毕业设计基于plc的液位控制系统

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1、 毕 业 设 计（论文）题 目：基于PLC的液位控制系统-下位机设计学生姓名： 学 号： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 1126班 指导教师： 2015年 5 月 22 日 摘要摘 要随着当今社会科学技术的迅猛发展，各类监测并调控液位系统对自动化程度的要求也越来越高，原有的水位控制系统，已远远不能满足当前高度自动化的需要。本课题是研究通过PLC系统来控制水位，监控组态来模拟监控界面，实现生产的自动化，可视化。本课题首先设计PLC控制系统，根据要求实现的功能分配IO口，接线，然后编制通过V4.0 step 7软件进行梯形图的编辑、运行，并把现场的水塔水位状况实时传送给上位机，上位机采用

2、力控组态软件进行监控。监控组态界面是通过ForceContro7.0进行监控界面的编写、运行。首先设计监控界面，设置通信参数和IO口，使得上下位机能够可靠通信。本水位控制系统以PLC为控制核心，具备开始和停止功能，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：PLC 监控组态 STEP7 力控IVAbstractAbstractWith the rapid development of science and technology in todays society.All kinds of monitoring and control syst

3、em of liquid level of automation are increasingly high requirements.The original control system of water level, can not meet the current needs of the highly automated.This project is to research through the PLC system to control water level monitoring, configuration simulation monitoring interface,

4、realizing production automation, visualization.In this paper, the design of PLC control system, according to the functional requirements to achieve the distribution of I/O, then the preparation of wiring, editing, operation ladder through V4.0 step 7 software, and the water level scene of the real-t

5、ime transmission to the PC, PC monitoring using ForceContro7.0 configuration software.The configuration, operation monitoring interface is edited by ForceContro7.0 software. First, the monitoring interface design, communication parameters setting and I/O port, the computer can reliable communication

6、. The water level control system using PLC as the control core, have open and all stop function, this is a kind of automatic control system PLC control. The application of this control system can significantly improve the work efficiency, reduce labor intensity.Keys words：PLC configuration step7 for

7、cecontrolI目 录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1设计的意义及目的11.2 课题的发展现状11.3 本设计主要工作2第二章 PLC及SIEMENS S7-20032.1 PLC概述32.1.1 PLC的产生及发展32.1.2 PLC的组成42.2 PLC的特点、性能及分类92.2.1 PLC的特点92.2.2 PLC的性能指标102.2.3 PLC的分类及应用112.3 SIEMENS S7-200系列PLC122.3.1 S7-200系统组成122.3.2 S7-200内存结构122.3.3 S7-200寻址方式132.3.4 S7-200控制指令14第三章 液

8、位控制系统硬件设计163.1 PLC选型163.2 液位传感器（YWCGQ）选型163.3 变频器及PLC连接173.4 电机183.5 系统接线图（见附图3-5）193.6 I/O地址分配19第四章 液位控制系统软件设计204.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3软件的使用20VI4.1.2 控制程序234.1.3 控制程序通信254.2 程序设计264.3 S7-200仿真29第五章 监控系统设计335.1 ForceContro7.0简介335.2 ForceContro7.0作用335.3 监控系统概述33总结34致谢35参考文献36附录37III基于PLC的液位控制系

9、统-下位机设计第一章 绪论1.1设计的意义及目的基于PLC的水位控制系统可以实现生产的自动化，使实际操作简单容易，省时省力。对于降低运行成本，充分利用资源，更大的获得利益，是有重要意义的。本设计目的在于：（1） 培养我们分析并解决本专业实际工程问题的反应速度和独立思考的能力，增长实际工作经验。（2） 使学生能正确的运用科学技术资料，国家标准手册、图册等工具研究开发工业项目。（3） 了解液位控制系统的工作原理，设计理念和现实意义。（4） 了解控制系统上位机的后台开发过程，熟知控制系统下位机的硬件选型，连接，程序的编写等详细过程。掌握数据的交换的内容及信息的接收发送。（5） 学会利用I/O设备驱动

10、完成上位机对下位机的实时监控。1.2 课题的发展现状从最初的理念上来讲，逻辑控制上普遍应用PLC，并且数量巨大，占有主导地位。适合在相对较简单，过程不复杂的简易控制上应用，例如顺序控制和时序控制等场合。当今工业生产对于脱离人力生产的需要飞速提升，计算机领域的发展也突飞猛进，尤其是CPU也飞速发展，不断更新换代，包括微型计算机同类的芯片都可以用作新一代PLC的核心处理器的选择对象，PLC在今后的发展当中必将失去一部分市场份额。但换个角度去思考，现如今一些规模庞大，技术先进，市场占有率高的大工业控制器厂商，也迅速的尝试将微机业的一些最新的软件技术移植到现代的PLC当中，使其不断完善与改进，增加了更

11、强大的功能，也大大提高了设备的性能。PLC也早已不只是逻辑控制这么简单的设备了。对于这些现代的PLC已经远远不能再简单的理解为过去的“可编程逻辑控制器”。显而易见，这些新的PLC必将会在以后的制动化领域大有作为。PLC是一个与时俱进的产品，它最初是受到计算机设计思想的启发而研发的，经历了几十年的发展历程，各个生产厂商在竞争中不断的创新、完善，使其更符合自动化的发展，更适应自动化的实际要求。PLC始终屹立不倒，昂首挺立于工业领域靠的就是它无论在怎样的环境下都能正常准确的发挥作用。微型计算机适应艰苦恶劣的周边环境的能力太差，很难适应工业生产现场，所以他是远远不能取代PLC的。因此工业生产中离不开P

12、LC，是没有争议的。目前中国PLC市场本土品牌几乎没有，最受国人青睐的品牌有三菱、欧姆龙、西门子、罗克韦尔、施耐德、GE-Fanuc等国际知名公司。大中型PLC欧美品牌市场份额最大，小型PLC日本品牌也实力雄厚，另外，中国台湾与韩国也有一小部分市场。网络化、微型化、电脑化和开放性是PLC未来发展的主要趋势。在PLC自动化的最初时期，其体积庞大而且价格不菲。但近些年以来，微型PLC（小于32 I/O口）已经问世，价格也只有几百美元。现如今我们使用PLC的同时还要必须使用单独的监控组态软件作为辅助工具，PLC以后的发展趋势就是在自身的系统里自带有与自身硬件相匹配的监控组态软件，这样会更受到广大用户

13、的喜欢，也更符合市场的需求，也是新的商机，更是一种趋势。1.3 本设计主要工作选取西门子S7-200系列PLC来主要控制变频器及水泵等设备达到自动调节液位的目的，主要实现方法：（1） 利用投入试液位测量器捕捉水箱液位信息，将水位传达给输入输出模块；（2） 经A/D转换后，进行数据比较，来控制变频器的输出频率变化，于此同时，显示水位具体信息；（3） 本系统设计有自动报警功能，当液位异常超过警戒水位或是低于最低水位就会传递预警；（4） 根据上位机的要求还可以水位的PID闭环控制，同时把水位数据传送给上位机，实现水位数据的实时显示和状态监控。具体任务如下：(1) 以PLC为控制核心的硬件电路设计；(

14、2) 根据所提功能完成硬件接线；(3) 软件设计，实现水位的采集和传输以及越限报警；(4) 可以实现水位的PID闭环控制。第二章 PLC及SIEMENS S7-2002.1 PLC概述2.1.1 PLC的产生及发展可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，1969年第一台可编程序控制器问世。如今PLC已成为工业现代化生产中必不可少的，利用率最高的，应用最普及的，市场占有率最高的的工业生产控制器。（1） PLC的产生PLC产生之前，控制电气装置主要依靠继电器，接触器等电子元件来实现操作，并用导线按一定顺序连接。由于其装置庞大，生产费时费力，灵活性差，复杂，事故率高，等诸多不便，人们对于自动控制有了更高的要求。68年美国通用汽车公司（GM）招标要求：“软连接代替硬接线 维护方便 可靠性高于继电器控制柜 体积小于继电器控制柜 成本低于继电器控制柜 有数据通讯功能 输入115V 可在恶劣环境下工作 扩展时，原系统变更要少 用户程序存储容量可扩展到4K”。其核心思想是用程序代替硬件接线，输入/输出电平可与外部装置直接相连，结构易于扩展。这便是PLC理念的雏形。次年美国DEC公司根据这一理念开发出世界上第一台PLC（PDP-14），并成功的应用在通用汽车公司的生产线上。（2） PLC的发展微处理器诞生于20世纪70年代