plc課程設(shè)計-- 水箱液位控制

1、<p>　　PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計</p><p>　　設(shè)計題目： 水箱液位控制</p><p>　　學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號

2、： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 6 月 28 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b&g

3、t;　　1. 任務(wù)描述</b></p><p>　　水箱液位控制原理示意圖如圖1 所示，圖中控制對象為3個水箱。水箱內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有液位傳感器BG1，BG3，BG5用于檢測水箱中水位的“滿”； 液位傳感器BG2，BG4，BG6用于檢測水箱中水位的“空”；設(shè)置3個按鈕SF1，SF2，SF3操縱水箱進、放水的工作方式。在水箱的水位為“空”時系統(tǒng)可以自動進水，水位為“滿”時系統(tǒng)可以自動放水。MB1，MB2，M

4、B3為進水閥，MB4，MB5，MB6為出水閥。</p><p><b>　　2．控制要求</b></p><p><b>　?。?）工作方式一</b></p><p>　　操作按鈕SF1，系統(tǒng)啟動后，自動執(zhí)行水箱1進水→水箱2進水→水箱3進水的順序，接著進行水箱1放水→水箱2放水→水箱3放水的過程，自動循環(huán)工作3次后停止運

5、行。</p><p><b>　?。?）工作方式二</b></p><p>　　操作按鈕SF2，自動執(zhí)行3個水箱同時進水，全部裝滿后同時放水。</p><p><b>　　（3）工作方式三</b></p><p>　　操作按鈕SF3，系統(tǒng)啟動后，自動執(zhí)行水箱1進水、放水→水箱2進水、放水→水箱3進水

6、、放水的順序，循環(huán)工作3次后停止運行。</p><p>　　3．設(shè)計說明書應(yīng)包括以下內(nèi)容</p><p>　?。?）系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)分析</p><p><b>　　（2）系統(tǒng)設(shè)計方案</b></p><p><b>　?。?）系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　?。?）I/

7、O地址分配</p><p>　　（5）PLC及擴展模塊接線圖</p><p>　?。?）程序流程圖或功能圖</p><p>　　（7）控制程序梯形圖</p><p>　?。?）程序編輯和調(diào)試</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計方案

8、1</p><p>　　1.1 設(shè)計任務(wù)分析1</p><p>　　1.2 設(shè)計方案1</p><p>　　第二章 硬件設(shè)計3</p><p>　　2.1 PLC選型3</p><p>　　2.2 PLC軟件介紹4</p><p>　　第三章 程序設(shè)計8</p><

9、;p>　　3.1 I/O地址分配8</p><p>　　3.2 控制程序功能圖9</p><p>　　3.3 控制程序梯形圖11</p><p>　　3.3.1工作方式一梯形圖11</p><p>　　3.3.2工作方式二梯形圖14</p><p>　　3.3.3工作方式三梯形圖16</p>

10、;<p>　　第四章 程序調(diào)試20</p><p><b>　　心得體會21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p>　　附錄一 PLC及擴展模塊接線圖23</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>&l

11、t;b>　　摘要</b></p><p>　　水箱液位控制原理示意圖如圖1 所示，圖中控制對象為3個水箱。水箱內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有液位傳感器BG1，BG3，BG5用于檢測水箱中水位的“滿”； 液位傳感器BG2，BG4，BG6用于檢測水箱中水位的“空”；設(shè)置3個按鈕SF1，SF2，SF3操縱水箱進、放水的工作方式。在水箱的水位為“空”時系統(tǒng)可以自動進水，水位為“滿”時系統(tǒng)可以自動放水。MB1，MB2，M

12、B3為進水閥，MB4，MB5，MB6為出水閥。</p><p>　　要求按設(shè)計任務(wù)中不同的三種工作方式一一實現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器，液位傳感器， 水箱，水箱液位</p><p><b>　　第一章 設(shè)計方案</b></p><p>　　1.1 設(shè)計任務(wù)分析</p><p>

13、;　　從設(shè)計任務(wù)來看，我們需要一個能進行三種工作方式的水箱液位控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　工作方式一</b></p><p>　　操作按鈕SF1，系統(tǒng)啟動后，自動執(zhí)行水箱1進水→水箱2進水→水箱3進水的順序，接著進行水箱1放水→水箱2放水→水箱3放水的過程，自動循環(huán)工作3次后停止運行。</p><p><b>　　工作方式

14、二</b></p><p>　　操作按鈕SF2，自動執(zhí)行3個水箱同時進水，全部裝滿后同時放水。</p><p><b>　　工作方式三</b></p><p>　　操作按鈕SF3，系統(tǒng)啟動后，自動執(zhí)行水箱1進水、放水→水箱2進水、放水→水箱3進水、放水的順序，循環(huán)工作3次后停止運行。</p><p><

15、b>　　1.2 設(shè)計方案</b></p><p>　　由于要求按三種不同的工作方式進行工作，首先，把工作方式分解為獨立的三個；然后，按工作方式一的工作要求進行系統(tǒng)設(shè)計，逐一完成三種方式的系統(tǒng)設(shè)計；最后，將三種工作方式進行整合。</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1

16、PLC選型</b></p><p>　　PLC機型選擇主要考慮I/O點數(shù)。根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的輸入設(shè)備（如按鈕、限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等）輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、信號指示燈等）以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換個數(shù)。確定I/O點數(shù)，一般要留有一定裕量（約占10%），滿足生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　隨著PLC功能日益完善，很多小型機也具有中、大型機的功能。對于PLC的功能選擇

17、，一般只要滿足I/O點數(shù)，大多數(shù)機型也能滿足。目前大多數(shù)PLC機型都具有I/O擴展模塊、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，以及高級指令、中斷能力與外設(shè)通信能力。</p><p>　　PLC一般根據(jù)I/O點數(shù)的不同，內(nèi)存容量會有相應(yīng)的差別。在選擇內(nèi)存容量時同樣應(yīng)留有一定余量，一般是實際程序的25%。不應(yīng)單純追求大容量，以夠用為原則。</p><p>　　在PLC機型選取上要考慮控制系統(tǒng)與PLC結(jié)構(gòu)功能

18、的合理性。如果是單機系統(tǒng)控制，I/O點數(shù)不多，不涉及PLC之間的通信，但又要求功能更強，要求有處理模擬信號的能力，可選擇整體式機，如松下FP0、FP1、FP-M系列，以及OMRON C2OOH系列等。如果僅有開關(guān)量控制，可選擇OMRON C系列P型機、西門子S7-200，三菱F1、FX系列等。</p><p>　　系統(tǒng)總開關(guān)量輸入點有9個、開關(guān)量輸出點有6個，僅有開關(guān)量的控制以及從經(jīng)濟角度和功能角度綜合考慮，所以

19、選用西門子S7-200，CPU選擇CPU224PLC。</p><p>　　CPU224本機集成了14點輸入／10點輸出，共有24個數(shù)字量I/O。它可連接７個擴展模塊，最大擴展至168點數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。CPU224有13Ｋ字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間，６個獨立的30KHｚ高速計數(shù)器，２路獨立的20KHｚ高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有１個RS-485通訊／編程口，具有PPI通訊、M

20、PI通訊和自由方式通訊能力，是具有較強控制能力的小型控制器。</p><p>　　2.2 PLC軟件介紹</p><p>　　一、STEP7-Micro/WIN32編程軟件介紹</p><p>　　STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATIC S7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強大，既可用于開

21、發(fā)用戶程序，又可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進行編程、調(diào)試和運行監(jiān)控等內(nèi)容。</p><p><b>　　1、硬件連接</b></p><p>　　利用一根PC/PPI（個人計算機/點對點接口）電纜可建立個人計算機與PLC之間的通信。這是一種單主站通信方式，不需要其他硬件，如調(diào)制解調(diào)器和編程設(shè)備等。</p>

22、;<p>　　典型的單主站連接如圖A-1所示。把PC/PPI電纜的PC端與計算機的RS-232通信口（COM1或COM2）連接，把PC/PPI電纜的PPI端與PLC的RS-485通信口連接即可。</p><p>　　圖2.2-1 PLC與計算機之間的連接</p><p>　　二、STEP7-Micro/WIN32編程軟件的主要功能</p><p>&l

23、t;b>　　1、基本功能</b></p><p>　　STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實現(xiàn)以下功能。</p><p>　　1）在脫機（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機方式時，計算機與PLC斷開連接，此時能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計算

24、機的磁盤上。</p><p>　　2）在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關(guān)系的PLC直接進行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。</p><p>　　3）在編輯程序的過程中進行語法檢查，可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯誤處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。</p><p&g

25、t;　　4）對用戶程序進行文檔管理，加密處理等。</p><p>　　5）設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。</p><p>　　2、主界面各部分功能</p><p>　　1）STEP7-Micro/WIN32編程軟件的主界面外觀如圖3.2-2所示。</p><p>　　圖2.2-2 STEP7-Micro/WIN32編程軟件界面<

26、;/p><p>　　界面一般可以分成以下幾個區(qū)：標題欄、菜單條（包含8個主菜單項）、工具條（快捷按鈕）、引導(dǎo)條（快捷操作窗口）、指令樹（快捷操作窗口）、輸出窗口、狀態(tài)條和用戶窗口（可同時或分別打開5個用戶窗口）。</p><p>　　3.2.2 S7_200</p><p>　　S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)

27、測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 　　</p><p>　　1）極高的可靠性。 　　</p><p>　　2）極豐富的指令集。 　　</p><p>　　3）易于掌握。 　　</p><p>

28、　　4）便捷的操作。 　　</p><p>　　5）豐富的內(nèi)置集成功能。 　　</p><p>　　6） 實時特性。 　　</p><p>　　7） 強勁的通訊能力。 　　</p><p>　　8） 豐富的擴展模塊。</p><p><b>　　適用范圍</b></p><p&

29、gt;　　----S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 　　</p><p>　　---- S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號

30、的8種CPU供您使用。</p><p><b>　　第三章 程序設(shè)計</b></p><p>　　3.1 I/O地址分配</p><p>　　3.2 控制程序功能圖</p><p>　　3.3 控制程序梯形圖</p><p>　　3.3.1工作方式一梯形圖</p><p>

31、　　3.3.2工作方式二梯形圖</p><p>　　3.3.3工作方式三梯形圖</p><p><b>　　第四章 程序調(diào)試</b></p><p><b>　　軟件調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試我們主要在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6設(shè)計編寫梯形圖和S7_200仿真軟

32、件進行軟件仿真進行。</p><p>　　首先，在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6平臺進行梯形圖的編寫，在程序編譯過程中，一定要足夠的細心，避免犯把常閉畫成常開的低級錯誤，在編寫好梯形圖并檢查無誤后。將編譯好的梯形圖導(dǎo)出。</p><p>　　然后我們再通過S7_200仿真軟件導(dǎo)入程序，按下任務(wù)書所對應(yīng)的按鈕，觀察是否實現(xiàn)其功能，如果未實現(xiàn)，證明梯形圖還需進一步修改，返回V

33、4.0 STEP 7 MicroWIN SP6修改編譯梯形圖，重復(fù)以上操作，直到實現(xiàn)其功能為止。 </p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　為期一周的PLC課程設(shè)計結(jié)束了，通過此次課程設(shè)計，使我獲益匪淺，它使我認識到自己的不足，提高了自己對電氣控制與可編程技術(shù)的認識與運用。具體有以下方面：</p><p>　　通過此次

34、設(shè)計，充分的把理論運用到實踐上來，在這次設(shè)計以前，我們都只是在課堂上了解關(guān)于PLC的理論知識，對它的運用也只是局限于作業(yè)和考試上，這次設(shè)計不僅鞏固了我們所學(xué)的知識，而且很好的把它們串接起來，也學(xué)到了很多新的知識。讓我對梯形圖、順序功能圖有了更深的理解。也讓我更熟練了V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件的操作。</p><p>　　提高了自己的動手能力和學(xué)習(xí)知識能力，設(shè)計要求我們畫梯形圖和功能，這充

35、分提高了自己的動手操作能力。當遇到難題時，便通過詢問老師同學(xué)或者查閱相關(guān)資料解決，這提高了自己的學(xué)習(xí)能力。</p><p>　　總之，這次設(shè)計鍛煉和提高了自己各方面的能力，彌補了自己在PLC知識點上的不足，為自己以后得畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。在此過程中，感謝王老師的精心指導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助，你們的幫助是此次設(shè)計完成的重要因素。</p><p><b>　　參考文獻</b&