用PLC控制水塔水位【优秀机械机电毕业设计论文】【A6120】
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plc
控制
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水塔
水位
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优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6120
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,22页,10200字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
- 内容简介：
-
西南科技大学 应用型自学 考试 毕业设计 (论文 )任务书 题目 用 制水塔水位 任务与要求 : 查阅相关资料 ， 了解目前 制水塔水位检测装置的现状， 调查它们的 作用 ， 工作原理 ，然后进行大量的文献调查和参考，对系统的各个部分进行详细设计，最后对所选器件进行测试以及实验，保证器件能达到所要求的目的 。 时间 : 从 2008 年 8 月 21日 至 2008年 10 月 10 日 共 7 周 专业 机械制造与自动化 学生姓名 杜 强 准考证号 070107362129 指导教师 杨金鹏 职 称 助 教 2008 年 8 月 20 日 四川省高等自学考试 本 科毕业设计（论文）申报表 姓名 杜强 性别 男 年龄 21 考号 070107362129 专业 机械自造与自动化 地址 四川信息职业技术学院 电话 13881225165 邮编 628017 毕业设计（论文）题目 用 制水塔水位 拟 请 指导教师 姓 名 杨金鹏 职称 助教 邮编 628017 单位 四川信息职业技术学院 毕业设计（论文）课题目的、意义及价值、基本条件及实施时间 目的： 通过该课题的设计， 利用高可靠性的 统实现水塔水位的自动控制从而提高水塔供水的可靠性，最终提高自己的设计能力。 意义和价值： 通过学习 统控制原理，进一步掌握了 水塔水位的检测、 泵电动机的控制、系统的总体调试等。 基本条件： 在使用 统控制原理和查阅资料的前提条件下进行，通过指导老师的指导完成该课题的设计。 实施时间： 2008 年 8 月 21 号 2008 年 10 月 10 号 教学主管 单位意见 主考院校 评审意见 西南科技大学毕业设计（论文）开题报告 学 院 制造 科学与工程学院 专业班 级 机械自造与自动化专业 姓 名 杜强 学 号 070107362129 题 目 用 制水塔水位 题目类 型 应用型 一 选题背景及依据 （一） 国内外研究现状： 美国 用汽车 )公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了 司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代 品了。 在 80 年代至 90 年代中期，是 展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于 联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分市场 (过程控制 )并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业 出现，特别是近年来现场总线技术的发展， 挤占了一部分 以近年来 长速度，总的说是渐缓。目前全世界有 200 多厂家生产 300 多品种 品，主要应用在汽车 (23%)、粮食加工 (、化学 /制药(、金属 /矿山 (、纸浆 /造纸 (等行业。 国内 产厂约 30 家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或 “ 贴牌 ” 方式生产，因此可以说 我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。在 用方面， 我国是很活跃的，近年来每年约新投入 10 万台套 品，年销售额 30 亿元人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。 : （二） 需求状况： 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快 ， 目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。 2005 年国内市场销量为 25 万套右，约 35 亿元人民币，年增长率约为 12%。所以各 商都十分重视 通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产 的 具有通信接口，通信非常方便。 市场也对产 品要求越来越高，产品链也日益复杂，已成为各厂家关注的重点。 （三）选题的目的及意义： 可编程控制器（ ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、 计 时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（ 布了对 规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而 设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 高可靠性是电气 控制设备的关键性能。 于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余 平均无故障工作时间则更长。从 机外电路来说，使用 成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， 有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样 ，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 随着人民生活水平的逐步提高 ,对供水系统的要求也越来越高 ,国家在对各种建筑物的规划及设计中 ,规定供水系统不仅可以正常供水 ,而且还要具有消防功能 ，要求供水压力在很小的范围内变化。 水塔担负着为企业和居民供水的重要任务，本 设计利用高可靠性的 统实现水塔水位的自动控制从而提高水塔供水的可靠性和稳定性。 主要参考文献： 1 张万忠 北京 :化学工业出版社 ,2002,502 丁炜等 程 控 制 器 在 工 业 控 制 中 的 应 用 化 学 工 业 出 版社 ,2004,7:463 袁任光 程 控 制 器 应 用 技 术 与 实 例 . 北京 : 华 南 里 工 大 学 出 版社 ,1997,6:344 李舫 西安 :西安交通大学出版社 ,1999,11:465 高钦和 程 控 制 器 应 用 技 术 与 设 计 实 例 人 民 邮 电 出 版社 ,2004,7:266 王永华 北京航空航天大学出版社 ,2002,9:327 廖常初 础及应用 机械工业出版社 ,2003,6:548 吴爱萍 制的设计技巧 2003(2):619 赵跃华 四川 :电子科技大学出版社 ,1998,7:4310周万珍 析与设计应用 电子工业出版社 ,1999,6:4611郑忠 北京 :兵器工业出版社 ,1994:2312梁 锡鸿 控 制 器在 供 水系 统中 的 应用 动 化 与信 息 工程 ,2001(2):34 二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程 设计内容： 利用高可靠性 的 统实现水塔水位的自动控制从而提高水塔供水的可靠性。 设计导向 ： 水位的检测、 选型、 入输出接口回路的设计、 水泵电机的控制等多个方面 . 设计方法： 采用调查法、实验法、经验总结法、文献资料法等综合研究方法。 工作流程： （ 1） 了解目前 及水位检测装置的现状，调查它们的作用，工作原理。 （ 2） 还要进行大量的文献调查 和参考，对系统进行总体的设计，以及对系统的各个部分进行详细设计， 以便对以后的电路和程序调试奠定基础。 （ 3） 对所选器件进行测试以及实验，保证器件能达到所要达到的目的。 三、毕业设计 （论文）工作进度安排 1 查阅关于 制设计的相关资料，学习其相关知识。（ 8 月 21 日 8 月 26日） 2 制水塔水位的分析，并收集原始库存数据与资料。（ 8 月 27 日 9 月5 日 ） 3 进行大量的文献调查和参考，对系统进行总体的设计，以及对系统的各个部分进行详细设计。（ 9 月 6 日 9 月 16 日 ） 4对所选器件进行测试以及实验，保证器件能达到所要达到的目的。（ 9 月 17日 9 月 25 日 5毕业论文的撰写。 （ 9 月 26 日 9 月 30 日 ） 6毕业设计的修改完善。（ 10 月 1 日 10 月 10 日 ） 指 导 教 师 意 见 指导教师签字 _ 年 月 日 院 系 毕 业 设 计 领 导 小 组 审 核 意 见 难 度 综合训 练程度 是否隶属科研项目 教学院长（公章） _ 年 月 日 备注： 1、题目类型分为： 研究型、设计型和应用型等。 2、题目难度分为： A、 B、 C、 D 四个等级。 3、综合训练程度分为： A、 B、 C 三个等级。 毕 业 设 计（论文）进 度 表 日期 工作内 容 执行情况 指导教师签 字 8 月 21 日 8 月 26 日 查阅关于 制设计相关资料，学习其相关知识。 8 月 27 日 9 月 5 日 进行大量的文献调查和参考，对系统的各个部分进行详细设计。 9 月 6 日 9 月 26 日 对所选器件进行测试以及实验，保证器件能达到所要求的目的。 9 月 27 日10 月 10 日 修改毕业设计初稿，并准备毕业答辩。 指导教师 对进度实施 情况总评 评分 签字 年 月 日 答 辩 组 评审意见 评分 组长签字 年 月 日 主考院校 评审意见 签章 年 月 日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 摘要 本文从 统的选型出发， 从水位的检测、 入输出接口回路的设计、 水泵电机的控制等多个方面着手 统实现水塔水位的自动控制从而提高水塔供水的可靠性。 关键词： 水位控制 ； 可靠性 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 目 录 绪 论 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 述 . 错误 !未定义书签。 类 . 错误 !未定义书签。 结构 . 错误 !未定义书签。 程语言 . 错误 !未定义书签。 性能指标 . 错误 !未定义书签。 7介 . 错误 !未定义书签。 7列 指令系统 . 错误 !未定义书签。 7基本数据类型 . 错误 !未定义书签。 据在存储器中存取的方式 . 错误 !未定义书签。 程元件（ 数据区） . 错误 !未定义书签。 第 2 章 水位控制系统的硬件设计 . 错误 !未定义书签。 塔水位控制要求 . 错误 !未定义书签。 位开关 . 错误 !未定义书签。 选型和输入输出接口的设计 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 水位控制系 统的软件编程 . 错误 !未定义书签。 统软件流程 . 错误 !未定义书签。 统的编程（梯形图） . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 目 录 绪 论 . 1 第 1 章 述 . 2 类 . 2 结构 . 3 程语言 . 5 性能指标 . 5 7介 . 6 7列 指令系统 . 8 7基本数据类型 . 8 据在存储器中存取的方式 . 8 程元件（ 数据区） . 9 第 2 章 水位控制系统的硬件设计 . 11 塔水位控制要求 . 11 位开关 . 11 选型和输入输出接口的设计 . 12 第 3 章 水位控制系 统的软件编程 . 15 统软件流程 . 15 统的编程（梯形图） . 16 总 结 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 绪 论 随着人民生活水平的逐步提高 ,对供水系统的要求也越来越高 ,国家在对各种建筑物的规划及设计中 ,规定供水系统不仅可以正常供水 ,而且还要具有消防功能 ，要求供水压力在很小的范 围内变化。 水塔担负着为企业和居民供水的重要任务， 有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余 平均无故障工作时间则更长。从 机外电路来说，使用 成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， 出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性 。 本设计利用高可靠性的 统实现水塔水位的自动控制从而提高水塔供水的可靠性和稳定性 . 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第 1 章 述 可编程控制器（ ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型 工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、 计 时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（ 布了对 规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 1969 年美国数字设备公司（ 据 美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。 类 根据 结构形式，可将 为整体式和模块式两类。 1）整体式 整体式 将电源、 I/O 接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 般采用这种整体式结构。整体式 不同 I/O 点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有 I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口，以 及与编程器或 展单元内只有 I/O 和电源等，没有 本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式 般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 2）模块式 模块式 将 组成部分，分别作成若干个单独的模块，如 块、 I/O 模块、电源模块（有的含在 块中）以及各种功能模块。模块式 框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式 特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配 方便，便于扩展和维修。大、中型 般采用模块式结构。 还有一些 整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 装 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 式 源、 I/O 接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。 根据 I/O 点数的多少，可将 为微型、小型、中型、大型和巨型五类。 1） 超小型或微型 I/O 点数小于的 64 点。 2） 小型 I/O 点数为 64 点以上、 256 点以下的为小型 3） 中型 I/O 点数为 256 点以上、 2048 点以下的为中型 4） 大型 I/O 点数为 2048 以上、 8192 点以下的为大型 5） 超大型 I/O 点数超过 8192 点。 结构 1） 元 核心，起神经中枢的作用，每套 少有一个 位， 16 位， 32 位。中型 上，均采用 16 位 32 位 、小型 采用 8位 在根据通讯等方面要求，有的也改用 16位 32位 注 8位 代表 用寄存器的位宽）。在工作频率相同的情况下， 32 位 处理速度比 8 位、 16 位的更快。 2） 存储器 存储器主要有两种：一种是可读 /写操作的随机存储器 一种是只读（当然也是可写的）存储器主要有 写能在 10 万次以上，数据保存也能在 10 年以上）。在 ，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 度和内存容量是 重要参数，它们决定着 工作速度， 量及软件容量等，因此限制着控制规模。 3） I/O 单元 I/O 单元主要包括： 开关量的逻辑控制 、 模拟量控制 、 高速脉冲控制 、运动控制 、 过程控制 等几个方面。 开关量的逻辑控制 ： 这是 基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交 /直流输入接口，常用 的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。 模拟量控制 ： 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（ 数字量（ 间的 A/D 转换及 D/A 转换。 家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。电流型(4压型（ 010 8246 高速脉冲控制 ： 接受旋转编码器发出的高速脉冲信号，和控制步进马达 /伺服电机。 运动控制 ： 以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 过程控制 ： 是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， 编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控 制。 节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 有 块，目前许多小型 理一般是运行专用的 程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 4） 通讯单元 通信及联网 信含 的通信及 其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 商都十分重视 通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 具有通信接口，通信非常方便。 5） 电源单元 有开关电源，以供内部 电路使用。与普通电源相比， 源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 额定值 15% 的范围内波动。许多 向外提供直流 24V 稳压电源，用于对外部传感器供电。电源输入类型有：交流电源（ 220 110直流电源（常用的为 24 程语言 编程语言有很多种 ，其中以 梯形图语言 最为常用。 梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似，继承了传统电器控制逻辑 中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的 编程语言，是 第一编程语言。 性能指标 1） 存储容量 存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型 用户存储器容量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。 2） I/O 点数 输入 /输出（ I/O）点数是 以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量 能的重要指标。 I/O 点数越多，外 部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。 3） 扫描速度 扫描速度是指 行用户程序的速度，是衡量 能的重要指标。一般以扫描 1K 字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以 字为单位。 户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种 行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。 4） 指令的功能与数量 指令功能的强弱、数量的多少也是衡量 能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多， 处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控 制任务。 5） 内部元件的种类与数量 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 在编制 序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，表示 存储和处理各种信息的能力越强。 6） 特殊功能单元 特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量 品的一个重要指标。近年来各 商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使 控制功能日益扩大。 7） 可扩展能力 可扩展能力包括 I/O 点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展 、各种功能模块的扩展等。在选择 ，经常需要考虑 可扩展能力。 7介 200 可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动 2A 的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强 ， 成为当代各种小型控制工程的理想控制器 ，本设计的用 列 用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。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 列具有极高的性能 /价格比。 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 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 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 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。 西门子 列可编程控制 器分为 个系列，分别为 列的大、中、小型可编程控制器系统。 列可编程控制器有 列，其中 可编程控制器提供了 4 个不同的基本型号，常见的有 种基本型号。 1）集成的 24V 电源 可直接连接到传感器和变送器执行器， 21 和 有 180出。出 28026、 26出 400用作负载电源 2）高 速脉冲输出 具有 2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达 20于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。 3）通信口 21、 有 1 个 信口。 26、 26 个 信口。支持 信协议，有自由口通信能力。 4）模拟电位器 22 有 1 个模拟电位器， 26/226 2 个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（ 的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计 数器的预置值，过程量的控制参数。 5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 6） 储器模块 可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。 7）电池模块 用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约 5 天。选用电池模块能延长存储时间到 200 天（ 10 年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。 8）不同的设备类型 21226 各有 2 种类型 有不同的电源电压和控制电压。 9）数字量输入 /输出点 21 具有 6 个输入点和 4 个输出点； 22 具有 8 个输入点和 6 个输出 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 点； 24 具有 14 个输入点和 10 个输出点； 26有 24 个输入点和 16 个输出点。 机的输入点为 24V 直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（ ）两种类型。 10）高速计数器 21/222 有 4 个 30速计数器， 26/226 6 个 30高速计数器，用于捕捉比 描频率更快的脉冲信号 7列 指令系统 7基本数据类型 基本数据类型如表所示： 基本数据类型 位数 说明 布尔型 位 范围： 0， 1 字节型 字节 范围： 0 255 字型 6 字 范围： 0 65535 双字型 2 双字 范围： 0（ 232 整型 6 整数 范围： +32767 双整型 2 双字整数 范围： 231 实数型 2 点 数 表 2基本数据类型 据在存储器中存取的方式 1） 位、字节、字和双字 二进制数的 1 位（ 有 0 和 1 两种不同的取值，可用来表示开关量（或称数字量）的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为 1，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“得电”，其常开触点闭合、常闭触点断开，以后称该编程元件为 1 状态，或称该编程元件 之亦反。 8 位二进制数组成 1 个字节（ 其中的第 0 位为最低位（ 第 7 位为最高位（ 两个字节组成 1 个字（ 两个字组成 1 个双字。 2） 数据的存取方式 “位”存取方式：位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 中的区域标识符“ I”表示输入（ 字节地址为 3，位地址为 2。如图： 图 2存取方式示意图 这种存取方式称为“字节位”寻址方式。 “字节”存取方式：输入字节 8 位组成。 “字”存取方式：相邻的两个字节组成一个字，一个字中的两个字节的地址必须连续，且低位字节在一个字中应该 是高 8 位，高位字节在一个字中应该是低 8位。 示由 成的 1 个字， 的 I 为区域标识符， W 表示字（ 14 为起始字节的地址。 的 该是高 8 位， 该是低8 位。 “双字”存取方式：相邻的四个字节表示一个双字，四个字节的地址必须连续。最低位字节在一个双字中应该是最高 8 位。 示由 成的双字， I 为区域标识符， D 表示存取双字（ 12 为起始字节的地址。 该是最高 8 位， 该是最低 8 位。如 图： 图 2字存取方式示意图 程元件（ 数据区） 其系统软件管理下，将用户程序存储器（即装载存储区）划分出若干个区，并将这些区赋予不同的功能，由此组成了各种内部器件，这些内部器件就是编程元件。 的 数据区 如下表 ： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 元件 名称 代号 功能 范围 输入继电器 I 输入映像寄存器，接收来自现场的输入信号。按“字节 编址方式来读取一个继电器的状态。输入继电器的状态 是由现场输入信号决定的，不能通过编程方式改变。 输出继电器 Q 输出映像寄存器，驱动现场的执行元件。采用“字节 编址方式，输出继电器的状态是由程序执行的结果来决定。输出继电器线圈一般不能直接与梯形图的逻辑母线连接，当确实不需要任何编程元件触点控制时，可借助于特殊继电器 常开触点。 变量寄存器 V 用于模拟量控制、数据运算、参数设置及存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果。采用“位”、“字节”、“字”、“双字”编址方式。 助继电器 M 也称位存储区的内部标志位，相当于中间继电器，采用“字节 址方式。作存储数据用时，也可以“字节”、“字”、“双字”为单位。 256 个 特殊继电器 来存储系统的状态变量及有关的控制参数和信息。 过特殊继电器为用户提供一些特殊的控制功能和系统信息，也可以将对操作的特殊要求通过它通知 控，运行状态时，总为 期为 1脉冲； 期为 1s 的脉冲； 定时器 T 相当于时间继电器。 255 计数器 C 用来对输入脉冲个数进行累计。 255。 高速计数器 用于高频计数 累加器 用来暂存数据的寄存器，可以向子程序传递参数，或从子程序返回参数，也可用来存放运算数据、中间数据及结果数据。 4 个 32 位累加器。采用“字节”、“字”、“双字”的编址方式。 状态继电器 S 也称顺序控制继电器。是使用步进控制指令编程时的重要编程元件，用状态继电器和相应的步进控制指令，可以在小型 编制较复杂的控制 程序。 局部变量存储器 L 用于存储局部变量。 可采用“位”、“字节”、“字”、“双字”的编址方式。可将其作为间接寻址的指针，但不能作为间接寻址的存储器区。 模拟量输入 /输出寄存器 模拟量输入寄存器只能作读取操作，对模拟量输出寄存器只能作写入 操作数据长度 16 位，要以偶数号字节进行编址。 表 27的数据区 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 第 2 章 水位控制系统的硬件设计 塔水位控制要求 本设计用 24）实现 水塔水位的控制。 通过 外围电 路的配合，实现液位的分段指示，同时 系统具有手动 /自动两种控制方式， 在自动方式下 控制系统可以根据 需要将水 位分为多段来设定， 当水位为最低限时自动启动水泵加水 ， 当水位达到设定水位时，自动停止加水， 此外系统还 设有试验功能。 在水位没有达到水位开关实际动作位置的情况下，可以通过试验功能验证系统投入自动后的工作状态。 位开关 水位开关是一种检测水位的开关装置，当水位达到 开关所在位置时，水位开关的状态会发生变化，其输出的接点会闭合或断 开。通过判断这种闭合或打开的接点动作，就可以判断水位的高低位置。常用的水位开关分 为浮球式、光电式 超声式等几种。 它们的外部电路特性都和继电器的常开、常闭接点相似，但检测原理各不相同，下面就 浮球式水位开关 和 光电液位开关 的工作原理分别加以介绍： 1）浮球式水位开关 浮球式水位开关是 将密封的非磁性金属或塑胶管内根据需要设置一点磁簧开关，再将中空而内部有环形磁铁的浮球固定在杆径内磁簧开关相关位置上，浮球比重小于 水的 密度， 水 使浮球在一定范围内上下浮动，利用浮球内的磁铁去吸引磁簧开关的闭合，产生开关动作， 光 2） 光电液位开关 光电液位开关 是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制 器，它使用红外线探测，可避免阳光或灯光的干扰而引起误动作 。 利用光线的折射及反射 原理，光线在两种不同介质的分界面将产生反射或折射现象。当被测 水位 处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测 水位 处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面，这两种分界面使光电开关内部光接收晶体所接收的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态。 由于 浮球式水位开关 结构简单、安装方便，结合水塔水位控制实际情况，我选用的是 浮球式水位开关 。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 选型和 输入输出接口的设计 根据 水塔水位控制要求 ， 为实现水位的高低指示以及 水位的手动 /自动控制 ，系统共需开关量输入点 10个，开关量输出点 7个，根据系统控制要求，参照 品目录 ，拟选用西门子 机为 （ 14输入 /10 继电器输出） 系统的 输入 /输出信号 及 地址分配如表 3入 输出 名称 地址 描述 名称 地址 描述 位高位 位高位指示灯 位较高位 位较高位指示灯 位较低位 位较低位指示灯 位低位 位低 位指示灯 定水位高位 动指示灯 定水位较高位 动指示灯 定水位较低位 泵控制 动 /自动状态 动启泵 动停泵 表 3入输出地址分配表 入 经 光电隔离，输出 经继电器隔离，负载能力强；水 位检测采用 简单、可靠的 浮球式水位开关 ，手动 /自动转换、运行 /试验转换和水位高低 设定采用双位旋钮，手动启泵 、停泵和确认、试验采用常开按钮；输出选 用 220V 交 流指示灯、继电器。 系统的电气连接图如图 3四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 图 3统的电气连接图 图中，检测电源取自 带 24V 输出，高、较高、较低、底四个水位开关分别安装在水塔水箱的适当位置，电路中取其常开接点。当水搭水位达到某一水位开关的安装位置时，其接点闭合， 24V 的检测电源通过闭合的水位开关加到 过 状态判断出水位的高低，并通过 个指示灯指示出水位的大致位置， 闭合与断开状态决定系统是处于自动状 态还是处于手动状态，系统的手动 /自动状态由 示，当系统处于手动状态时，收 泵启停指令，当 下时，水泵启动；当 下时，水泵停止运行 ；当系统处于自动状态时，水泵的启动取决于水塔水位是否低至低位，当水位低于水位低位时，水泵自动启动，水泵的停止取决于水位是否达到设定， 水位设定开关，它们的闭合与断开状态将决定水位设定的高低，例如，当 合时，即水位的设定为较高位，当水泵给水塔加水到较高位置时，水泵就自动停止运行。 为节省输入口数量，节省投资，本设计 运行 /试 验功能的转换采用了对 I/O 模块接线的优化，使 入模块中 1 个输入节点起到 2 个输入节点的作用，完成作在两种方式下的 I/O 功能。如 图 3四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 图 3 I/O 模块接线的优化 系统正常运行时，运行 /试验转换旋钮 S 接通 1点，各试验按钮不起作用，水 位信号由 水位传感 传输给 统处于试验状态时， S 接通 1点，各传感器输入信号不起作用，此时可用各试验按钮模拟各段液位信号传输给 种控制方式下的两个信号共用一个输入节点，成倍提高 I/O 端口的利用率，节省 I/ S 3 运行方式 2 试验方式 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 第 3 章 水位控制系统的软件编程 统软件流程 系统的软件流程如图 4示 系统的程序 在完成液位指示的同时， 首先判断系统是处于自动控制还是处于手动控制，如果 处于手动状态，系统将接收手动指令，启动或停止水泵；如果系统处于自动状态，将自动判断水位是否低至最低水位，达到最低水位将自动启动水泵给水塔补水，当水位增加到设定水位时，水泵自动停止运行，程序开始下一周期扫描。 图 4统的软件流程 是 否 是 否 否 是 液位分段检测 自动控制否？ 最低水位否？ 启泵 到设定值否？ 停泵 手动启泵 手动停泵 液位分段检测 点亮相应的水位指示灯 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 统的编程（梯形图） 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 总 结 紧张而有序的毕业设计已经接近尾声，回首这几个月的点点滴滴，我觉得自己受益匪浅，学到了在课堂上学不到的东西。通过这次的毕业设计，使我懂得对每一件事都要认真负责、一丝不苟、还有团队精神的重要性；锻炼了我潜心考察、勇于开拓与实践的基本素质；使我获得了从文献和生产实践中获取知识的能力；提高了我从别人经验、从其它学科找到解决问题的新途径的悟性；也似自己知道如何去学习，去思考！ 毕
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