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1、毕 业 设 计类别：三年制高职 专 业：电子工程系 班 级: 计算机控制0802班 姓 名：郑玲 毕业设计题目： 工控机对水塔水位的组态控制（PLC） 指导教师姓名： 张 柯 负责人签字： _年_月_日目录中文摘要2英文摘要3第一章 绪论41.1 PLC的产生51.2 PLC的发展61.3 PLC的基本结构81.4 PLC的特点91.5 PLC的工作原理10第二章 水塔水位控制系统PLC硬件设计112.1 水塔水位控制系统设计要求112.2 水塔水位控制系统主电路122.3 水塔水位控制系统PLC I/O接口分配表122.4 水塔水位控制系统的I/O设备13第三章 水塔水位控制系统PLC软件设
2、计143.1 程序流程图143.2 水塔水位控制系统的梯形图、语句表173.3工作过程18第四章 组态软件设计194.1 组态软件概述194.2 组态软件的功能特点214.3 紫金桥软件26第五章 设计总结27谢辞28参考文献29摘要 本文从液位传感器、PLC控制、计算机监控等的角度出发，重点研究了PLC和计算机组态在水塔水位控制中的应用技术，文章应用小型PLC主机集成的模拟量端口进行液体采样，编写了模拟量信息处理的PLC应用程序，并用PLC与计算机组态通讯技术将水位实时动态显示，组态界面主要包括了水位实时显示和水泵电动机的控制等功能。关键词：液体采样；模拟量处理；组态；AbstractThi
3、s text proceeds from control in the location sensing, PLC of the liquid, the angle which the computer controls etc. Key research PLC and application technology in the water level is automatically control of computer configuration. The article employs the analog quantity port of small-scale PLC host
4、computer integration to carry on the location of liquid and sample. Have written PLC application program of information technology, the configuration interface mainly includes functions such as revealing and control of the water pump motor, etc. in real time of water level.Key Words: Sample in the l
5、ocation of liquid; for draining water; Analog quantity is dealt with; Configuration第一章 绪论1.1 PLC的产生20世纪60年代末期，美国汽车制造工业竞争十分激烈。为了适应市场从少品种大批量生产向多品种小批量生产的转变，为了尽可能减少转变过程中控制系统的设计制造时间和成本，1968年美国通用汽车公司GM公开招标，要求用新的控制装置取代生产线上的继电接触器控制系统。其具体要求是：(1)程序编制、修改简单，采用工程技术语言；(2)系统组成简单，维护方便；(3)可靠性高于继电接触器控制系统；(4)与继电接触器控制系
6、统相比，体积小，能耗小；(5)购买、安装成本可与继电器控制柜竞争；(6)能与中央数据收集处理系统进行数据交换，以便监视系统运行状态及运行情况；(7)采用市电输入，可接受现场的按钮、行程开关信号；(8)采用市电输出，具有驱动电磁阀、交流接触器、小功率电动机的能力；(9)能以最小的变动及在最短的停机时间内，从系统的最小配置扩展到系统的最大配置；(10)程序可存储，存储器容量至少能扩展到4KB。根据上述要求，1969年美国数字设备公司DEC首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP14，用于通用汽车公司的生产线，取得了满意的效果。由于这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案，且专门用于逻辑控制，
7、所以人们称这种新的工业控制装置为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）,简称PLC。1.2 PLC的发展从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本如下。第一代PLC（19691972）：大多用1位机开发，用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。第二代PLC（19731975）：采用8位微处理器及半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。第三代PLC（19761983）：随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它
8、向多功能及联网通讯方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数运算、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。第四代PLC（1983年至今）：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通讯功能的真正名符其实的多功能控制器。1.3 PLC的基本结构 PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统。如图1-1所示。1、中央处理单元（CPU）PLC的中央
9、处理器与一般的计算机系统一样，是PLC的控制中枢，其性能决定了PLC的性能。它按PLC中程序赋予的功能有条不紊地进行工作。2、 存储器（RM/ROM）存储器是具有记忆功能的半导体电路，主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。PLC中使用的存储器由只读存储器(ROM)、只读存储器(ROM)及可擦除只读存储器（EPROM）组成。存储器是衡量PLC性能的一个重要指标。3、I/O接口输入接口一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及外部设备交换信息。它接受来自现场检测不见（如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关）以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进入
10、机内）等各种状态控制信号，并存入输入映像寄存器。输入接口采用光电耦合电路将PLC与现场设备隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。输入接口电路通常有两类：一类为直流输入型，另一类是交流输入型。输出接口模块是PLC与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控制对象。其作用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号并输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。4、I/O扩展接口小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的。为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、
11、D/A转换模块等。I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。5、通讯接口通讯接口用于PLC与编程器、计算机、变频器、触摸屏以及其他PLC等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。6、编程器编程器主要有两种。一种是PLC专用编程器，有手持式和台式等。另一种是基于个人计算机系统的PLC编程器。7、电源 电源部件将交流电源转换成供PLC内部需要的直流电源。它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳压电源供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。1.4、PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电器控制设备的关键性能。由于PLC运行现代大规
12、模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，所以具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，与同等规模的继电接触器系统相比，PLC的构成控制系统的电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障率也就大大降低。2、 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。3、 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地
13、实现继电器电路的功能，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。5、 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，因而是实现机电一体化的理想控制设备。1.5、PLC的工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式。当PLC投入运行后，有以下五个阶段。1、 输入采样阶段PLC以扫
14、描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入映像寄存器中相应的单元内。输入采样结束后，顺序转入下面几个阶段的执行。在这几个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入映像寄存器中相应单元的状态和数据也不会改变。2、 执行用户程序阶段PLC放入用户程序由若干条指令组成，在执行用户程序阶段，PLC总是从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序。3、 处理通讯请求在处理通讯请求阶段，CPU处理从通讯接口和智能模块接收到的信息，如由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通讯请求，也在这段时间完成数据的接收和发送任务。4、 CPU自诊断阶段自诊断测试包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位等。
