【正文】 水位達(dá)到滿水位的75%，然后打開(kāi)出水口，同時(shí)輸入控制液體閥從手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式。在傳統(tǒng)的水塔、水箱供水的基礎(chǔ)上，加入了PLC及液壓變送器等器件．利用PLC和組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)水塔水位的控制．提供了一種實(shí)用的水塔水位控制方案。[10] 外部接線與控制列表圖32傳統(tǒng)水塔水位控制電氣接線圖表31 水塔水位模擬控制接線列表名稱(chēng)PLC端子說(shuō)明燈M模擬水塔提水水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)作燈Y模擬地面水池的進(jìn)水閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作開(kāi)關(guān)S1模擬水池水位低限報(bào)警信號(hào)開(kāi)關(guān)S2模擬水池水位高限報(bào)警信號(hào)開(kāi)關(guān)S3模擬水塔水位低限報(bào)警信號(hào)開(kāi)關(guān)S4模擬水塔水位高限報(bào)警信號(hào)（程序見(jiàn)附錄） PID水塔水位控制系統(tǒng)的工作原理傳統(tǒng)的水塔水位控制方式具有占地面積大、投資高、水泵電機(jī)頻繁起動(dòng)、耗電多、管網(wǎng)水壓不穩(wěn)、爆管現(xiàn)象頻繁、水漏失嚴(yán)重等缺點(diǎn)；不僅生活用水容易受到二次污染，而且水泵電機(jī)的頻繁起動(dòng)使設(shè)備故障率高，檢修、維護(hù)也 存在困難。當(dāng)S1為OFF，且水塔水位低于水塔低位水位界時(shí)，S3為ON，水泵M運(yùn)轉(zhuǎn)抽水。累加器的可用長(zhǎng)度為32位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32 位。 （7） 累加器AC 累加器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來(lái)存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。 （6） 計(jì)數(shù)器C計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開(kāi)到接通的脈沖個(gè)數(shù)。每個(gè)定時(shí)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)供編程使用。 （4） 特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器SM PLC中還有若干特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器, 特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器位提供大量的狀態(tài)和控制功能，用來(lái)在CPU和用戶(hù)程序之間交換信息，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器能以位、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取?？梢源娣艛?shù)據(jù)運(yùn)算的中間運(yùn)算結(jié)果或設(shè)置參數(shù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，變量存儲(chǔ)器會(huì)被經(jīng)常使用。系統(tǒng)對(duì)輸入映像寄存器是以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行地址分配的。2. 編程元件 （1） 輸入映像寄存器I（輸入繼電器） 輸入映像寄存器的工作原理：輸入繼電器是PLC用來(lái)接收用戶(hù)設(shè)備輸入信號(hào)的接口。[8] S7200系列PLC元件功能1. 數(shù)據(jù)類(lèi)型 數(shù)據(jù)類(lèi)型S7200系列PLC的數(shù)據(jù)類(lèi)型可以是字符串、布爾型（0或1）、整數(shù)型和實(shí)數(shù)型（浮點(diǎn)數(shù)）。因此，可以方便地構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。（7）通信和聯(lián)網(wǎng) 新一代的PLC都具有通信功能。它能進(jìn)行自述運(yùn)算數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)傳送，數(shù)制轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)顯示和打印，數(shù)據(jù)通信等功能。通常采用專(zhuān)門(mén)的PID控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。（5）PID控制 PLC具有PID控制功能。（4）步進(jìn)（順序）控制 PLC具有步進(jìn)（順序）控制功能。它為用戶(hù)提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)設(shè)定值的設(shè)定方式同計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定值一樣。（2）定時(shí)控制 PLC具有定時(shí)功能。如圖23所示PLC的掃描工作過(guò)程。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序，直至遇到結(jié)束符號(hào)后返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤(pán)掃描方式或I/O掃描方式，若有鍵按下或I/O變化，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若無(wú)則繼續(xù)掃描等待。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶(hù)程序和有關(guān)信息打印出來(lái)或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入PLC。 編程器它的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。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，使可編程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善。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)。另外還有：0—somV、0—IV、—5—+SV、—10—+10V，0—10mA等。模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電耦合器和輸出鎖存器宇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)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，即A/D或D/A轉(zhuǎn)換。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離起來(lái)，以提高PLC的抗干擾能力。可編程控制器有多種輸入/輸出模塊其類(lèi)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)。 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(guò)程連接的借口。次程序由使用者通過(guò)編程器輸入到PLC機(jī)的RAM存貯器中，以便于用戶(hù)隨時(shí)修改。用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)：主要用來(lái)存放用戶(hù)的應(yīng)用程序。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：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(lèi)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）存儲(chǔ)區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中一個(gè)字（16個(gè)bit）。[5]（1）I/O映象區(qū)：PLC投入運(yùn)行后，輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)外設(shè)。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC性能。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。使用編程器就能很容易對(duì)其所存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行修改。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除只讀存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。這樣，某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。等所有用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。它PLC系統(tǒng)程序賦予功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中語(yǔ)法錯(cuò)誤。[1] PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，中央處理單元(CPU)，如下圖21所示。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開(kāi)發(fā)研制了專(zhuān)用邏輯處理芯片。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，是各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。其中PLC特有的編程語(yǔ)言—梯形圖一直沿用至今。在軟件編程上采用廣大電器工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。裝置種的器件主要采用分離元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。這是的PLC多少由電繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。我國(guó)在八十年代初才開(kāi)始使用PLC，目前從國(guó)外應(yīng)進(jìn)的PLC使用較為普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、滅國(guó)GE公司GE系列和德國(guó)西門(mén)子公司S系列等。PLC進(jìn)入九十年代后，工業(yè)控制領(lǐng)域幾乎全被PLC占領(lǐng)。1969年，第一臺(tái)可編程控制器PDP—14由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽車(chē)生產(chǎn)線上使用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費(fèi)大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運(yùn)行。這十項(xiàng)指標(biāo)就是現(xiàn)代PLC的最基本功能，值得注意的是PLC并不等同于普通計(jì)算機(jī)，它與有關(guān)的外部設(shè)備，按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體”和“便于擴(kuò)充功能”的原則來(lái)設(shè)計(jì)。通用汽車(chē)公司為適合汽車(chē)型號(hào)的不斷翻新，滿足用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品多樣性的需求，公開(kāi)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)，就必須改變系統(tǒng)的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，用戶(hù)寧愿扔掉舊控制柜，另做一個(gè)新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。繼電器—接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開(kāi)關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路直觀、價(jià)格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點(diǎn)。為了與個(gè)人電腦（也簡(jiǎn)稱(chēng)PC）相混淆通常將可編程控制器稱(chēng)為PLC。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(guò)程控制，都可以采用可編程控制器，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。1 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文第2章 可編程器簡(jiǎn)介可編程控制器是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來(lái)的控制設(shè)備，是集微處理器、儲(chǔ)存器、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)。水位PID控制系統(tǒng)集PLC控制技術(shù)、PID技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)于一體。本論文側(cè)重介紹“水塔水位PID控制系統(tǒng)”的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容，使水塔水塔維持一定的水位。因此如何設(shè)計(jì)一個(gè)精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。但其原理都大同小異。比如自動(dòng)控制水塔、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動(dòng)補(bǔ)水控制、自動(dòng)電熱水器、電開(kāi)水機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水控制等。同時(shí)，又有PID控制技術(shù)的發(fā)展，因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題?？删幊炭刂破鳎≒LC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)給。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。KEY WORDS: Water level control, Siemens S7200, The sensor四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文目 錄摘 要 IABSTRACT I第1章 引 言 1第2章 可編程器簡(jiǎn)介 2 2 PLC的發(fā)展 4 PLC的基本結(jié)構(gòu) 5 中央處理單元(CPU) 5 存儲(chǔ)器 6 輸入/輸出模塊 7 擴(kuò)展模塊 8 編程器 8 PLC的基本工作原理 8 PLC的主要應(yīng)用 9 S7200系列PLC元件功能 10第3章 水塔水位控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 13 傳統(tǒng)水塔水位控制 13 工作原理 13 外部接線與控制列表 13 15 PID水塔水位控制系統(tǒng)的工作原理 15 設(shè)計(jì)分析 15 可行性試驗(yàn)