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1、一、水塔水位1、系统描述及控制要求1.1 国内外发展现状调查1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使 可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特 征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相 结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点, 可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller(PLC)。20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术 已全面引入可编程控制器中,使
2、其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、 更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代 工业中的地位。20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世 界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已 步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长 率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接 口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在 某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20 世纪末期,可
3、编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需 要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生 产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备 的配套更加容易。西门子 S7-200 是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中 的检测、监测及控制的自动化o S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或 相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。西门子 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围 可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛, 覆盖所有与自动
4、检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机 械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床,磨床,印刷机 械,橡胶化工机械,中央空调,电梯控制,运动系统。1.1.2 水塔水位基本介绍 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。在水资源日益匮乏的今天,节约用水、提高 水资源的利用率就显得十分必要。 传统的水塔水位控制位粗放式的,基本没有 水泵的合理控制,且多数为人力控制,工作强度大、危险。所以除了浪费电能 外,还造成了人员的浪费。采用新型 PLC 控制水位的方式与过去的旧式控制相 比在运行的经济性、可靠性、稳定性等方面有
5、显著优势,特别是在提倡低碳的 当下,有着优良的节能效果,且由于 PLC 强大的扩展性可以适应今后城市供水 建设的发展需要。1.2 系统描述随着科学技术的的不断提高,社会经济的不断发展,人们对控制系统的灵敏度、 节能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工厂供水又是一件极为重要的工作, 传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求,所以新的方式是适应时代要 求的。以下便是 PLC 控制水塔水位的基本描述:设水塔、水池初始状态都为空着的,当执行程序时,扫描到水池为液位低于水 池下限液位时,电磁阀Y打开,开始往水池离境税,如果进水超过8秒,而水池液 位没有超过水池下限位,说明系统出现故障,系统就会
6、自动报警。若8秒之后水池 液位按预定的超过水池下限位,说明系统在正常的工作,此时,水池的液位已经超 过了下限位了。系统检测到此信号时,由于水塔液位低于水塔水位下限,水泵M开 始工作,向水塔供水,当水池的液位超过水池上限液位时,电磁阀就关闭,但是水 塔现在还没有装满,可此时水塔液位已经超过水塔下限水位,水泵继续工作,在水 池抽水向水塔供水,水塔抽满时,水塔液位超过水塔上限,但刚刚给水塔供水的时 候,水泵已经把水池的水抽走了,此时水塔液位已经低于水池上限,此次给水塔供 水完成。1.3 控制要求1.3.1 控制要求描述1、保持水池的水位在S4S3之间,当水池水位低于下限液位开关S4,此时S4 为ON
7、,电磁阀打开,开始往水池里注水,当4S以后,若水池水位没有超过水池下 限液位开关 S4 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 S4 为OFF,表示水位高于下限水位。当页面高于上限水位S3时,则S3为ON,电磁阀 关闭。2、保持水塔的水位在S2S1之间,当水塔水位低于水塔下限水位开关S2时, 则水塔下限液位开关S2为ON,则驱动电机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开关 S1 时 则 S1 为 ON ,电机 M 停止抽水。3、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 不能启动。1.3.2
8、 水塔水位示意图:f水塔水世3*0-歪31 S3 M V+S2 S4 Y COM图 1-11.3.3 程序流程图启动水池低于下 、限?水塔水位控制系统的PLC控制流程图,根据设计要求控制流程图如下: 丿否是图 1-22、设计方案2.1 组态设计2.1.1 组态画面设计(如图 2-1 所示)图 2-12.1.2 组态程序设计1、建立新I/O设备(如图2-2图2-7所示)2、建立并关联变量1)建立变量,设为I/O离散类型。2)连接所建立设备:新建I/O设备。3)寄存器关联 PLC 相应输出端口。如: YQ0.0。4)将数据类型设置为: Bit。5)采集频率改为 1。6)将运行系统设置中“特殊“一栏
9、中的运行系统基准频率和时间频率修改为 55,以提高与 PLC 通讯的同步性3、将变量与画面关联 将图画中水塔水位各个需要控制的部分与设置变量关联。点击相应要求,表达式与 相应变量关联,如:S1中表达式为:本站点s1。4、编写组态王应用程序命令语言if(本站点s4=1) 本站点水池=本站点水池+3;本站点水流 2=-10;if(本站点s4=0)本站点水流 2=-255;if(本站点s3=1) 本站点水池=本站点水池-3;本站点水流 2=-255;if(本站点 M=1)本站点水池=本站点水池-3;本站点水罐=本站点水罐+3;本站点 水流 2=-255;本站点水流 3=-10;本站点水流 4=10;
10、if(本站点s1=1)本站点水池=本站点水池+0;本站点水罐=本站点水罐-6;本站点水流 3=-255;本站点水流 4=-255;本站点水流 5=10;if(本站点s1=0)本站点水流 5=-255;if(本站点M=0 & 本站点报警辅助=1)本站点水池=本站点水池-3;本站点水罐=本站点水罐-0;本站点 水流 2=-255;本站点水流 3=-255;本站点水流 4=-255;5、保存程序2.1.3 组态设计要点序号PLC 地址(PLC 端子)电气符号(面板端 子)功能说明组态王对应变 量1Q0.0Y水泵YY2Q0.2M电机MM3I0.0S1传感器S1S14I0.1S2传感器S2S25I0.2
11、S3传感器S3S36I0.3S4传感器S4S4表 2-12.2 PLC 设计2.2.1 硬件选择(写明选择原因)本课题与同类相比,优越性更大,不过各有各的特点,市场上大部分是单片机 做的,而本设计是用S7-300 PLC做的,是用S7-300 PLC的硬件和软件结合起来。 应用 S7-200 PLC 天塔之光设计的硬件电路,并利用 OB1 的梯形图控制程序设计。 通过控制S7-20PLC的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和熄灭。 接通延迟定时器 SD 的特点(如果 RLO 有正跳沿,则接通延迟定时器启动指令,以 设定的时间值启动指令的定时器)。这种控制电路结构简单,可靠性高,应用性
12、强; 软件程序适应范围广,对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制,只需要改变相应 的定时器的时间接通即可。进行应用软件设计时可采用模块化程序设计方法,其优点是:水塔水位控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方 便、使用简单、通用性强等特点, PLC 还可以联成网络,根据需要控制实际水塔供 水控制,有效的减轻了人类的体力活动。2.2.2 I/O 分配(做出 I/O 分配的表格,输入输出分开)序号PLC地址(PLC端子)电气符号(面板端子)功能说明7QO.OY水泵Y8Q0.2M电机M9I0.0S1传感器S110I0.1S2传感器S211I0.2S3传感器S31210.3S4传感器S413主机1M、面板V+接电源+24V电源正端14主机IL、2L、3L、面板COM接电源GND电源地端表 2-22.3 3. I/O 接线图(画出原理图,并实际连线,要求有实物照片)1、PLC 外部接线图GND WU11SI/10.0 j 00.2S21d10.1 o 50.0oS31/10.2 甲S410.3 S图2-12、实际连线照片图 2-22.3.4 PLC 程序