塔水位控制系统PLC软件设计 (13) 3.1工作过程 (13) 3.2程序流程图 (14) 3.3梯形图 (15) 第四章总结 (16) 参考文献 (17)
目录 1概论 .................................. 错误！未定义书签。 1.1 可编程序控制器简介............... 错误！未定义书签。 1.2 PLC的工作原理.................... 错误！未定义书签。 1.3 PLC的特点 ....................... 错误！未定义书签。 1.4 PLC的选择 ....................... 错误！未定义书签。 2 水塔水位自动控制系统方案设计.......... 错误！未定义书签。 3 水塔水位自动控制系统硬件设计.......... 错误！未定义书签。 3.1水塔水位控制系统设计要求.......... 错误！未定义书签。 3.2 水塔水位控制系统主电路........... 错误！未定义书签。 3.3 水泵电机的选择................... 错误！未定义书签。 3.4 水位传感器的选择................. 错误！未定义书签。 3.5 PLC I/O接口分配.................. 错误！未定义书签。 3.6 PLC控制电路原理图............... 错误！未定义书签。 4 水塔水位自动控制系统PLC软件设计...... 错误！未定义书签。 4.1 程序流程图....................... 错误！未定义书签。 4.2 梯形图程序....................... 错误！未定义书签。 4.3 指令表........................... 错误！未定义书签。总结................................ 错误！未定义书签。参考文献................................ 错误！未定义书签。
目录 第1章课程设计目的与要求 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 课程设计的实验环境 (1) 1.3 课程设计的预备知识 (1) 1.4 课程设计要求 (1) 第2章课程设计内容 (3) 2.1系统分析与I/O分配 (3) 2.2系统电路图设计 (6) 2.3 软件程序设计 (7) 第3章课程设计的考核 (11) 3.1 课程设计的考核要求 (11) 3.2 课程性质与学分 (11) 参考文献 (12) 第1章课程设计目的与要求 1.1 课程设计目的 本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。 1.2 课程设计的实验环境 硬件要求能运行Windows 9.X操作系统的微机系统。三菱FX可编程控制器和仿真软件、电子元件一套、工具一套。 1.3 课程设计的预备知识 熟悉常用电子元件的使用；电路电子技术中的相关内容；电气控制；传感器与数据采集；可编程控制器原理与应用。
1.4 课程设计要求 1、使用三菱FX 系列PLC 为控制核心，选择电磁阀YV 、交流接触器KM 、热继电器FR 、按钮、水位检测开关SL 等作为外围控制器件，控制水泵启动和停止。满足水位控制要求。 具体任务：（1）进水控制。当水池水位低于低水位界时，SL4为ON ，电磁阀YV 打开进水；当水位高于水池高水位界时SL3为ON ；电磁阀YV 关闭。（2）报警显示。如果电磁阀打开4s 后，SL3不为ON ，表示没有进水，出现故障，此时系统关闭电磁阀，指示灯HL 按0.5s 亮灭周期闪烁。（3）抽水控制。当SL4为OFF 并且水塔水位低于水位界时， SL2为ON ，水泵M 启动运转，开始抽水；当水塔水位高于高水位界时，SL1为ON ，水泵M 停止运行，抽水完毕。 2、查阅相关资料，要完成系统分析以及PLC 和外接设备的选择；PLC 的I/O 接点分配；系统电路图；系统流程图；系统梯形图和指令表；完成程序的仿真和调试。 3、课程设计说明书(论文)要求 内容包括： （1） 设计使用的PLC 和外围器件选择与器件介绍。 （2） 分析控制要求，绘制系统电路图 （3） 确定输入输出设备以及接点分配。 （4） 画出程序流程图和梯形图。 （5） 指令表清单 第2章 课程设计内容 2.1系统分析与I/O 分配 2.1.1水塔水位的工作流程：
基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文) 基于PLC的水塔水位自动控制系统设计 摘要： 本论文设计了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的水塔水位自动控制系统。该系统通过PLC对水塔水位进行实时监测和控制，实现了水塔水位的稳定控制和节约水资源的目标。本论文详细介绍了系统的硬件组成、软件设计和系统调试，为读者提供了一种实用的水塔水位自动控制方案。 一、引言 水塔是城市供水中重要的基础设施之一，它起到了调节和储存水的作用。传统的水塔水位控制主要依靠人工操作，存在着很多问题，如操作不及时、水资源浪费等。因此，设计一种基于PLC的水塔水位自动控制系统，可以提高水塔的运行效率和水资源利用率。 二、系统需求分析 本系统需要实现以下功能： 1.实时监测水塔水位； 2.根据水位自动控制水泵的启停； 3.实现水塔水位的自动调节； 4.防止水泵过载和干运转等异常情况； 5.实现远程监控和管理。 三、系统设计
1.硬件组成 2.本系统主要由PLC、水位传感器、水泵、电动阀门、通信 模块等组成。其中，PLC作为核心控制单元，负责数据处理和控制输出；水位传感器监测水塔水位；水泵和电动阀门负责水流的控制；通信模块实现数据传输和远程监控。 3.软件设计 4.本系统的软件设计主要包括PLC程序设计和上位机监控软 件设计。PLC程序主要实现数据采集、逻辑控制和水泵启停等功能；上位机监控软件则通过组态软件实现数据的实时显示、参数设置和远程控制等功能。 5.系统调试 6.在系统调试过程中，我们进行了硬件和软件的测试，验证 了系统的稳定性和可靠性。同时，我们还对系统的节能效果进行了评估，结果表明本系统可以有效地节约水资源。 7.系统功能完善与优化 8.针对实际应用中出现的问题和不足，我们提出了相应的改 进措施：首先，增加了水泵的故障检测功能，提高了系统的安全性；其次，优化了控制算法，提高了水塔水位的控制精度；最后，完善了上位机监控软件的功能，提高了系统的可操作性。 9.经济效益分析 10.本系统的应用带来了显著的经济效益。首先，由于实现
电气工程学院 令狐采学 设计题目：水塔水位PLC自动控制系统系别： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：
电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计
摘要 目前，年夜量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此，很多单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初，年夜多用人工进行控制，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，给用户造成便利。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修改，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，给维修带来很年夜的麻烦。因此为更好的包管供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制办法已难以满足现在的要求。 本文采取的是三菱FXZN型PLC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阐发。主要实现办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，来控制水泵机电的举措，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会收回危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动。 关键词：水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器
目录 摘要I 目录II 第一章绪论1 1.1本课题的选题布景与意义1 1.2可编程逻辑控制器简述1 第二章水塔水位控制系统硬件设计2 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基来源根基理2 2.2水塔水位控制系统要求3 2.3水塔水位控制系统主电路设计4 2.4 系统硬件元器件选择5 2.5 I/O口的分派及PLC外围接线7 第三章水塔水位系统的PLC软件设计12 3.1 水位控制系统的流程图12 3.2 PLC 控制梯形图13 3.3 水位控制系统的具体工作过程19 第四章总结20 参考文献21
PLC水塔水位控制及应用系统设计 一、引言 随着工业自动化技术的不断发展和完善，PLC技术被广泛应用于自动化控制系 统中。在工业生产中，水是必不可少的生产资源之一，因此水的控制和管理也变得越来越重要。水塔是常见的水控制设备之一，在水塔的水位控制方面，PLC技术也可以起到重要作用。本文将介绍PLC水塔水位控制及应用系统的设计，以期提高 工业生产效率和水资源的利用效率。 二、PLC水塔水位控制原理 水塔是存放水的设备，水位高低直接影响着水压和水量。水位控制便是管理水 塔水位的重要手段。传统的水塔水位控制方法是使用浮球开关控制水泵开关，但是这种方法不仅容易损坏浮球开关，而且无法进行准确控制。而PLC水塔水位控制 则是使用PLC控制器接收水位变化信号，通过程序逻辑控制水泵的开关，实现精 确控制水位高低。 在PLC水塔水位控制方案中，首先需要设置两个探测水位的传感器，一个位于最低水位处，另一个位于最高水位处。当水位低于最低水位传感器时，PLC控制器就会控制水泵开启，控制水塔往里面注水，直到水位达到最高水位传感器的位置停止。当水位超过最高水位传感器时，PLC控制器也会控制水泵关闭，以免水库溢出。 三、PLC水塔水位控制及应用系统设计流程 1.确定水塔的高度和水位传感器的位置 PLC水塔水位控制方案的第一步就是衡量水塔的高度，然后计算出所需的水位 传感器位置。传感器应该放置在两个不同位置，一个位置在低水位线下，并且另一个位置在高水位线上。 2.使用传感器读取水位数据 第二个步骤是将两个水位传感器连接到PLC控制器上。PLC控制器可以轻松地读取传感器数据并使用该数据来管理塔内的水位。 3.使PLC控制器完成水位控制逻辑 最后一步是为PLC控制器创建程序逻辑以控制水泵的开关。该逻辑必须能够读取传感器数据，检测水位是否过高或过低，然后在需要时打开或关闭水泵。
《PLC》水塔水位的模拟控制实验 一、实验目的 1.学会用PLC构成水塔水位的自动控制系统 2.熟练掌握PLC编程软件的编程方法和应用 二、实验设备 三、面板图 1
四、控制要求 当水池水位低于水池低水位界（SB4为ON表示），阀L2打开进水（L2为ON）定时器开始定时，4秒后，如果SB4还不为OFF，那么阀L2指示灯闪烁，表示阀L2没有进水，出现故障，SB3为ON后，阀L2关闭（L2为OFF）。当SB4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时SB2为ON，电机L1运转抽水。当水塔水位高于水塔水位界时电机L1停止。 五、端口分配表 2
六、操作步骤 1、按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实验模块之间的接线，将PLC的DI 输入端中的1M、2M公共端接到公共端的M端，将PLC的DO输出端中的1L、2L、3L公共端接到公共端的L+端,实验挂箱的COM端接到公共端的M端。+24V接到公共端的L+端，认真检查，确保正确无误。 2、打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。 3、按下按钮SB4为ON后，阀L2打开进水（L2为ON）。定时器开始定时，4秒后，如果SB4还不为OFF，那么阀L2指示灯闪烁，表示阀L2没有进水，出现故障。 4、按下按钮SB3为ON后，阀L2关闭（L2为OFF）。 5、松开按钮SB4（SB4为OFF)时，按下SB2（SB2为ON）即水塔水位低于水塔低水位界时，电机L1运转抽水。 6、按下按钮L1电机L1停止。 七、实验总结 1.了解并掌握水塔水位模拟控制的的工作原理。 2.能熟练运用编制和调试PLC程序的方法 3
水塔水位的PLC控制设计 院系名称：机电学院 班级：机自074 学号：4416 指导教师：靳继勇 姓名：石亚罕 日期：2010 年9 月16 一、目录 一、目录 (1) 二、前言 (2) 三、设计任务书 (3) 四、控制方案的选择 (4) 六、硬件的选择 (5) （1）肯定Plc的cpu的型号 (5)
（2）液位传感器的选用 (5) 7、信号指示的设计 (5) 八、采用顺序启动 (5) 五、输入输出的分派 (5) 六、PLC接线图 (7) 七、主线路原理图 (8) 八、控制电路 (9) 九、操作面板 (10) 十、系统操作说明 (10) 十一、系统的调试说明和注意事项 (11) 10、调试说明 (11) 1一、 ............................................................................................... 注意事项11 十二、参考书目 (11) 十三、附录1：系统梯形图 (12) 十四、附录2：主程序 (16) 十五、课设小结 (26) 二、前言 在工业控制进程中, 继电接触器控制系统因其没有运算、处置、通信等功能, 而不能完成复杂的控制方式, 20 世纪60 年代PLC 控制系统应运而生, 它综合了运算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技, 是现今工业自动控制的标准设备之一; 20 世纪70年代以后, 又接踵出现了集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS, 此刻和此后很长一段时刻内三种控制方式将并存。 可编程序控制器( P rogrammab le LogicCon t ro ller 简称PLC) 是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统, 它将运算机技术、自动控制技术和通信技术融为一体, 成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备, 具有靠得住性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多长处。随着技术的进步, 其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制进展为复杂的持续控制和进程控制, 成为自动化领域的三大技术支柱(PLC、机械人、CADö CAM ) 之一。其主要应用的技术领域有: 顺序控制、进程控制、位置控制、生产进程的监控和管理、结合网络技术等。下面按照IO 点数简要介绍PLC 的应用领域。 课程设计在整个教学进程中，是一个超级重要的实践性教学环节。通过机电传动控制课程的学习，在掌握了机电传动控制技术的大体工作原理和方式后，为使学生更进一步加深对机电传动控制技术应用特点理解和提高应用技术水平，结合生产工艺和机械设备的要求，通过课程设计教学环节进行初步的工程训练。
摘要 设计安装一台控制水塔的供电泵电动机的控制电路，使水塔水位保持在规定范围内。使其能自动控制在规定水位线内，并且可通过PLC进行自动控制。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好,具有结构简单，使用寿命长，可靠性高，操作维修方便，经济实用的优点是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。 安装于水塔上的传感器将水塔的水位转化成1-5伏的电信号；电信号到达PLC将控制控制水泵的开关。水箱水位自动控制系统由PLC !核心控制部件高低位水箱的水位检测电路高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电路PLC 控制启停及切换。 水塔水位控制系统采用交流电压检测水位,在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位S2时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位S4时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位S2时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位S1时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。 因此需要变频供水，恒压供水, 从而实现自动控制。
目录 一概述 (1) 二水塔供水自动控制系统方案设计 (2) 设计方案 (2) 三水塔水位自动控制系统设计 (2) 1水泵电动机控制电路的设计 (2) 2水位传感器的选择 (4) 四水位自动控制系统的组成 (6) 1、系统构成及其控制要求 (6) 2系统框图 (7) 五 PLC的设计 (8) 1可编程序控制器(PLC)简介 (8) 2PLC工作原理 (8) 3PLC的编程语言--梯形图 (9) 4SYSMAC-C系列P型机概述 (11) 5水塔水位自动控制系统的软件设计 (12) 六结束语（系统总结分析） (17) 1系统的优点 (17) 2结束语 (17) 参考文献 (19) 致谢 (20)
水塔水位自动控制系统 一．试验目的： 了解如何用PLC构成水塔水位自动控制系统，对自动控制有一定了解。 二．试验设备： 台式PLC试验设备一台。 水塔水位自动控制系统试验模板一块。 连接导线一套。 三．试验内容： 1．模板上各灯代表的意义 S1: 水塔水位上限 S1: 水塔水位下限 S1: 水槽水位上限 S1: 水槽水位下限 M: 抽水泵 Y: 补水泵 2．原理 按下启动按钮，当水槽水位低于下限，补水阀答开。高于上限时，补水阀关闭，同时，当水塔水位低于下限时，并且水槽水位 高于下限时，抽水泵打开，当水塔水位高于上限时，抽水泵关闭。四．参考程序及说明 1．.硬件连线 （１）输入COM端和电源０Ｖ连接（INcom――电源０V） 输入端和水塔水位自动控制系统试验模板输入端连接（IN I1-S1, IN I2-S2, IN I3-S3, IN I4-S4) （２）输出COM端串联连接和电源２４Ｖ连接（COM０－COM１－COM２－COM３－COM４－COM５－COM６－COM７－COM ８－电源２４Ｖ） 输出端（OUT端）和水塔水位自动控制系统试验模板输入端相连（OUT O1－Y，OUT O2－M，） （３）交通信号灯控制模板０Ｖ接电源０Ｖ，交通信号灯控制模板＋２４Ｖ接电源＋２４Ｖ. 2．Ｉ／Ｏ分配： 输入 调试单元模型ＰＬＣ内部说明 I000 000ＣＨ00启动按钮 I001 S1 000ＣＨ01 水塔水位上限 I002 S2 000ＣＨ02 水塔水位下限 I003 S3 000ＣＨ03 水槽水位上限 I004 S4 000ＣＨ04 水槽水位下限
输出 调试单元ＰＬＣ内部说明 Ｏ001 010CH01 Y Ｏ002 010CH02 M 3．.程序说明 S2.S4: 水位高于最下限时灯亮。 S1.S3 水位高于最高限时灯亮 当启动按钮(IN I0)打开，若水槽水位低于水位下限时(即S3,S4灭)时，补水阀（Y）抽水（即Y灯亮）。若水槽水位高于水位上限时（即S3亮），补水阀（Y）关闭，停止抽水（即Y灯灭）。同时，当水塔水位低于水位下限时，并且水槽水位高于水位下限时(即S1,S2灭，S4亮) 时,抽水泵(M) 抽水(即M 灯亮)。当水塔水位高于水位上限时(即S1亮) 时，抽水泵(M)关闭，停止抽水（即M灯灭）。 若水塔水位低于水位下限，水槽水位低于水槽水位下限时(即S1,S2灭，S4灭),抽水泵（M）不抽水（即M灯灭）。 4.按图所示的梯形图输入程序。 5.调试并运行程序
水塔水位控制系统PLC设计 1、水塔水位控制系统PLC硬件设计 1.1、水塔水位控制系统设计规定 水塔水位控制装置如图1-1所示 S1---表达水塔的水位上限， S2---表达水塔的水位下限， S3---表达水池水位上限， 图1-1 水塔水位控制装置 水塔水位的工作方式： 当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为ON，水阀Y打开（Y为ON），开始往水池里注水，定期器开始定期，4秒以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时（S4还不为OFF），则系统发出报警（阀Y指示灯闪烁），表达阀Y 没有进水，出现故障；若系统正常，此时水池下限液位开关S4为OFF,表达水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S3为ON，阀Y关闭（Y为OFF）。 当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为ON），电机M开始工作，向水塔供水，当S2为OFF时，表达水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF ），
电机M停止。（注：当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动） 1.2 水塔水位控制系统主电路 水塔水位控制系统主电路如图1-2所示： L1L2L3 SQ FU KM FR M 3~ 图1-2 水塔水位控制系统主电路 1.3、I/O接口分派 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分派如表1-1所示。 表1-1 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分派表 1.4、水塔水位控制系统的I/O接线图
这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制规定，它有5个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分派，水塔水位控制系统的I/O 接线图如图1-3所示。 KM SB 传感器传感器传感器传感器 图1-3 水塔水位控制系统的I/O 接线图 2、水塔水位控制系统PLC 软件设计 2.1 程序流程图 水塔水位控制系统的PLC 控制流程图，根据设计规定，控制流程图如图2-1所示。
电气控制技术课程设计 设计题目：大型水塔自动给水系统 专业班级：电气工程及其自动化1101 姓名：王锦超 学号：9311110117 指导教师：佳程辉 日期：2014年9月1日-12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。 本文采用的是三菱FXZN型PLC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、三菱FX2N、水泵、传感器
目录 摘要 ...................................................................................................................... I 目录 .................................................................................................................... III 第一章绪论 . (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔自动给水系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔自动给水系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (7) 第三章水塔自动给水系统的PLC软件设计 (11) 3.1 自动给水系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 自动给水系统的具体工作过程 (18) 第四章总结 (19) 参考文献 (20)