LC原理及应用课程设计---水箱液位控制.docx

PLC原理及应用课程设计设计题目： 水箱液位控制学 院： 职业技术学院 专 业： 自动化 班 级： 091 学 号： 0920020626 学生姓名： 戴波 指导教师： 王世蓉 2012年 6 月 28 日课程设计任务书1. 任务描述水箱液位控制原理示意图如图1 所示，图中控制对象为3个水箱。水箱内侧分别设置有液位传感器BG1，BG3，BG5用于检测水箱中水位的“满”； 液位传感器BG2，BG4，BG6用于检测水箱中水位的“空”；设置3个按钮SF1，SF2，SF3操纵水箱进、放水的工作方式。在水箱的水位为“空”时系统可以自动进水，水位为“满”时系统可以自动放水。MB1，MB2，MB3为进水阀，MB4，MB5，MB6为出水阀。2控制要求（1）工作方式一操作按钮SF1，系统启动后，自动执行水箱1进水水箱2进水水箱3进水的顺序，接着进行水箱1放水水箱2放水水箱3放水的过程，自动循环工作3次后停止运行。（2）工作方式二操作按钮SF2，自动执行3个水箱同时进水，全部装满后同时放水。（3）工作方式三操作按钮SF3，系统启动后，自动执行水箱1进水、放水水箱2进水、放水水箱3进水、放水的顺序，循环工作3次后停止运行。3设计说明书应包括以下内容（1）系统设计任务分析（2）系统设计方案（3）系统硬件设计（4）I/O地址分配（5）PLC及扩展模块接线图（6）程序流程图或功能图（7）控制程序梯形图（8）程序编辑和调试PLC原理及应用课程设计 第 II 页目 录第一章 设计方案11.1 设计任务分析11.2 设计方案1第二章 硬件设计32.1 PLC选型32.2 PLC软件介绍4第三章 程序设计83.1 I/O地址分配83.2 控制程序功能图93.3 控制程序梯形图11 3.3.1工作方式一梯形图11 3.3.2工作方式二梯形图14 3.3.3工作方式三梯形图16第四章 程序调试20心得体会21参考文献22附录一 PLC及扩展模块接线图23水箱液位控制系统设计摘要水箱液位控制原理示意图如图1 所示，图中控制对象为3个水箱。水箱内侧分别设置有液位传感器BG1，BG3，BG5用于检测水箱中水位的“满”； 液位传感器BG2，BG4，BG6用于检测水箱中水位的“空”；设置3个按钮SF1，SF2，SF3操纵水箱进、放水的工作方式。在水箱的水位为“空”时系统可以自动进水，水位为“满”时系统可以自动放水。MB1，MB2，MB3为进水阀，MB4，MB5，MB6为出水阀。要求按设计任务中不同的三种工作方式一一实现。关键词：可编程控制器，液位传感器， 水箱，水箱液位PLC原理及应用课程设计 第 24 页第一章 设计方案1.1 设计任务分析从设计任务来看，我们需要一个能进行三种工作方式的水箱液位控制系统。工作方式一操作按钮SF1，系统启动后，自动执行水箱1进水水箱2进水水箱3进水的顺序，接着进行水箱1放水水箱2放水水箱3放水的过程，自动循环工作3次后停止运行。工作方式二操作按钮SF2，自动执行3个水箱同时进水，全部装满后同时放水。工作方式三操作按钮SF3，系统启动后，自动执行水箱1进水、放水水箱2进水、放水水箱3进水、放水的顺序，循环工作3次后停止运行。1.2 设计方案 由于要求按三种不同的工作方式进行工作，首先，把工作方式分解为独立的三个；然后，按工作方式一的工作要求进行系统设计，逐一完成三种方式的系统设计；最后，将三种工作方式进行整合。第二章 硬件设计2.1 PLC选型PLC机型选择主要考虑I/O点数。根据控制系统所需要的输入设备（如按钮、限位开关、转换开关等）输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等）以及A/D、D/A转换个数。确定I/O点数，一般要留有一定裕量（约占10%），满足生产发展和工艺的改进。随着PLC功能日益完善，很多小型机也具有中、大型机的功能。对于PLC的功能选择，一般只要满足I/O点数，大多数机型也能满足。目前大多数PLC机型都具有I/O扩展模块、A/D、D/A转换模块，以及高级指令、中断能力与外设通信能力。PLC一般根据I/O点数的不同，内存容量会有相应的差别。在选择内存容量时同样应留有一定余量，一般是实际程序的25%。不应单纯追求大容量，以够用为原则。在PLC机型选取上要考虑控制系统与PLC结构功能的合理性。如果是单机系统控制，I/O点数不多，不涉及PLC之间的通信，但又要求功能更强，要求有处理模拟信号的能力，可选择整体式机，如松下FP0、FP1、FP-M系列，以及OMRON C2OOH系列等。如果仅有开关量控制，可选择OMRON C系列P型机、西门子S7-200，三菱F1、FX系列等。系统总开关量输入点有9个、开关量输出点有6个，仅有开关量的控制以及从经济角度和功能角度综合考虑，所以选用西门子S7-200，CPU选择CPU224PLC。CPU224本机集成了14点输入10点输出，共有24个数字量I/O。它可连接个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。CPU224有13字节程序和数据存贮空间，个独立的30KH高速计数器，路独立的20KH高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有个RS-485通讯编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。 2.2 PLC软件介绍一、STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监控等内容。1、硬件连接利用一根PC/PPI（个人计算机/点对点接口）电缆可建立个人计算机与PLC之间的通信。这是一种单主站通信方式，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。典型的单主站连接如图A-1所示。把PC/PPI电缆的PC端与计算机的RS-232通信口（COM1或COM2）连接，把PC/PPI电缆的PPI端与PLC的RS-485通信口连接即可。图2.2-1 PLC与计算机之间的连接二、STEP7-Micro/WIN32编程软件的主要功能1、基本功能STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现以下功能。1）在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。2）在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。3）在编辑程序的过程中进行语法检查，可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。4）对用户程序进行文档管理，加密处理等。5）设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。2、主界面各部分功能1）STEP7-Micro/WIN32编程软件的主界面外观如图3.2-2所示。图2.2-2 STEP7-Micro/WIN32编程软件界面界面一般可以分成以下几个区：标题栏、菜单条（包含8个主菜单项）、工具条（快捷按钮）、引导条（快捷操作窗口）、指令树（快捷操作窗口）、输出窗口、状态条和用户窗口（可同时或分别打开5个用户窗口）。3.2.2 S7_200S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面： 1）极高的可靠性。 2）极丰富的指令集。 3）易于掌握。 4）便捷的操作。 5）丰富的内置集成功能。 6） 实时特性。 7） 强劲的通讯能力。 8） 丰富的扩展模块。适用范围-S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 - S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。第三章 程序设计3.1 I/O地址分配名称代码地址编号输入信号操作方式一按钮SF1I0.0操作方式二按钮SF2I0.1操作方式三按钮SF3I0.2液位传感器（满）BG1I0.3液位传感器（空）BG2I0.4液位传感器（满）BG3I0.5液位传感器（空）BG4I0.6液位传感器（满）BG5I0.7液位传感器（空）BG6I1.0输出信号进水阀MB1Q0.0进水阀MB2Q0.1进水阀MB3Q0.2出水阀MB4Q0.3出水阀MB5Q0.4 出水阀MB6Q0.5 3.2 控制程序功能图3.3 控制程序梯形图3.3.1工作方式一梯形图3.3.2工作方式二梯形图3.3.3工作方式三梯形图第四章 程序调试软件调试系统调试我们主要在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6设计编写梯形图和S7_200仿真软件进行软件仿真进行。首先，在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6平台进行梯形图的编写，在程序编译过程中，一定要足够的细心，避免犯把常闭画成常开的低级错误，在编写好梯形图并检查无误后。将编译好的梯形图导出。然后我们再通过S7_200仿真软件导入程序，按下任务书所对应的按钮，观察是否实现其功能，如果未实现，证明梯形图还需进一步修改，返回V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6修改编译梯形图，重复以上操作，直到实现其功能为止。 心得体会为期一周的PLC课程设计结束了，通过此次课程设计，使我获益匪浅，它使我认识到自己的不足，提高了自己对电气控制与可编程技术的认识与运用。具体有以下方面：通过此次设计，充分的把理论运用到实践上来，在这次设计以前，我们都只是在课堂上了解关于PLC的理论知识，对它的运用也只是局限于作业和考试上，这次设计不仅巩固了我们所学的知识，而且很好的把它们串接起来，也学到了很多新的知识。让我对梯形图、顺序功能图有了更深的理解。也让我更熟练了V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6软件的操作。提高了自己的动手能力和学习知识能力，设计要求我