编号：020839
欧阳光明（2021.03.07）新乡学院
《可编程控制器应用技术》
课程设计
（本科）
题目：基于S7200PLC水塔水位控制系（部）院：物理与电子工程学院
专业：电子信息科学与技术二班
姓名：刘倩倩
指导老师：片春媛
完成日期：1月6日
目录
摘要4
第一章绪论4
1.1 PLC的成长4
1.2 PLC的基本结构5
1.3PLC特点5
1.4 PLC的工作原理6
第二章水塔水位系统PLC硬件设计8
2.1要求自力完成水塔水位控制PLC系统设计与调试。8
2.2水塔水位系统控制电路9
2.3输入/输出分派9
2.3.1 列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分派表10
第三章水塔水位控制系统PLC软件设计11
3.1法度流程图11
3.2梯形图及语句表12
3.3外部接线图模拟仿真结果14
3.4模拟仿真结果 (18)
第四章设计总结20
参考文献21
附件：成果评定表
[摘要]在工农业生产过程中，经常需要对水位进行丈量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比方水塔、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办法，如机械控
制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采取PLC进行主控制，在水箱上装置一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地丈量水位的变更，把丈量到的水位变更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，使水位坚持在适当的位置。
[关键词]水位控制、西门子S7200
第一章绪论
1.1PLC的成长
虽然PLC问世时间不长，可是随着微处理器的呈现，年夜规模，超年夜规模集成电路技术的迅速成长和数据通讯技术的不竭进步，PLC也迅速成长，其成长过程年夜致可分为三各阶段：早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这是的PLC几多由电继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、按时等。它在硬件上以计算机的形式呈现，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取别离元件和中小规模集成电路，存储器采取磁芯存储器。另外还采纳了一些办法，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上采取广年夜电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方法—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其
优点包含简单易懂，便于装置，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，微处理器的呈现使PLC产生了巨年夜的变更。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采取微处理器作为PLC的中央处理单位（CPU）。
这样，使PLC的功能年夜年夜增强。在软件方面，除坚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，除坚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。并扩年夜了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定命量的数据寄存器，使PLC的应用规模得以扩年夜。
进入八十年代中、后期，由于插年夜规模集成电路技术的迅速成长，微处理器的市场价格年夜幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采取的微处理器的层次普遍提高。并且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商纷繁开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬功能产生了巨年夜变更。
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，、中央处理单位(CPU)，如下图所示。
1.3 PLC特点
(一) 高可靠性
1. 所有的I/O 接口电路均采取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. 各输入端均采取RC 滤波器其滤波时间常数一般为10~20ms.
3. 各模块均采取屏蔽办法以避免辐射干扰
4. 采取性能优良的开关电源
5. 对采取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产生异常情况CPU 立即采取有效办法以避免故障扩年夜
7. 年夜型PLC 还可以采取由双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针对不合的工业现场信号如：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纵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) 采取模块化结构
为了适应各种工业控制需要除单位式的小型PLC 以外，绝年夜大都PLC 均采取模块化结构，PLC 的各个部件包含CPU 电源I/O 等均采取模块化设计，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的编程年夜多采取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) 装置简单维修便利
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，由于采取模块化结构，因此一旦某模块产生故障用户可以通过更换模块的办法使系统迅速恢复运行。
1.4 PLC的工作原理
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方法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位内。输入采样结束后，转入用户法度执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状
态和数据产生变更，I/O映象区中的相应单位的状态和数据也不会修改。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须年夜于一个扫描周期，才干包管在任何情况下，该输入均能被读入。
（2）用户法度执行阶段
在用户法度执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户法度(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。即，在用户法度执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会产生变更，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能产生变更，并且排在上面的梯形图，其法度执行结果会对排在下面的但凡用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才干对排在上面的法度起作用。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户法度结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU依照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。
第二章水塔水位系统PLC硬件设计
水塔水位控制装置图
2.1要求自力完成水塔水位控制PLC系统设计与调试。
坚持水池的水位在S3—S4之间，当水池水位低于下限液位开关S3，此时S3为ON，水阀掀开，开始往水池里注水，当1S以后，此时水池下限液位开关S3为OFF，暗示水位高于下限水位。当页面高于上限水位S4时，则S4为ON，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位开关S2时，则水塔下限液位开关S2为ON，则驱念头电M开始工作，向水塔供水。当S2为OFF时，暗示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开关S1时，则S1为ON，机电M停止抽水。当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，机电M不克不及启动。
2.2水塔水位系控制电路
2.3 输入/输出分派
这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有6个开
关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有14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。
2.3.1 列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分派表
第三章水塔水位控制系统PLC软件设计3.1法度流程图
水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求控制流程图如下：
3.2 梯形图及语句表
3.3 外部接线图
3.4 模拟仿真结果
第四章设计总结
在新乡学院学的所有课程的我，要用我所学的知识作出一个设计，给与我所学知识一个肯定。
我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。在此时对以前学习的知识的挑战与突破。在对这个设计的资料搜索进行自力搜索时，对办公软件的应用有了进一步的提高。同时在对搜集的资料进行整核，结合所学理论知识，以及实际应用操纵的情况下，提高了实际操纵和自力解决问题的能力。
通过这次设计实践。让我更熟练的掌握了PLC软件的简单编程办法，对PLC的工作原理和使用办法也有了更深刻的理解。在理论的运用中，也提高了我的工程素质。刚开始学习PLC软件时，由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的法度运用到梯形图编辑时，问题呈现了，在实验台进行实验室结果其实不克不及正常显现。这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏入手能力而造成的结果，最后通过老师的纠正和自己的实际操
纵，终于把正确的结果做了出来，同样也看清了自己的缺乏之处。
设计过程中获得老师的意见和同学的讨论。再加上上网搜集到的资料，我也明白了不是每个问题都能自己解决的，只有通过自己努力以及他人的帮忙才干把工作做得更好，古人云：三人行必有我师。所以说学习要善于向他人请教，学思结合。
如今课程设计是做完了，这使我有一种成绩感，可是我的学习之路还没有完，是这次设计让我明白了人这一辈子不克不及仅仅局限于那一点点满足感，要放眼望去，通过去介入各种实践，提升自己的入手能力，创作创造属于自己的未来。
参考文献
[1]何献忠.《可编程控制器应用技术》（西门子S7200系列）（第2版）.清华年夜学出版社
[2]廖常初．《PLC基础及应用》．北京机械工业出版社，
[3]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，
[4钟肇新、范建东. 《可编程控制器原理及应用（第三版）》. 广州：华南理工年夜学出版社，
[5]汪志峰,《可编程控制器原理及应用》.西安.电子科技年夜学出版社，