【正文】 模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經(jīng)開發(fā)出一系列的智能。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流輸出信號(hào)，提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。一somV，o一IV、一5一+SV、一10一+10V，o一10mA等?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)量程的模擬電壓主要是0一5伏和O一10伏兩種，模擬電流主要是0一ZomA和4一ZomA兩種。模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電禍合器和輸入鎖存緩沖器與PLC的1/0總線掛接。模擬量輸入/輸出模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量一數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，即A/D或D/A轉(zhuǎn)換。數(shù)字量輸入模塊帶有光電禍合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離開來(lái)，以提高PLC的抗千擾能力?？删幊炭刂破饔卸喾N輸入/輸出模塊，其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。由于這些信號(hào)電平各式各樣，而可編程控制器CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以輸入模塊還需將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。三、輸入/輸出模塊輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的接口。此程序由使用者通過編程器輸入到PLC機(jī)的RAM存貯器中，以便于用戶隨時(shí)修改。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：主要用來(lái)存放用戶的應(yīng)用程序。：除了I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。因此整個(gè)I/O映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開關(guān)量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O映象區(qū)。系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。PLC存儲(chǔ)空間的分配雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將圖11 PLC控制系統(tǒng)示意圖如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。這樣，使PLC得功能大大增強(qiáng)。在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。 PLC的發(fā)展雖然PLC問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段：早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。而國(guó)際工業(yè)發(fā)展都處于自動(dòng)化向高度自動(dòng)化水平前進(jìn)，生產(chǎn)效率高，節(jié)約勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平也隨之提升快。因此，無(wú)論是單機(jī)還是多機(jī)控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制器。 可編程控制器使用前景可編程控制器是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的控制設(shè)備，是集微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源、交通等各個(gè)行業(yè)。國(guó)外專家預(yù)言，PLC技術(shù)將在工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）中躍居首位。PLC問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷進(jìn)步，PLC迅速發(fā)展。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。用可編程控制器代替了繼電器—接觸器的控制，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計(jì)，重新接線的工作，此種控制器借鑒計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語(yǔ)言”編程，其標(biāo)志性語(yǔ)言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語(yǔ)言，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展4KB。輸出可以是交流115V、2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)。體積小于繼電器控制柜。維護(hù)方便，最好是插件式。通用汽車公司為適合汽車型號(hào)的不斷翻新，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的多樣性的需求，公開對(duì)外招標(biāo)，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制。但是當(dāng)工作模式改變時(shí)，就必須改變控制系統(tǒng)的硬件接線，控制柜內(nèi)的物件和接線都要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，用戶改造時(shí)寧愿扔掉舊控制柜，另作一個(gè)新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。此種控制系統(tǒng)布局固定，按預(yù)先規(guī)定的時(shí)間、條件、順序工作。可編程控制器的產(chǎn)生與繼電器—接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。[關(guān)鍵詞] 高集成度 通信組網(wǎng) 水塔水位 PLCBased on PLC control system control towers water levelZhouJie0802 electrical technologyAbstract：With technological development, both in daily life, or the industrial and agricultural development, plc have wide application. PLC general features: strong antijamming capability, high reliability, programming is simple and convenient, easy operation and maintenance convenience, design, construction, missioning period is short, easy to realize the electromechanical integration. PLC general development trend is: high function, high speed, high level of integration, large capacity, small volume, low cost, munication networking capability is strong. This water tower water level control system adopts PLC as control core, with open and full stop functions，this is a kind of PLC automatic adjustment of the control system. Application of this control system can significantly improve the work efficiency and reduces labor intensity. Key words：The high level of Integration munication networking towers Water level PLC目 錄第1章 緒 論 1 可編程控制器 1 可編程控制器使用前景 2 PLC的發(fā)展 3 PLC的基本結(jié)構(gòu) 4 PLC的控制原理 9 PLC的特點(diǎn) 10第2章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì) 13 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 13 水塔水位控制系統(tǒng)主電路 13 I/O接口分配 14 列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表。本水塔水位控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備開啟和全部停止功能，這是一種PLC控制的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。PLC的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高、編程簡(jiǎn)單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。通過Wincc畫面，能控制、監(jiān)控系統(tǒng)工作全過程，系統(tǒng)報(bào)警在Wincc畫面能準(zhǔn)確及時(shí)反應(yīng)。能建立WINCC畫面模擬監(jiān)控，可以看到水位調(diào)控的的過程，達(dá)到任務(wù)的要求。當(dāng)PLC存在故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警并顯示故障原因，安全性能較好，便于維修。同時(shí)，PLC方便了工廠管理和工人的操作，提高了經(jīng)濟(jì)效益。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。【前言】隨著科技的飛速發(fā)展，無(wú)論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。（2）當(dāng)水池的液位超過水池上限液位時(shí)，水池上限指示燈A2滅，電磁閥就關(guān)閉，但是水塔現(xiàn)在還沒有裝滿，可此時(shí)水塔液位已經(jīng)超過水塔下限水位，則水塔下限指示燈A3滅，水泵繼續(xù)工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽滿時(shí)，水塔液位超過水塔上限，水塔上限指示燈A4滅，但剛剛給水塔供水的時(shí)候，水泵已經(jīng)把水池的水抽走了，此時(shí)水塔液位已經(jīng)低于水池上限，水池上限指示燈A2亮。當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)，掃描到水池為液位低于水池下限液位時(shí)，電磁閥打開，開始往水池離境稅，如果進(jìn)水超過4秒，而水池液位沒有超過水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。通過控制S7－300 PLC的定時(shí)繼電器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)水塔水位的升降。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求：提出選題的初步設(shè)想和研究目的；完成輸入和輸出分析；完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件組態(tài)和I/0分配表； 完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)梯形圖控制程序設(shè)計(jì)； 完成程序調(diào)試；完成WinCC畫面調(diào)試；根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)、編程、工作過程，形成符合學(xué)校規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計(jì)書面文檔。通過控制S7－300 PLC的定時(shí)繼電器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)水塔水位控制的運(yùn)行。再次感謝我的大學(xué)和所有幫助過我并給我鼓勵(lì)的老師，同學(xué)和朋友，謝謝你們。在論文的寫作過程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。要感謝我的朋友和同學(xué)，使他們?cè)谖矣龅絾栴}是給我以指點(diǎn)。論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了。對(duì)我來(lái)說(shuō)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一個(gè)終點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)起點(diǎn)?，F(xiàn)在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是做完了，可是我的學(xué)習(xí)之路還沒有完，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)我能力的一次小小測(cè)試。但是一味依靠他人解決問題并不能幫助自己提升，很多時(shí)候，自己還是通過查資料來(lái)解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的問題。在設(shè)計(jì)的過程中我還得到了老師的幫助與意見。在對(duì)組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)當(dāng)中，躺臥體會(huì)到了細(xì)節(jié)界定一切的道理，剛開始做組態(tài)的時(shí)候，由于我對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我把自己想出來(lái)一些以為是對(duì)的東西用到組態(tài)軟件上，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和我想要的結(jié)果不相符合。讓我更熟練的掌握PLC的編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。是這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)給予我理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，提高了我實(shí)際操作和獨(dú)立解決問題的能力。結(jié) 論大學(xué)三年，在畢業(yè)之際，要用我這三年所學(xué)的知識(shí)做出一個(gè)設(shè)計(jì)，來(lái)給予我這三年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)肯定。圖41 WINCC組態(tài)畫面 畫面演示啟動(dòng)仿真，運(yùn)行WINCC組態(tài)畫面。從這些不同之處，以及PC技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，可以看出組態(tài)軟件未來(lái)發(fā)展的方向。 組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向目前看到的所有組態(tài)軟件都能完成類似的功能：比如，幾乎所有運(yùn)行于32位Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；都提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序；都使用腳本語(yǔ)言提供二次開發(fā)的功能，等等。對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力、得不償失的，同時(shí)，MIS（管理信息系統(tǒng)，ManagementInformationSystem）和CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，ComputerIntegratedManufacturingSystem）的大量應(yīng)用，要求工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、決策提供更詳細(xì)和深入的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。 （3）當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的工業(yè)自動(dòng)化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不高，組態(tài)軟件提供了對(duì)大規(guī)模應(yīng)用、大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控、處理并可以將處理的結(jié)果生成管理所需的數(shù)據(jù)，這些需求并未完全形成。但在90年代中期之前，組態(tài)軟件在我國(guó)的應(yīng)用并不普及。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買