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1、分类号 TP273 单位代码 11395 密 级 学 号 1505320109 学生毕业设计题 目基于PLC的水箱水位监控系统的设计作 者刘建坤院 (系)能源工程学院专 业电气工程及其自动化指导教师姬妍答辩日期2017年5月20日榆 林 学 院毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标
2、明。本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘要摘要随着社会的发展，人口的日益增多和人民生活水平的提高，对供水的稳定性提出越来越严苛的要求。以往采用传统的供水系统，不仅占地面积大，供水速度慢，可靠性差，接线也很复杂。当工业生产工艺发生改变时，控制电路就必须重新接线，系统缺乏灵活性、自动化程度低。当今的很多企业都采用可编程逻辑控制器代替传统的控制系统，来提高系统的自动化程度，为企业的生产效率提供了可靠的保障。本设计是基于PLC水箱水位监控系统设计，针对现在大部分水箱自动化程度低，控制过程也相对繁杂等诸多因素，本设计是采用西门子S7-200PLC
3、来对水箱水位监控系统进行控制的，通过液位变送器测得液位转化为电信号变送给PLC中，经过PLC的运算和PID调节把控制信号输出给电动调节阀后，电动调节阀控制阀门的开度来控制液位的恒压供水系统，在利用MCGS组态软件来进行液位控制的实时监控。得到了一个自动化程度较高并且可以通过MCGS组态界面就能简单快捷并灵活多变的控制液位的设计。关键词：水箱液位；PLC；MCGSDesign of Water Level Monitoring System Based on PLC Water TankABSTRACTThe increasing social progress, the increasing
4、population and the improvement of peoples quality of life, the stability of the water supply more stringent requirements. Past water supply system, not only a large volume, and water supply efficiency is slow, wiring is also very complicated. When the industrial production process changes, it must b
5、e wired, lack of flexibility, low degree of automation. Many of todays enterprises are using programmable logic controller instead of the traditional control system, to improve the degree of automation of the system for the production efficiency of the enterprise to provide a reliable guarantee.The
6、design is based on PLC water tank water level monitoring system design, for now most of the water tank is low degree of automation, the control process is also relatively complex and many other factors, the design is the use of Siemens S7-200PLC water tank water level monitoring system to control, t
7、hrough the liquid level The transmitter measured the liquid level into the electrical signal sent to the PLC, after the PLC operation and PID control to control the signal output to the electric control valve, the electric control valve control valve opening to control the level of constant pressure
8、 water supply System, in the use of MCGS configuration software for real-time monitoring of liquid level control. Has been a high degree of automation and can be configured through the MCGS interface can be simple and quick and flexible control of the liquid level design.Key words: tank level; PLC;
9、MCGSIIV目录目录摘 要IABSTRACTII1绪论11.1 设计的背景与意义11.2国内外现状11.3西门子PLC介绍22水箱水位监控系统总体设计方案32.1系统组成32.2系统设计方案33水箱水位控制系统设计53.1系统构成53.2仪表的选型53.2.1 CPU选择53.2.2变送器的选择63.2.3执行器的选择63.2.4水泵的选择63.3工作原理83.4 PID算法84软件设计114.1软件流程图114.2 I/O分配表和PID回路参数表124.3梯形图125系统组态设计195.1监控组态软件介绍195.1.1 概念195.1.2 组态软件的特点195.2 组态界面的开发195.2
10、.1 建立工程195.2.2建立流程画面205.2.3定义数据对象215.2.4动画连接225.2.5模拟设备连接255.2.6控制流程255.2.7报警显示265.2.8趋势曲线显示275.2.9水位控制系统效果展示286总结29参考文献31致谢33榆林学院本科毕业设计 1 绪论1.1 设计的背景与意义以往的人们都是操控陈旧的继电器接触器调控液位高度，自动化水准很低，控制过程也相对的繁杂。自从可编程控制器泛起之后，可以让液位系统主动的维持液位高度，工作职员可以很轻松的在工作台上明白设备的工作情况，降低了工作1伤害性的同时也提升了效率。可编程控制器是把过往的继电气控制技术、计算机技术和通信技术
11、融为一体的自动控制设备，其操作和控制都很灵活简便，非常合适液位系统。现如今被广泛运用的可编程控制有西门子旗下的S7-200PLC，其强大的功能获得了许多业内人士的认可。1.2国内外现状液位监控系统不在只是局限于各种硕大的发电厂、钢铁、煤炭石油等领域，其通过本身的自动化监控系统的安全优点，已经开始进军到一部分民用水箱产品中。但是目前阶段，它的成本还是很高。就好比把一部分手工打造的家用小型水塔改造成自动化控制系统的水箱，从本身外部硬件的改造和实施，相对于民用产品的落实性价比还是偏高的。因此大范围的使用依旧受到经济上的限制。从长久的规划来说，通过自动化的创新完善和硬件造价的下调，以及人们珍惜那些因为
12、本身操作原因浪费的水资源，水箱水位监控系统仍然具备大范围推广的远景。我国目前处于发展中国家的范畴，只要是有一点点涉及到任何关于能源的所有领域中，水箱都是一个必不可少的2重要组成部分，就算是多数发达国家也不特殊。其功能的完善与否直接影响到各个工厂最基本的生产安全和重要的生产效益。我国嵌入式技术在科研人员的努力研发后得到飞速的发展使得控制系统技术依然已经迈进国际水平的范畴里。但是在调研的过程中发现仍有很多中小型企业和部分民用水箱还是需要专职的人员去调控。基于PLC的控制器原理简单，实用方便，适应性强，使供水系统更加的安全可靠。可编程逻辑控制器保存了继电器控制系统的操作简易、控制精准、控制程序可以随
13、工艺改变而改变、易于与计算机通讯和维修简便等优秀性能。1.3西门子PLC介绍SIMATIC PLC是德国西门子在1995年推出的高性价比的PLC系统3。微型的有S7-200系列，最小配置为8DI/6DO；中小型的有S7-300系列；中高档的有S7-400系列。S7系列都具有模块化，无风扇布局和易于用户上手等特点。这让S7系列的PLC成为了大众的首选，该系统给出了完成各种控制任务既简便又合理的解决方案。其主要功能有：快速的指令处理、诊断功能和密码保护等一系列的功能。2 水箱水位监控系统总体设计方案2.1系统组成水箱液位控制系统结构图如图2-1所示，S7-200是本次系统选取的控制器PLC,水箱是
14、该系统选取的被控对象，水箱的实际液位在经过液位传感器的测量后把实时测量数据4转变成电信号送至PLC输入模块, PLC立刻对检测到的实时数据进行分化处理，按照系统给定的控制要求进行相应的运算，然后PLC把运算结果传输给模拟量输出模块送入执行器单元中，电动调节阀装置是系统选定的执行器单元。上位机的通信方式是由PC/PPI通信电缆和PLC串口建立连接后实现通信，工作人员需要给上位机载入西门子的编程软件和MCGS组态环境和运行环境，在有需要的情况下对控制算法进行有必要的编程和修改，并在运行过程控制实验中为工作人员提供优良的人机界面，同时也方便工作人员在调试实验的过程中进行必要的参数修改和响应曲线的实时显示。图 2-1水箱液位控制系统结构图2.2系统设计方案本设计是通过使用西门子S7-200可编程控制器来实现水位PID控制调节，通过压力变送器对水位数据的检测5，把检测结果转换成标准电信号送入到EM235中，在经过EM235送入执行器即电动调节阀中，通过改变电动调节阀阀门的大小，以此来达成水箱水位的平衡。工作人员
