基于PLC控制系统构建的水塔水位控制系统

PLC控制水塔液位及温度控制程序设计
一：设计目的：
1、用PLC构成水塔液位和温度的自动控制系统。

2、了解PLC在实际生活中的应用。

二：控制要求：
（1）闭合水池低液位开关，驱动电磁阀打开，开始进水同时进行加热和搅拌，使水受热均匀，当水位到达水池高液位时，停止加水，但还可以加热，直到加热到温度为20度到30度之间为止，同时驱动蜂鸣器发出声音提醒。

（2）在蜂鸣器提醒的期间可以打开水塔低液位开关，启动抽水电机向水塔抽水并同时停止加热和搅拌。

直到到达水塔的高液位停止抽水。

三：设计参考：
1、输入：
2、输出：
X1 水塔高液位控制开关S1 Y0 电磁阀
X2 水塔低液位控制开关S2 Y1 抽水电动机
X3 水池高液位控制开关S3 Y2 加热器
X4 水池低液位控制开关S4 Y3 搅拌器
C5 温度传感器S5 Y4 蜂鸣器
四：设计流程图为：
五：水塔控制示意图：
六：硬件连接图如下：
七：由以上的分析可得梯形图如下：
八：从上梯形图可以看出，闭合X4后，一直进行加水并加热，直到水池充满，当热量到达20到30度之间蜂鸣器开始提醒，这之间可以打开水塔的低液位的开关，此时抽水机工作，关闭加热和搅拌，直到到达水塔高液位，整个系统停止工作。

任务书开题报告书（表1）基于PLC控制系统控制的水塔水位[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。

本水塔水位控制系统采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动调节控制系统。

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] 高集成度通信组网水塔水位 PLCBased on PLC control system control towers water levelAbstract：With technological development, both in daily life, or the industrial and agricultural development, plc have wide application. PLC general features: strong anti-jamming capability, high reliability, programming is simple and convenient, easy operation and maintenance convenience, design, construction, commissioning period is short, easy to realize the electromechanical integration. PLC general development trend is: high function, high speed, high level of integration, large capacity, small volume, low cost, communication networking capability is strong. This water tower water level control system adopts PLC as control core, with open and full stop functions，this is a kind of PLC automatic adjustment of the control system. Application of this control system can significantly improve the work efficiency and reduces labor intensity.Key words：The high level of Integration communication networking towers Water level PLC目录第1章绪论......................................................................................................... - 1 -1.1 可编程控制器........................................................................................... - 1 -1.2 可编程控制器使用前景........................................................................... - 2 -1.3 PLC的发展 .............................................................................................. - 3 -1.4 PLC的基本结构 ...................................................................................... - 4 -1.5 PLC的控制原理 ...................................................................................... - 9 -1.6 PLC的特点 ............................................................................................ - 10 - 第2章水塔水位控制系统PLC硬件设计 ....................................................... - 13 -2.1 水塔水位控制系统设计要求................................................................. - 13 -2.2 水塔水位控制系统主电路..................................................................... - 13 -2.3 I/O接口分配 ........................................................................................ - 14 -2.3.1 列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表。

基于PLC的水塔水位控制系统设计1控制要求1)因为电动机的功率较大，为减少启动电流，电动机采用定子串电阻降压启动，每2机组开启时间间隔5s。

2)为防止一台电动机因长期闲置而产生锈蚀，备用电动机(如未设置系统默认为5号)可通过预设开关随意的设置。

3)每台电机设置手动和制动两种方式控制，在自动控制状态时，不论设置哪一台电动机作为备用，其余四台都要按顺序启动。

4)在自动控制状态下，如果由于故障某台电动机组停止，而水塔水位又为到达高水位时，备用电动机组自动降压启动；同时对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机警报信号，提请维护人员及时排除故障。

当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运转。

当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。

5)每台电动机都有运行状态指示灯(运行，备用和警报)。

6)液位传感器要有状态指示灯。

2 编程元件的地址分配表水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表如下表。

表1 I/O地址分配表3水塔水位控制系统的PLC外部接线如图1所示。

图1 PLC控制外部接线图4水塔水位系统控制程序4.1程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求，如图2所示。

图2 水塔水位控制系统流程图4.2梯形图程序水塔水位控制系统的梯形图程序见附录。

5系统运行调试及S7-PLCSIM仿真当电机均为自动运行模式，电机1为备用电机且无故障电机时，输入低液位传感器信号则电机2、3、4、5依次起动，每两个机组开启时间相隔5s。

低液位传感器指示灯灯亮。

具体仿真运行如图3所示。

图3电机无故障时自动起动仿真图当电机1故障，电机2为手动模式，电机3备用时，输入低液位信号电机3、4、5依次自动起动，按下电机2的手动开按钮时，电机2起动。

具体仿真运行如图4所示。

图4 有电机故障时运行仿真图当输入高液位信号时，所有电机停止，高液位指示灯变亮。

具体的仿真运行如图5所示。

PLC控制的水塔液位控制系统摘要本文主要是对一水塔液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PLC控制、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。

作为单容水塔液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法，控制核心为S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，传感器为扩散硅式压力传感器，调节阀为电动调节阀。

选用以上的器件设备、控制方案和算法等，是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。

在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。

由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。

因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。

可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。

PID控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。

AbstractThis paper is mainly the design process of a water tower level control system, relates to the dynamic control, liquid level control system modeling, PLC control,PID algorithm, the sensor and the control valve and a series of knowledge. As a single capacity water tower level control system, the model is a one order inertialfunction, control method using the PID algorithm, the control core is S7-200series CPU222 and A/D, D/A conversion module, sensor for diffusion siliconpressure sensor, control valve for the electric control valve. Choose abovedevices, control scheme and algorithm, is in order to maximize meet systemsuch as control precision, time and quantity of regulation and control the quality requirements. In people's daily life and industrial production and other fieldsoften relates to the control problems of liquid level and flow, such as residents living water supply, beverage, food processing, solution filter, chemical production and many other industries in the production process, typically requires the use of a liquid storage tank, storage liquid pool in the the need to maintain the appropriate height, neither too overflow caused by waste, also cannot too little and cannot meet thedemand of. Because of the influence ofproperty and the control mechanism of the liquid itself friction, noise, control with a certain pure lag and lag characteristics of capacity, process level is risingslowly,non-linear. The accuracy and reliability of control scheme so liquid level control device is the key to influence the performance of the whole system, sothe liquid level height is an important parameter in the process of industrial control, especially in the dynamic condition, adopting suitable methods for detection, control of the liquid level, can get good effect. Programmable logic controller (PLC) is a member of the family computer, is designed for industrial control applications in manufacturing, is mainly used to replace relay logic control to achieve. PID control (proportional, integral and differential control) is currently the most used control method.（二）目的与意义可编程控制器PLC因为抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，设计、施工、调试、的周期短，体积小，维护操作方便，易于实现网络化，可实现三电一体化等优势已经成为应用面最广，最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。