水塔水位监测控制系统设计方案.docx

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1、毕业设计题水塔水位控制系统设计学生姓名专业班级指导教师二。一二年六月目录插图清单表格清单摘要Abstract第一章绪论11.1水塔水位控制系统设计的重要性11.2控制理论的发展和应用概况11 .3本文的重要工作2第二章水塔水位控制系统方案设计32 .1P1C的工作原理33 .2P1C选型54 .3水位传感器的选择62.4水塔水位控制方案8第三章水塔水位控制系统硬件设计93.1水塔水位控制系统主电路93.2控制系统与P1C的输入/输出接口分派表1O3.3水塔水位控制系统的I/O接线图11第四章水塔水位控制系统P1C软件设计124.1系统工作过程124.2程序流程图134.3梯形图与详细分析144

2、.4水塔水位控制系统梯形图对应指令17总结18参照文献19致谢2O插图清单2 -1P1C运行方式图32-2P1C扫描周期示意图42-3S7-300P1C的实物图52-4S7-300P1C的模块图52-5EchoPod超声波液位传感器62-6水塔水位控制系统方案设计图83 -1电机主电路图93-2系统接线图113-3程序流程图134 -1程序流程图的梯形图15插表清单3-1水塔水位系统P1C的输入/输出接口分派表10TocToc水塔水位控制系统设计摘要本文采用P1C进行主控制，在水箱上安装一种自动测水位装置。运用水的导电性持续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成对应的电信号，主控台

3、应用MCGS(MonitorandContro1GeneratedSystem)组态软件对接受到的信号进行数据处理，完毕对应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在合适的位置。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用H勺供水系统,老式的控制方式存在控制精度低、能耗大口勺缺陷,而自动控制原理，根据用水量口勺变化自动调整系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水规定，从而提高了供水系统的质量。并且成本低，安装以便，通过多次试验证明，敏捷性好，是节省水源，以便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。关键词:水位；自动控制系统；调试；可编程控制器(P1e)Water1eve1Contr

4、o1SystemDesignofWaterTowerAbstractInthispaper,theP1Ccontro1,anautomaticmeasurementofwater1eve1deviceinsta11edinthetank.Thee1ectrica1conductivityofwatercontinuous1yaroundthec1ocktomeasurethewater1eve1changes,andmeasuredthewater1eve1changesconvertedintocorrespondinge1ectrica1signa1s,conso1eapp1ication

5、MCGS(MonitorandContro1GeneratedSystem)configurationsoftwarereceivedsigna1fordataprocessing,comp1etethecorrespondingwater1eve1thefau1ta1arminformationdisp1ay,thedisp1ayofrea1-timecurveandthehistorica1curve,sothatthewater1eve1ismaintainedattheappropriate1ocation.Thewatertowerwater1eve1contro1systemisw

6、ide1yusedinwatersupp1ysystemoftheresidentia1area,thetraditiona1contro1method,contro1accuracyand1owenergyconsumptionandtheshortcomingsofautomaticcontro1theory,inaccordancewithchangesinwaterautomatica11yadjustthesystemoperatingparameters,tomaintainconstantpressuretomeetthewaterrequirements,therebyenha

7、ncingthequa1ityofthewatersupp1ysystem.And1ow-cost,easyinsta11ation,afterrepeatedexperimentsshowagoodsensitivity,istosavewater,fami1yfriend1y,andunitsoftheidea1devicetocontro1thewatertowerwater1eve1.Keywords：water1eve1；Automatic；Debugging；P1C第一章绪论1.1 水塔水位控制系统设计的重要性水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,老式的控制方式存在控制

8、精度低、能耗大的缺陷,而自动控制原理，是根据用水量的变化自动调整系统的运行参数,保持水压恒定来满足用水规定，从而提高了供水系统的质量。并且成本低，安装以便，通过多次试验证明，敏捷性好，是节省水源，以便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。不管社会经济怎样飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则也许导致严重的生产事故和损失，从而对供水系统提出了更高小J规定，满足和时、精确、安全充足的供水。假如仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须对其进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、低成本的设计、高实用价值的

9、控制器。该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,既到达节能的目的,又提高了供水系统的质量。1.2 P1C控制理论的发展和应用概况1.3 .1P1C控制理论的发展可编程控制器(PrOgrammabIeContro11er),也称可编程逻辑控制器(Programmab1e1ogicContro11er),是以微处理器为关键的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名组员，简称PC,为了防止与个人电脑(也简称为Pe)相混淆，一般将可编程控制器简称为P1C。初期的P1C一虽然P1C问世时间不长，不过伴随微处理器的出现，大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不停进步，P1C也迅速

10、发展，其发展过程大体可分为三个阶段：可编程逻辑控制器，这时的P1C多少由继电器控制装置的替代物的含义，其重要功能只是执行原先由继电器完毕的次序控制、定期等。它在硬件上以计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改善以适应工业控制现场的规定。装置中的器件重要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。此外还采用了某些措施，以提高其抗干扰U勺能力。在软件编程上采用广大电器工程技术人员所熟悉U勺继电器控制线路口勺方式一梯形图。因此，初期【向P1C的性能要优于继电器控制装置，其长处包括简朴易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能反复使用等。其中P1C特有勺编程语言一梯形图一直沿用至今。在

11、七十年代，微处理器的出现使P1C发生了巨大的变化。美国，日本，德国等某些厂家先后开始采用微处理器作为P1C的中央处理单元(CPU)0这样，使P1C的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增长了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增长了模拟量块、远程I/O模块、多种特殊功能模块。并扩大了存储器H勺容量，是多种逻辑线圈的数量增长，还提供了一定数量的数据寄存器，使P1C的应用范围得以扩大。进入八十年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器口勺市场价格大幅度下跌，使得多种类型的JP1C所采用的微

12、处理器的档次普遍提高。并且，为了深入提高P1CWJ处理速度，各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得P1C软、硬功能发生了巨大变化。我国在八十年代初才开始使用P1C,目前从国外引进的P1C使用较为普遍是由日本OMROX企业C系列、三菱企业F系列、美国GE企业GE系列和德国西门子企业S系列等。1.2.2P1C控制理论的应用P1C初始时针对工业次序控制发展而研制的。通过近40年的发展，P1C技术已大大超过其出现时的技术水平，其定位在低成本自动化项目和作为大型DiStribUtedContro1System(DCS)或Fie1cIbUSContro1System(FCS)系统小JI/O站。

13、目前P1C时应用已遍及国民经济的各个领域，并几乎涉和到工业界所有领域的中、大型设备的自动控制中，形成了满足多种需要的P1C应用系统。1.4 本文的重要工作在工农业生产过程中，常常需要对水位进行测量和控制。水位控制在平常生活中应用也相称广泛，例如水塔、地下水、水电站等状况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现措施，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等叫本文采用P1C进行主控制，在水箱上安装一种自动测量水位装置。运用水口勺导电性持续地全天候地测量水位的J变化，把测量到口勺水位变化转换成对应的电信号，主控台应用MCGS(MonitorandContro1GeneratedSyStem)组态软件对接受

14、到的信号进行数据处理，完毕对应小J水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在合适的位置。并对水塔水位系统进行I/O分析和梯形图设计，充实设计内容，以便更清晰的理解设计内容。第二章水塔水位控制系统方案设计2.1P1C的工作原理最初研制生产的P1C重要用于替代老式的山继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相似的。（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即假如这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有H勺触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同步动作。（2）P1C的CPU则采用次序逻辑扫描顾客程序的运行方式，即假如一种输出线圈或逻辑线

15、圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。为了消除两者之间由于运行方式不一样而导致的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在IoOmS以上，而P1C扫描顾客程序的时间一般均不不小于IOOms,因此，P1C采用了一种不一样于一般微型计算机的运行方式一扫描技术。这样在对于I/O响应规定不高的场所，P1C与继电器控制装置的处理成果上就没有什么区别了。扫描技术当P1C投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、顾客程序执行和输出刷新三个阶段。完毕上述三个阶段称作一种扫描周期。在整个运行期间，P1C的CPU以一定的扫描速度反复执行上述三个阶段，如图2-1所示。图2-1P1C运行方式图（1）输入采样阶段在输入采样阶段，P1C以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的对应的单元内。输入采样结束后，转入顾客程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，虽然输入状态和数据发生变化，I/O映象区中口勺对应单元口勺状态和数据也不会变化皿。因此，假如输入是脉冲信号，则该脉冲信号口勺宽度必须不小于一种扫描周期，才能保证在任何状况下，该输入均能被读入。（2）顾客程序执行阶段在顾客程序执行阶段，P1C总是按山上而下的次序依次地扫描顾客程序（梯形图），在扫描每一条梯形图