毕业设计说明书mcgs水位控制系统设计与制作毕业论文

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1、毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）12MCGS 水位控制系统设计与制作摘要：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

2、词：关键词：水位控制、MCGS、PLC 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）13目 录1.引言142.设计思路153.各电路设计 163.1 设计方案 163.2 系统硬件解析 173.3 主电路及接线图 183.4 系统梯形图及其软元件明细表 194.MCGS 组态软件开发水位控制系统244.1 MCGS 工控组态软件概述 244.2 水位控制系统组成 244.3 建立水位工程系统 254.4 工程安全机制 275.PLC 与组态软件的连接295.1 概述295.2 通用串口设备设置及其他设置 295.3 硬件连接315.4 设备调试316小结32毕毕 业业 设设 计

3、计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）141.1.引言引言在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。但是，在一般的 情况下，往往需要测量的水箱或水塔和控制室都有相当长的距离，常常需要架 设在上百米或者上千米的输电和控制线路，很显然上述性的工作如果是人工完 成的话无论从时间和资金上都将造成很大的浪费。给测量和控制带来了一定的 麻烦和不便，同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位 变化的情况自动调节的自动控制系统。 所以设计一种利用 PLC 的无线自动测量控制系统来控制水位是十分必要的， 既不用架设电缆，而且可以实现水位的连续测量和控制，非常的方便和实用， 而且节省人力和

4、物力。本课题研究的内容是“智能水位控制系统”。水位控制 在日常生活及工业领域中应用相当广泛，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。本实验采用 PLC 和集成电路进行主控制，在水池上安装一个自动 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，主控台应用单片微机或时基集成电路对接收到的 信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。 本论文以传感器为基础，在此基础上介绍水泵控制电路。也包括了完整的 控制电路和详细的原理说明；介绍了传感器的结构和工作原理以应用

5、为目的。 对水泵进行自动化控制的目的是当水池（水箱、水塔、水井）水位低于一定限 度时，能够及时的补充，以保证工程人员的生活用水和机械设备用水，水泵控 制通常采用限位式控制方式（如压力、水位高限和低限） ，常用的控制器有晶体 管式、电接点压力表式以及球型液位控制器等。 水位传感器是一种能把非电输入信息转换成电信号输出的器件或装置。它 具有灵敏度高，可靠性好，利于安装，误差小，并且具有低成本，适用性强等 特点受到极大的欢迎。其次就是分析部分，如何在检测信息到来之后做到合理 的分析并作到信息的反馈对水位做出合理的处理。 以下是以工控 PC 机为主控上位机，利用人机接口的智能软件包-MCGS 组态 软

6、件在 PC 机上建立工控的对象，完成对 PLC(下位机)的控制，实现水位上限 （250L）和下限（50L）的报警及自动控制，不仅可以以最少的人员配备对远程 监控的管理，提供较为直观、清晰、准确的现场状态信息，进而整体提高远程 监控系统的运行速度。本文介绍了 MCGS 主要特点、组态过程和 PLC 混合编程在 实时监控中的应用。以典型水位控制系统为例，利用 MCGS 模拟水位和流量测算 过程，开发一个水位控制远程监控系统。根据过程控制实验需要，采用 MCGS 组 态软件开发水箱水位控制实验装置，利用 MCGS 与 PLC 实现远程数据通讯，并利 用智能调节仪进行水位数据采集，通过实验证实实现了良

7、好的测控效果。 本课题要求利用 PLC 结合 MCGS 组态软件实现水箱水位控制系统的设计与制 作，可以进行操作和监控，充分体现现代工业控制“快捷” 、 “高效”和“集中” 的特点。毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）152 2设计思路设计思路本设计主要涉及的问题是对水位控制组态的设计，即通过对组态软件的设 计可以实时对水位控制系统中一些数据量及相关的一些变量进行监视和控制。 该设计系统中涉及到两个方面的内容，其中包括了通过 PLC 实现的水位控 制作用， ；另一方面则是使用 MCGS 组态软件对该系统进行实时的操作与监控。 就前者采用较为简单的 PLC 控制，大概的设

8、计框架是系统运用 PLC 作为主控制 单元，通过水泵是否加水来实现控制水箱中的液位变化（由于有出水阀的参与， 水位不会只上升不下降的现象） ，其中该控制包括了手动控制和自动控制。系统 中通过传感器传递信号给主控制单元，进而控制水泵是否进行加水作业。为了 方便于实际的观察，这里还将加入液位指示灯。系统中使用的是多段液位调节 控制，其中手动控制将分为四段，该四段控制将对应四个设定要达到的液位值， 系统根据手动控制要求，将通过调节水泵使得液位达到相应的手动设定值。还 有就是系统的自动运行，在没有手动运行的状态或液位已经达到手动运行的设 定值后，系统自动对液位进行一个最低液位控制作用，表现在实际运用上

9、就是， 当系统液位低于最低液位值后，系统自动加水，并将液位调整到最高液位值。 整个系统中包括了自动控制及手动控制的内容，在系统调节过程中，系统 将优先于手动控制，其后在考虑自动控制的内容。这里的具体设计内容详见第 3 章。 组态方面，运用传统的方法，利用组态与 PLC 进行通行的原理，实现主控 制单元 PLC 与组态的通行，从而达到组态对系统进行实时的操作与监控的作用。 详细毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）163.3. 各电路设计各电路设计3.13.1 设计方案设计方案 该设计的中组态是基于 PLC 实现的系统控制之上的，所以在对组态进行 整个控制系统是一个自动控制

10、系统与多个手动控制系统的结合。自动控制方面 是在液位低于最低液位（即低液位）时作用，当液位低于低液位时，系统启动 自动控制环节。系统自动环节启动后，控制系统通过水泵给水箱加水，在不受 手动控制影响的条件下，水位上升至高液位后再加水处理 5 秒后停止加水。 其中的自动控制方面分为四个控制手动控制内容，分为中低液位手动控制、 中液位手动控制、中高液位手动控制及高液位手动控制。对应的按下手动控制 开关，控制系统对应的通过水泵将液位调节到相应的液位高度。 当然和一般控制系统一样，这里添加系统的启动和关断控制按钮。还有为 了便于系统中控制液位的观察，这里使用相应的指示灯来显示控制液位达到的 液位高度值。

11、 该系统通过 PLC 作为主控制单元对系统进行控制，使用较为简单的液位检 测装置对液位进行检测处理，同时使用常用水泵作为系统的调节控制输出端对 系统中液位进行具体的调节控制。 3.23.2 系统硬件解析系统硬件解析3.2.1 PLC PLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller）指以计算机技术 为基础 的新型工业控制装置。目前， PLC 在国内 外已广泛应用于钢铁、石油、 化工、电力、 建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通运输、 环保及文化娱乐 等各个行。PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设 备间的 通信。 利用 PLC 的通信功能，我

12、们可以实现 设计要求的 MCGS 与 PLC 的数据通信问题。在这里我们选用“三菱 FX1N 系列”可编程控制器，这是一种适合于小规 模控制的基本型机器。使用 PLC 如图 3.1 所示。 图 3.1 三菱 FX1N 系列 PLC3.2.2 水位检测装置 为了便于对实际的液位进行实时监控，这里利用一般水的导电的原理选用 较为简单的水位检测装置，该装置的具体控制原理如下图图 3.2 所示。虚线表 示允许水位变化的上下限。在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。为此， 在水箱的不同高度安装了 3 根金属棒，以感知水位变化情况。毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）17图 3.

13、2 水位检测原理图 如图所示，其中 B 棒处于下限水位，C 棒处于上限水位，A 棒接+24V 电源， B 棒、C 棒各通过一个电阻与地相连。 水箱由电机带动水泵供水，PLC 控制电机转动以达到对水位控制之目的。 供水时，水位上升。当达到上限时，由于水的导电作用，B、C 棒连通+5V。因 此，b、c 两端均为连通状态，这时应停止电机和水泵工作，不再给水塔供水。 当水位降到下限时，B、C 棒都不能与 A 棒导电，因此，b、c 两端均为断开 状态。这时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。 当水位处于上下限之间时，B 棒与 A 棒导通，b 端为导通状态。C 端为断开 状态。这时，无论是电机已在带动水

14、泵给水塔加水，水位在不断上升；或者是 电机没有工作，用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。a毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）183.33.3 主电路及接线图主电路及接线图 3.3.1 主电路系统图系统图图 3.3.主电路系统图图 3.4. PLC 外部接线图毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 （ 论论 文文 ）193.43.4 系统梯形图及其软元件明细表系统梯形图及其软元件明细表3.4.1 PLC 软元件明细根据上述所示的图 3.4 PLC 外部接线图的内容，列出该系统 PLC 软元件的明细 表，如下图 3.5 所示。软元件软元件注释注释 X0X0

15、低液位传感（常开） B 点 X1X1中低液位传感（常开） X2X2中液位传感（常开） X3X3中高液位传感（常开） X4X4高液位传感（常开） X5X5中低液位手动 X6X6中液位手动 X7X7中高液位手动 X10X10高液位手动 X11X11急停 X12X12系统开启 X13X13系统停止 Y0Y0水泵运行指示及水泵运行的执行控制端 Y1Y1低液位报警 Y2Y2低液位指示灯 Y3Y3中低液位指示灯 Y4Y4中液位指示灯 Y5Y5中高液位指示灯 Y6Y6高液位报警 Y7Y7高液位指示灯 M0M0自动控制时 间接水泵控制 M1M1中低位手动控制时 间接水泵没控制 M2M2中位手动控制时 间接水泵没控制 M3M3中高位手动控制时 间接水泵没控制 M4M4高位手动控