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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。
四、PLC水塔水位控制及应用系统的优点PLC水塔水位控制系统与传统控制系统的比较如下：1. 精确性和可靠性与传统开关相比，PLC水塔水位控制系统更加精确，能够做到滴水不漏。
水塔水位控制毕业设计水塔水位控制毕业设计水塔是城市供水系统中重要的设备之一，其主要功能是储存和供应清洁饮用水。
水塔水位的控制是保证供水系统正常运行的关键环节。
在本文中，将探讨水塔水位控制的毕业设计方案。
1. 设计背景随着城市人口的增加和用水需求的不断增长，水塔的水位控制变得尤为重要。
传统的水位控制方法主要依靠人工操作，存在人为疏忽和效率低下的问题。
因此，设计一个自动化的水塔水位控制系统势在必行。
2. 设计目标本设计的目标是实现水塔水位的自动控制，确保水位在安全范围内波动，避免水位过高或过低的情况发生。
同时，设计要具备稳定性、可靠性和高效性，能够适应不同规模的水塔。
3. 设计原理本设计采用传感器、控制器和执行器等组件构建水位控制系统。
传感器负责测量水位，将水位信号传送给控制器；控制器根据设定的水位范围，判断是否需要启动或停止水泵；执行器控制水泵的启停，以实现水位的自动调节。
4. 系统组成4.1 传感器传感器是水位控制系统的重要组成部分，常用的传感器有浮球式、超声波式和压力式等。
浮球式传感器通过浮球的上下浮动来感知水位变化，超声波式传感器则利用超声波的反射原理测量水位，压力式传感器则通过测量水压来间接判断水位。
根据实际需求选择合适的传感器。
4.2 控制器控制器是水位控制系统的核心部件，负责接收传感器信号并进行处理。
控制器需要具备高精度、高稳定性和高可靠性，能够实时监测水位变化，并根据预设的水位范围做出相应的控制决策。
4.3 执行器执行器是控制器的输出部分，负责根据控制器的指令控制水泵的启停。
水泵的启停需要根据水位的高低来决定，当水位过低时启动水泵，当水位过高时停止水泵。
5. 系统设计在系统设计中，需要考虑传感器的安装位置、控制器的算法设计和执行器的控制方式。
传感器应安装在水塔内部，以便准确测量水位。
控制器的算法设计可以采用PID控制或模糊控制等方法，以实现对水位的精确控制。
执行器可以采用继电器或可编程逻辑控制器等方式，实现对水泵的启停控制。
摘要水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器，还有一个直接接上5V的传感器。
当水塔上限位和下限位传感器电位为0时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时，电机停转。
当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时，电机停转并报警。
水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。
同时设有LED 灯和蜂鸣器，报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。
水塔水位控制器系统有四种状态，分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。
各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。
关键词：水位传感器电机控制光耦合器C语言编程一、课程设计的目的计算机控制系统课程设计是《计算机控制系统》课程与实验结束后的一门综合性实践课。
所选题目《水塔水位控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。
通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的计算机控制应用系统的设计能力。
1．培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的技能；2．训练并提高学生在理论计算、结构设计、运用标准与规范、应用计算机等方面的基本能力；3．培养学生查阅文献、分析资料和撰写论文的基本功。
二、水塔水位控制系统的原理1、功能要求1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。
2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。
3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。
4）供水系统出现故障时，自动报警。
2、基本原理图1 水塔水位检测原理图水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。
B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。
在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。
目录第1章概述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 设计要求及意义 (3)第2章系统方案的设计 (4)2.1 总体设计方案 (4)2.2 系统组成 (6)第3章硬件设计 (6)3.1 单片机的简要介绍 (6)3.2 水位检测电路 (8)3.3 水质检测电路 (9)第4章软件设计 (10)4.1 水位控制程序 (10)4.2 水质检测程序 (12)第5章系统调试及说明 (15)5.1 软件调试 (15)5.2 硬件调试 (19)5.3 使用说明和注意事项 (20)第6章总结 (21)第7章致谢 (22)第8章参考文献 (23)第9章附录 (24)9.1 源程序清单 (24)9.2 总电路原理图 (29)第1章概述1.1 背景介绍随着科学技术的发展, 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统, 智能仪器和家用电器中得到广泛使用。
在实时检测和自动控制的单片机使用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。
水塔水位控制系统的基本要求是能够在无人监控的情况下自动进行工作, 在水塔中的水位到达水位下限时自动启动电机, 给水塔供水；在水塔水位达到水位上限的时候自动关闭电机, 停止供水。
并能在供水系统出现异常的时候能够发出警报, 以及时排除故障, 随时保证水塔的对外的正常供水作用。
水塔是在日常生活和工业使用中经常见到的蓄水装置, 通过对其水位的控制对外供水以满足需要, 其水位控制具有普遍性。
不论社会经济如何飞速, 水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。
一旦断了水, 轻则给人民生活带来极大的不便, 重则可能造成严重的生产事故及损失, 从而对供水系统提出了更高的要求, 满足及时、准确、安全充足的供水。
如果仍然使用人工方式, 劳动强度大, 工作效率低, 安全性难以保障, 由此必须进行自动化控制系统的改造。
从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。
该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。
水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。
系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。
水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。
水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。
2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。
3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。
4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。
水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。
1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。
2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。
3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。
4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。
五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。
2.安装及调试水压变送器。
3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。
4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。
5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。
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。
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要求水塔水位控制装置如图1-1所示图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，定时器开始定时，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），表示阀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,表示水位高于下限水位。
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：M 3~L1L2L3SQFUKMFRS1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上限， S4---表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y 为水阀。
图1-2 水塔水位控制系统主电路1.3、I/O 接口分配水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配如表1-1所示。
表1-1 水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配表符号地址 绝对地址 数据类型 说明 1 S1 I0.1 BOOL 水塔上限水位 2 S2 I0.2 BOOL 水塔下限水位 3 S3 I0.3 BOOL 水池上限水位 4 S4 I0.4 BOOL 水池下限水位 5 START I0.0 BOOL 控制开关 6 Y Q0.1 BOOL 水阀 7 M1 Q0.2 BOOL 抽水电机 8 Q0.3 BOOL 水池下限指示灯 9 Q0.4 BOOL 水池上限指示灯 10 Q0.5 BOOL 水塔下限指示灯 11 Q0.6 BOOL 水塔上限指示灯 12 Q0.7 BOOL 报警指示灯 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，没有特殊的控制要求，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。
目录毕业论文（设计）任务书 ...................................................................................... - 1 -开题报告 .................................................................................................................. - 1 -摘要................................................................................................................... - 3 -关键词 ...................................................................................................................... - 4 -引言 .. (1)第一章水塔水位系统方案 (2)1.1 系统方案论证 (2)1.2 水塔水位自动控制系统 (2)1.3水塔水位发展与应用 (3)第二章电路设计 (4)2.1电路原理 (4)2.2 系统原理框图 (4)2.3水泵电机主控图 (5)2.4电路的组成 (5)2.5工作原理 (6)2.6元件清单 (7)第三章水塔水位自动控制电路的结构 (8)3.1控制原理 (8)3.2系统结构 (8)结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)致谢 (12)毕业论文（设计）任务书开题报告一、研究的目的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。
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。
渤海石油职业学院课程设计题目水塔水位控制系统学生姓名袁雪年级2008专业电气自动化指导教师董瑞情课程设计任务书一、设计目的微机测控课程设计是在学完微机测控课程之后的实践教学环节。
该实践教学是软件设计的综合训练,包括问题分析,总体结构设计,程序设计基本技能和技巧。
使学生在设计中逐步提高程序设计能力,能根据实际问题的具体情况选择科学的工作方法。
二、设计班级 2008电气大三、设计题目水塔水位控制系统四、设计内容及要求：1、设计要求：用8051单片机设计一水塔水位控制系统，晶振采用12MHZ。
具体要求如下：由电动机带动水泵供水，单片机控制电动机以达到供水的目的。
供水时，当达到上限时，应该停驶电机和水泵工作，当达到下限时，应启动电动机和水泵工作。
是水位保持在上下限之间。
2、设计内容：（1）总体方案的设计（2）系统硬件电路的设计（3）系统程序的设计（包括流程图和源程序）五、课程设计报告要求：1、封面：写清题目、班级、姓名、指导教师。
2、目录3、正文：要求字迹工整，思路清晰4、课程设计的体会5、参考书目六、考核办法及成绩总成绩=模拟控制系统效果成绩+课程设计报告成绩目录摘要 (3)一、总体方案的确定 (4)1、引言 (4)2、工作原理 (5)二、系统硬件设计 (6)1、单片机的选择 (6)3、电路的设计 (9)三、系统软件 (10)3、程序流程图 (10)4、程序清单 (11)四、课程设计体会 (11)五、参考文献 (12)水塔水位控制系统袁雪[摘要]设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。
该系统能实现水位检测、、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。
介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序。
[关键词]单片机；水位检测；控制系统；仿真一、总体方案设计l 引言水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
水塔水位控制PLC系统设计摘要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：水塔水位控制、PLC、程序设计一、可编程控制器的产生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)也可称逻辑控制器(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。
为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。
继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。
对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。
但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。
电气控制课程设计专业：自动化班级：动1502姓名：许阳学号：201509426指导教师：姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院2018年7月6日水塔水位控制系统设计1 问题分析及解决方案液位低于最低水位时，低液位指示灯亮起，电动机开始按顺序间隔5s自起动，若有其一电机故障，则亮起该故障机器的故障指示灯并5号机代替故障机继续降压启动，接着按顺序启动；当达到指定水位则上液位灯亮起，所有电机停止运行。
有电源启动和关闭按钮，高液位、低液位按钮，电机启动按钮，熔断器按钮这些信号输入给plc，对应的有电源启动和关闭指示灯，高低液位指示灯，电机正常鼓掌运行指示灯，电机线圈由plc控制。
2 PLC选型及硬件配置图1硬件配置图3 分配I/O地址表表1 I/O地址分配表输入设备输出设备设备名称端口地址设备名称端口地址低液位开关I2.3 低液位指示灯Q5.3电机二手动开启按钮I0.3 电机二故障指示灯Q4.7电机二手动停止按钮I1.7 电机二降压启动继电器Q5.7电机启动按钮I0.7 电机二运行指示灯Q4.2电机三手动开启按钮I0.4 电机二正常运行继电器Q6.4电机三手动停止按钮I2.0 电机三故障指示灯Q5.0电机四手动开启按钮I0.5 电机三降压启动继电器Q6.0电机四手动停止按钮I2.1 电机三运行指示灯Q4.3电机五感应故障I1.5 电机三正常运行继电器Q6.5电机五手动开启按钮I0.6 电机四故障指示灯Q5.1电机五手动停止按钮I2.2 电机四降压启动继电器Q6.1电机一手动开启按钮I0.2 电机四运行指示灯Q4.4电机一手动停止按钮I1.6 电机四正常运行继电器Q6.6热继电器1 I1.0 电机五故障指示灯Q5.2热继电器2 I1.1 电机五降压启动继电器Q6.2热继电器3 I1.2 电机五运行指示灯Q4.5热继电器4 I1.3 电机五正常运行继电器Q6.7热继电器5 I1.4 电机一故障指示灯Q4.6停止按钮I0.1 电机一降压启动继电器Q5.6总启动按钮I0.0 电机一运行指示灯Q4.1启动指示灯Q4.04 主电路图及PLC外部接线图图2 主电路图PLC外部接线图见附录5 控制流程图及梯形图程序梯形图程序见附录6 程序调试假设此时为低液位，按下总启动按钮，对应低液位灯亮。
《电气控制及PLC》课程设计姓名：班级：学号：成绩：本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
一、工艺流程及分析 (2)二、设备选型 (5)三、输入输出端口分配 (5)四、输入输出硬件接线图 (5)五、程序设计 (5)六、总结 (8)一、工艺流程及分析1. 水塔水位控制系统：2. 水塔水位控制系统的工作方式当水池水位低于低水位界限时（S4为OFF时表示），报警灯2报警，阀门Y 打开给水池注水；10S后，如果S4继续保持OFF状态，表示阀门Y没有进水，出现了故障，报警灯2继续报警；如果S4为ON状态，表示水池水位开始升高，报警灯2解除。
当水塔水位低于低水位界限时（S2为OFF时表示），报警灯1报警，水泵M 开始从水池中抽水；10S后，如果S2继续保持OFF状态，表示水泵M没有抽水，出现了故障，报警灯1继续报警；如果S2为ON状态，表示水塔水位开始升高，报警灯1解除。
当水塔水位低于S2时，水泵M运行并开始抽水；直至水位到达高水位界限S1。
由于水塔要供水，所以水位会下降，当水塔水位介于S1和S2之间，不需要水泵M运行，避免水泵频繁启停。
当水塔水位再一次低于S2时，水泵M运行并开始抽水，直至水位到达高水位界限S1时，水泵M停止运行。
当水池水位低于S4时，阀门Y运行并开始放水；直至水位到达高水位界限S3。
由于水塔要抽水，所以水位会下降，当水塔水位介于S3和S4之间，不需要阀门Y打开，避免阀门频繁开关。
当水池水位再一次低于S4时，阀门Y打开并开始放水，直至水位到达高水位界限S3时，阀门Y关闭。
3.水塔供水情况分析经过对水塔水位控制系统的工作方式的综合分析，一次完整的水塔供水情况分为以下几种：(1). 水池水位低于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M关闭；(2). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M 关闭；(3). 水池水位高于S3，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M打开；(4). 水池水位高于S3，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开；(5). 水池水位高于S3，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M关闭；(6). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M 关闭；(7). 水池水位低于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y打开，水泵M关闭；(8). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M关闭;(9). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开。
目录一课题内容和设计要求 (1)1.1.课题内容 (1)1.2.设计要求 (2)1.3控制系统的总体方案说明 (2)二 PLC系统的硬件设计 (3)2.1PLC选型 (3)2.2I/O点数的估算 (3)2.3PLC的输入、输出及状态分配表 (3)2.4控制系统电气原理图 (4)三软件设计 (4)3.1水塔水位控制系统流程图 (4)3.2水塔水位控制系统顺序功能图 (4)3.3.水塔水位控制系统设计思路及梯形图 (6)四水塔水位控制系统调试说明 (12)五设计小结 (12)六参考资料 (13)一课题内容和设计要求1.1.课题内容现有一水塔水位控制系统，如图所示。
当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀门Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么指示灯1以2HZ闪烁，表示阀门Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀门Y关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位地于水塔低水位界时S2为ON，水泵电动机M运转抽水，若水泵电动机M运行5S后，水塔低水位界S2不为OFF，说明水泵电动机M没有抽水，出现故障，指示灯1以1HZ闪烁。
当水塔水位高于水塔高水位界时水泵电动机M停止。
利用PLC构成水塔水位自动控制系统，保证水池和水塔不断水图1 水塔水位控制系统示意图1.2.设计要求（1）有三种不同工作流程可供选择：定时流程，实际水位控制流程，手动操作流程。
（2）三种工作流程，如表所示。
当按下停止按钮时，整个系统停止工作，按下启动按钮，则系统继续工作。
1.3控制系统的总体方案说明（1）水塔水位控制系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。
（2）水塔与水池中的水位检测开关，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑腐蚀性。
（3）水泵电动机M采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。
（4）主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。
吉林建筑大学电气与计算机学院电气控制与PLC应用课程设计报告设计题目：水塔水位控制系统设计专业班级：建筑电气与智能化151学生姓名：卫界岑学号：201511679（20）指导教师：张立辉王亚娟设计时间：2017.7.3——2017.7.14目录1 引言 (1)1.1 课程设计目的与意义 (1)1.2 课程设计内容 (1)1.3 课程设计实现的目标 (1)2 系统总体方案设计 (2)3 系统硬件设计 (3)3.1 主电路的设计 (3)3.2 控制电路的设计 (4)3.2.1 PLC概述 (4)3.2.2 PLC选型 (6)3.2.3 PLC的I/O变量定义及分配表 (7)3.2.4 PLC的I/O接线图 (8)4 系统软件设计 (9)4.1 程序设计思路及流程图设计 (9)4.2 梯形图程序设计及分析 (11)6 系统调试及结果分析 (14)总结 (15)参考文献 (16)1 引言1.1 课程设计目的与意义《电气控制与PLC应用》课程设计是建筑电气与智能化专业一个重要的实践性教学环节。
通过课程设计使学生进一步巩固电气控制技术的基本知识；达到掌握电气控制系统的原理设计、工艺图纸设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，熟练地进行系统外围电路设计、编程等工作，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；撰写设计报告和编制技术资料的能力。
1.2 课程设计内容1．拟定控制系统设计的技术条件。
技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。
2．选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；3．设计电气原理图；4．选定PLC的型号；5．编制PLC的输入/ 输出端子接线图；6．根据系统设计的要求编写相应的PLC程序及人机界面等。
7．设计操作台、电气柜及非标准电器元件；8．撰写课程设计说明书。
根据具体任务，上述内容可适当调整。
1.3 课程设计实现的目标通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握电气控制电路和PLC电路得分析和设计的基本方法。
2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。
⑴学会自己分析、找出解决问题的方法。
⑵对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。
3.掌握绘制电气控制原理图和PLC梯形图的方法。
4.培养学生的实践能力。
5.电气图的绘制必须符合国家有关规定的标准。
通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
2 系统总体方案设计图1 水塔水位控制系统方案设计图1.保持水池的水位在S1——S2之间，当水池水位低于下限液位开关S1，此时S1为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当5S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关S1时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关S1为OFF，表示水位高于下限水位。
当液面高于上限水位S2时，则S2为ON，电磁阀关闭。
2.保持水塔的水位在S3——S4之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关S3时，则水塔下限液位开关S3为ON，则驱动电机M(水泵)开始工作，向水塔供水。
当S3为OFF 时，表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S4时，则S4为ON，电机M(水泵)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，电机M(水泵)不能启动。
图2 设计原理图3 系统硬件设计3.1 主电路的设计给排水工程中常使用三相异步电动机Y90L-4，功率为1.5KW。
水泵上的电动机一般是单向旋转，并有以下控制:在水塔水位检测系统中通过水位传感器检测实际水位的高度，当水位低于最低水位时，向PLC发出信息启动水泵，经过5S检测水塔水位是否提高，从而来控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向PLC发出控制信息，停止水泵工作。
水位闭环调节原理是：通过在水塔中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入PLC，执行程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。
图3 电机的主电路图3.2 控制电路的设计3.2.1 PLC概述最初研制生产的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。
2.1.1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，如图4所示。
第（n+1）第（n-1）（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映象区中的相应的单元内。
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存储区中对应的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，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发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是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能对排在其上面的程序起作用。
（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。
2.1.2 PLC的I/O响应时间为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离技术。
为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。
以上两个主要原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。
所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间，如图所示。
图5 PLC扫描周期示意图3.2.2 PLC选型此电动机选用EJ15-3型电动机。
其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流。
相关元件主要技术参数及原理如下：EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法；2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。
工作温度-15~40℃/湿度≤90%；3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。
具体应考虑的因素如下所述：（1）结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC，物料混合控制系统的设计选用整体式结构的PLC 能够达到要求。
（2）功能强、弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC，西门子公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM1。
（3）机型统一PLC的结构分为整体式和模块式两种。
整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。
但由于整体式结构的PLC功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。
一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。
一个大型企业选用PLC时，尽量要做到机型统一。
由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。
若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制相互通信，集中协调管理。
物料混合控制系统控制要求比较简单选择整体式结构的PLC。
（4）是否在线编程PLC的特点之一是使用灵活。
当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。
PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。
离线编程的PLC，其主机和编程器共用物料混合控制系统采用离线编程。
（5）PLC的环境适应性由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。
尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。
一般PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度工作温度0～55℃，最高为60℃储存温度 -40℃～＋85℃湿度相对湿度5%～95%(无凝结霜) 振动和冲击满足国际电工委员会标准电源交流200V，允许变化范围为-15%～＋15%，频率为47～53Hz 瞬间停电保持l0ms环境周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。
