可編程控制器技術(shù) 課程設(shè)計(jì)---plc水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　湖 北 工 業(yè) 大 學(xué)</p><p>　　可編程控制器技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：水塔水位控制系統(tǒng) </p><p>　　院 （系）： 機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 09機(jī)自職2班</p><p>　　學(xué) 號(hào)： 0910113213<

2、/p><p>　　學(xué)生姓名： 張凱</p><p>　　指導(dǎo)教師： 許萬(wàn)</p><p>　　起止時(shí)間： 2012/11/26_--_2012/11/30</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 課程設(shè)計(jì)目的與要求1</p><p&

3、gt;　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境1</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)1</p><p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　第2章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3</p><p>　　2.1系統(tǒng)分析與I/O分配3</p><p&g

4、t;　　2.2系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3 軟件程序設(shè)計(jì)7</p><p>　　第3章 課程設(shè)計(jì)的考核11</p><p>　　3.1 課程設(shè)計(jì)的考核要求11</p><p>　　3.2 課程性質(zhì)與學(xué)分11</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p&

5、gt;<p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的與要求</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　本課程的課程設(shè)計(jì)實(shí)際是樓宇智能化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完《電氣控制設(shè)備》《傳感器與數(shù)據(jù)采集》《可編程控制器技術(shù)》等課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對(duì)PLC控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的基本方法的掌握。</p><p>　

6、　1.2 課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境</p><p>　　硬件要求能運(yùn)行Windows 9.X操作系統(tǒng)的微機(jī)系統(tǒng)。三菱FX可編程控制器和仿真軟件、電子元件一套、工具一套。</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)</p><p>　　熟悉常用電子元件的使用；電路電子技術(shù)中的相關(guān)內(nèi)容；電氣控制；傳感器與數(shù)據(jù)采集；可編程控制器原理與應(yīng)用。</p><p

7、>　　1.4 課程設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1、使用三菱FX系列PLC為控制核心，選擇電磁閥YV、交流接觸器KM、熱繼電器FR、按鈕、水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SL等作為外圍控制器件，控制水泵啟動(dòng)和停止。滿足水位控制要求。</p><p>　　具體任務(wù)：（1）進(jìn)水控制。當(dāng)水池水位低于低水位界時(shí)，SL4為ON，電磁閥YV打開(kāi)進(jìn)水；當(dāng)水位高于水池高水位界時(shí)SL3為ON；電磁閥YV關(guān)閉。（2）報(bào)警顯

8、示。如果電磁閥打開(kāi)4s后，SL3不為ON，表示沒(méi)有進(jìn)水，出現(xiàn)故障，此時(shí)系統(tǒng)關(guān)閉電磁閥，指示燈HL按0.5s亮滅周期閃爍。（3）抽水控制。當(dāng)SL4為OFF并且水塔水位低于水位界時(shí)，SL2為ON，水泵M啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始抽水；當(dāng)水塔水位高于高水位界時(shí)，SL1為ON，水泵M停止運(yùn)行，抽水完畢。</p><p>　　2、查閱相關(guān)資料，要完成系統(tǒng)分析以及PLC和外接設(shè)備的選擇；PLC的I/O接點(diǎn)分配；系統(tǒng)電路圖；系統(tǒng)流程圖；系

9、統(tǒng)梯形圖和指令表；完成程序的仿真和調(diào)試。</p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)要求</p><p><b>　　內(nèi)容包括：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)使用的PLC和外圍器件選擇與器件介紹。</p><p>　　分析控制要求，繪制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　確定輸入輸出設(shè)備以及接

10、點(diǎn)分配。</p><p>　　畫(huà)出程序流程圖和梯形圖。</p><p><b>　　指令表清單</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)分析與I/O分配</p><p>　　2.1.1水塔水位的工作流程：</p>

11、<p>　　當(dāng)水池液體位于下限液位開(kāi)關(guān)S1，S1此時(shí)為ON，電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始往水池里注水，當(dāng)4S以后，若水池液位沒(méi)有超過(guò)水池下限液位開(kāi)關(guān)時(shí)，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，若系統(tǒng)正常，此時(shí)水池下限位開(kāi)關(guān)S4為OFF，表示水位高于下限水位。當(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)水塔水位低于水塔下限水位時(shí)，則水塔下限水位開(kāi)關(guān)S3為ON，水泵開(kāi)始工作，向水塔供水，當(dāng)S3為OFF時(shí)，則水塔上限水位S4為OFF，水泵停止。當(dāng)水塔水位低于下

12、限水位，同時(shí)水池水位也低于下限水位時(shí)，水泵不能啟動(dòng)。如圖2.1.1</p><p><b>　　圖2.1.1</b></p><p>　　2.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC是以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如圖2.1.2所示</p><p><b>　　圖2.1.2</b>&

13、lt;/p><p>　　1、中央處理單元（CPU）</p><p>　　PLC的中央處理器與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，是PLC的控制中樞，</p><p>　　其性能決定了PLC的性能。它按PLC中程序賦予的功能有條不紊地進(jìn)行工作。</p><p>　　存儲(chǔ)器（RM/ROM）</p><p>　　存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電

14、路，主要用來(lái)存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)等。PLC中使用的存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器(ROM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)及可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM）組成。存儲(chǔ)器是衡量PLC性能的一個(gè)重要指標(biāo)。</p><p><b>　　3、I/O接口</b></p><p>　　輸入接口一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)微處理器及外部設(shè)備交換信息。它接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)

15、檢測(cè)不見(jiàn)（如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)）以及其他一些傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量（要通過(guò)模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi)）等各種狀態(tài)控制信號(hào)，并存入輸入映像寄存器。</p><p>　　輸入接口采用光電耦合電路將PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備隔離起來(lái)，以提高PLC的抗干擾能力。輸入接口電路通常有兩類：一類為直流輸入型，另一類是交流輸入型。</p><p>　　輸出接口模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件，用來(lái)

16、將輸出信號(hào)送給控制對(duì)象。其作用是將中央處理單元送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)并輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電動(dòng)機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。</p><p><b>　　4、I/O擴(kuò)展接口</b></p><p>　　小型的PLC輸入輸出接口都是與中央處理單元CPU制造在一起的。為了滿足被控設(shè)備輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多的要求，常需要擴(kuò)展數(shù)字量輸入輸出模塊；為了滿足模擬量

17、控制的需要，常需要擴(kuò)展模擬量輸入輸出模塊，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊等。I/O擴(kuò)展接口就是為連接各種擴(kuò)展模塊而設(shè)計(jì)的。</p><p><b>　　5、通訊接口</b></p><p>　　通訊接口用于PLC與編程器、計(jì)算機(jī)、變頻器、觸摸屏以及其他PLC等智能設(shè)備之間的連接，以實(shí)現(xiàn)PLC與智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。</p><p><b>

18、;　　6、編程器</b></p><p>　　編程器主要有兩種。一種是PLC專用編程器，有手持式和臺(tái)式等。另一種是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的PLC編程器。</p><p><b>　　7、電源</b></p><p>　　電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成供PLC內(nèi)部需要的直流電源。它的好壞</p><p>　　直接影響PL

19、C的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)</p><p>　　壓電源供電，同時(shí)還向各種擴(kuò)展模塊提供24V直流電源。 </p><p>　　2.1.3 I/O接口分配</p><p>　　1.水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表， </p><p><b>　　表2.1.3</b></p>

20、<p>　　2 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備</p><p>　　這是一個(gè)單體控制小系統(tǒng)，沒(méi)有特殊的控制要求，它有5個(gè)開(kāi)關(guān)量，開(kāi)關(guān)量輸出觸點(diǎn)書(shū)有8個(gè)，輸入、輸出觸點(diǎn)數(shù)共有13個(gè)，只需選用一般中小型控制器即可。據(jù)此，可以對(duì)輸入、輸出點(diǎn)作出地址分配，水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖如下：</p><p><b>　　圖2.1.3</b></p>&

21、lt;p>　　2.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　水塔水位控制系統(tǒng)主電路圖如圖2.2所示</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p><b>　　2.3軟件程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.3.1水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖</p><

22、p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，控制流程圖如圖2.3.1所示</p><p><b>　　圖2.3.1</b></p><p><b>　　2.3.2梯形圖</b></p><p>　　根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖2.3.2所示</p><p><b>　　圖2.3.2</b>

23、;</p><p>　　2.3.3水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表清單</p><p>　　LD X004</p><p>　　OR Y000</p><p>　　ANI X003</p><p><b>　　MPS</b></p&

24、gt;<p>　　ANI T2</p><p>　　OUT M1</p><p><b>　　MPP</b></p><p>　　OUT M1</p><p><b>　　MPP</b></p><p>　　

25、OUT M0</p><p>　　LD X002</p><p>　　OR Y001</p><p>　　ANI X001</p><p>　　ANI X004</p><p>　　OUT Y001&l

26、t;/p><p>　　LD M0</p><p>　　OUT Y001</p><p>　　LD MO</p><p>　　OUT Y001</p><p>　　LD M0</p><p>　　

27、OUT T0</p><p>　　LD T0</p><p>　　AND X004</p><p>　　ANI T1</p><p>　　OUT T2</p><p>　　LD T2</p&

28、gt;<p>　　OUT T1</p><p>　　LD M1</p><p>　　AND X004</p><p>　　LD M0</p><p>　　AND X004</p><p><b&g

29、t;　　ORB</b></p><p>　　OUT Y000</p><p><b>　　END</b></p><p>　　第3章 課程設(shè)計(jì)的考核</p><p>　　3.1 課程設(shè)計(jì)的考核要求</p><p>　　總成績(jī)按優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)分評(píng)定。以下

30、為考核成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　?。?）平時(shí)成績(jī)50分（包括出勤情況）</p><p>　?。?）課程設(shè)計(jì)報(bào)告50分（無(wú)報(bào)告者無(wú)成績(jī)！?。?lt;/p><p>　　要求同學(xué)將完成的課程設(shè)計(jì)報(bào)告以書(shū)面形式（A4紙）打印，裝訂成冊(cè)，如打印要求字號(hào)小四、行距1.5倍。</p><p>　　3.2 課程性質(zhì)與學(xué)分</p><p

31、><b>　　考試課 2學(xué)分</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王兆義. 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [2]鐘肇新. 可編程控制器原理及應(yīng)用. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[3]劉迎春. 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)

32、用.國(guó)防科技大學(xué)出版社，2002:14-21</p><p>　　[4]付家才.《電子工程實(shí)踐技術(shù)》 2009.10</p><p>　　[5]劉新宇.S7-300/400PLC入門(mén)和用戶應(yīng)用分析.北京:中國(guó)電力出版社，2008</p><p>　　[6]肖峰.PLC編程100例.北京:中國(guó)電力出版社2009</p><p>　　[7]周美蘭

33、.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社，2003</p><p>　　[8]康華光 ,《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分（第五版） 高等教育出版社，2006.01</p><p>　　[9]畢滿清 《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》（第3版）機(jī)械工業(yè)出版社，2005.07</p><p>　　[10]張憲、何宇斌．電子電路制作指導(dǎo)[M] ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.317