【正文】 d levelIn this paper, a water tank level control system design process, the water tower level control system based on PLC design a good implementation of the specificprocess. Key words： The high level of , Water level control,DCS, Water level PLC目 錄中文摘 要 3英文摘要 41 緒 論 7 7 8 82 PLC簡介 10 10 PLC的發(fā)展 11 PLC的未來展望 11 PLC的特點(diǎn) 12 PLC的組成 13 中央處理單元(CPU) 13 存儲(chǔ)器 1輸入/輸出模塊 1擴(kuò)展模塊 15 編程器 15 PLC的工作原理 16 梯形圖程序設(shè)計(jì) 163 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì) 18 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 18 工作原理 18 水塔水位控制系統(tǒng)主電路 18 I/O接口分配 19 列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表 19 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備 204 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì) 21 程序流程圖 21 梯形圖程序設(shè)計(jì)及工作過程分析 22 工作過程 23 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖 235 水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì) 27 組態(tài)軟件概述 27 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展 27 組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向 28 建立WINCC組態(tài)畫面 28 WINCC組態(tài)畫面 28 畫面演示 296 結(jié) 論 37致 謝 38參考文獻(xiàn) 39論文原創(chuàng)性聲明 401 緒 論在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關(guān)量等都是常用的主要被控參數(shù)。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、電開水機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水控制等。但其原理都大同小異。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)中起著越來越重要的作用。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。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點(diǎn)。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前水位控制的方式被PLC控制取代。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)大多采用水塔、高位水箱或增壓設(shè)備，用水泵高出實(shí)際用水高度的揚(yáng)程來“提升”水位高度，以保證有足夠的用水量，并且控制精度低、能耗大。PLC可編程控制器是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的控制設(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，是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。PLC問世時(shí)間不長，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。國外專家預(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CAC/CAM）種躍居首位。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)，是工業(yè)自動(dòng)化的主導(dǎo)產(chǎn)品。而且成本低，安裝方便，靈敏性好，從而達(dá)到了滿足企業(yè)或居民得到安全、穩(wěn)定用水以及節(jié)約水源的目的，并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失，從而滿足及時(shí)、準(zhǔn)確、安全、充足的供水成為人們對(duì)供水系統(tǒng)提出的新要求。 　我國在八十年代初才開始使用PLC，目前從國外應(yīng)進(jìn)的PLC使用較為普遍的有日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美國GE公司GE系列和德國西門子公司S系列等。可編程控制器（PLC）因?yàn)榭垢蓴_能力強(qiáng)，可靠性好，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，編程方便，易于使用，維護(hù)操作方便等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣，最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對(duì)供水壓力的要求。由于小區(qū)高樓用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥的開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問題。我的設(shè)計(jì)采用PLC和傳感器相互配合檢測(cè)水塔的準(zhǔn)確水位，從而達(dá)到快速、安全檢測(cè)當(dāng)前實(shí)際水位?，F(xiàn)代當(dāng)今社會(huì)在追求舒適、安全的同時(shí)力求土地使用率的最大化也是我們共同的目標(biāo)。2 PLC簡介 可編程控制器是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的控制設(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)。因此，無論是單機(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，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。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)的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電路直觀、價(jià)格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點(diǎn)。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、費(fèi)用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個(gè)新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。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。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、通用性等有點(diǎn)，用程序代替硬接線，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性能強(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)語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標(biāo)志性語言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語言，使得部熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。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。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。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。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。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。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。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開發(fā)研制了專用邏輯處理芯片。 PLC的未來展望 21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。 PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。 PLC的組成PLC的硬件主要是由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元，通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。典型PLC組成框圖如圖21所示。其功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器狀態(tài)，并能診斷用戶程序中語法錯(cuò)誤。等所有用戶程序執(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。②EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除只讀存儲(chǔ)器。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。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。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。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC性能。③用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：主要用來存放用戶的應(yīng)用程序。次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。、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)過程連接的借口。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)?？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。數(shù)字量輸入