基于plc的水塔水位实训系统设计【字数：10703】
在PLC技术得到快速发展的今天，PLC因其可靠性高、抗干扰能力强、功耗低等特点，被广泛应用于化工、建材、汽车、冶金、电力、轻纺、机械制造、文化娱乐等领域。本水塔水位实训控制系统使用三菱FX2N型PLC作为控制核心，运用GX Works2进行水塔水位梯形图的编程，运用组态王6.55工业监控软件模拟水塔水位系统，具有启动/停止、自动变速注水/排水、水位报警功能，实现了蓄水箱和水塔水位的自动控制，最终可以通过计算机实时观测蓄水箱和水塔的水位控制过程。
目 录
1.绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的发展现状及意义 1
1.3本文主要内容及结构安排 2
2. 可编程控制器简介 3
2.1可编程控制器的产生 3
2.2可编程控制器的发展 3
2.2.1 PLC发展的四个阶段 3
2.2.2 PLC发展趋势的四个方面 4
2.3 可编程控制器的特点和功能 4
2.3.1可编程控制器的特点 4
2.3.2 可编程控制器的功能 4
2.4可编程控制器的结构和分类 5
2.4.1 PLC的硬件组成 5
2.4.2 PLC的软件组成 7
2.4.3 PLC的分类 8
2.5 可编程控制器的基本工作原理 9
2.6 三菱FX系列PLC 10
3.水塔水位实训系统硬件设计 11
3.1 水塔水位实训系统设计要求 11
3.2 水塔水位实训系统工作原理 12
3.3 I/O接口分配 13
3.4 硬件设计小结 14
4.水塔水位实训系统软件设计 15
4.1程序流程图 15
4.2水塔水位实训系统的梯形图设计 16
4.3软件设计小结 17
5.水塔水位实训系统的组态设计 18
5.1水塔水位实训系统按钮界面 18
5.2水塔水位实训系统监控主画面 19
5.3水塔水位实训系统水位实时趋势曲线 23
5.4水塔水位实训系统报警窗口 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
23
5.5组态监控程序 24
5.6组态设计小结 24
6.总结 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
近年来，水位控制系统广泛应用于人们的生活和工业生产中。通常，水位控制系统的储水设备有蓄水箱和供水塔，由一二级水泵从地下市政水管对其注水补给。传统的水位控制多位人工控制的粗放式，所以效率较低，控制精度低，有较大能耗且不稳定。随着时代的不断发展，若水位控制仍采用人工方式，无法做到对每时每刻水位的定位控制，容易造成水塔缺水或者水溢出，且工人的劳动强度大。为了满足安全及时的供水保障，水塔的水位控制可以通过PLC进行，改造后的水位控制系统可以实现水位自动控制和远程监控。
1.1研究的背景
水位控制最早用的是电极式控制，其结构简单、价格较低，但寿命较短；UQK水位控制利用浮球监测水位变化，其效率较低，能耗大。纵观这些传统的水位控制方法，它们都有效率低、资源浪费、自动化程度低等缺点[2]。为顺应工业的高标准，设计一个合理科学的水位控制系统尤为重要。
我国一直倡导低碳环保，鼓励工业生产朝着自动化和智能化的方向发展。PLC因其可靠，抗干扰，功耗低等特点，在如今科技化工业的发展中被广泛运用。本设计采用PLC和Kingview 6.55软件实现水塔的水位控制和水位实时监控，与传统的控制方式相比更可靠、稳定，特别是具有较好的节能效果。
1.2研究的发展现状及意义
PLC历经40多年的飞速发展，一开始其应用于单一逻辑控制，如今可以应用于各种工业控制场合，如模拟量控制、数字量控制和机器人控制等。
未来PLC主要朝着开放性、网络化、微型化的方向发展；系统化和模块化是PLC发展的必然趋势；高速，大容量和高性能也是PLC发展的重要方面。自PLC诞生以来，将过程控制、逻辑控制和运动控制集于一体，并且由于PLC通信功能的增强，使得组合成不同要求的工业控制系统变得更加容易[1]。
我国工业不断朝着智能化自动化的方向发展，水工业也是如此，但是在水工业科技领域仍然存在实用性差、效率低等情况。我国的供水行业是推动水工业科学技术产业化的领导者，合理的水位控制系统设计对水工业技术的进步具有重要意义。水塔和蓄水箱是确保生活和工业生产用水的重要装备，对水塔水位控制系统的设计完善可以更高效得为生活和生产提供良好的供水保证，同时，对保护水资源具有重要意义。
1.3本文主要内容及结构安排
本课题提出的方案是在三菱PLC的基础上，运用组态王6.55工业监控软件模拟水塔水位系统，通过计算机实时观测蓄水箱和水塔的水位控制过程。
具体结构安排如下：
第一章：绪论，介绍研究的相关背景、发展现状及意义，主要表明水位控制系统在当今工业领域发展的重要地位、PLC的发展及PLC应用于水位控制系统的意义。
第二章：对可编程控制器（PLC)的产生发展和功能特点进行简单介绍。
第三章：介绍水塔水位实训系统PLC硬件设计的要求、工作原理、I/O接口和组件选择。
第四章：介绍水塔水位实训系统梯形图的编辑和文字介绍。
第五章：介绍运用Kingview 6.55设计的模拟水塔水位实训系统。
第六章：对全文的总结。
2. 可编程控制器简介
2.1可编程控制器的产生
二十世纪二十年代，继电器接触器控制系统因其简单便宜，易于操作，且在当时可以满足大多的控制要求，而被广泛使用。但它体积大、运行速度较慢、接线复杂，不够灵活，因此无法满足不断发展的工业需求。二十世纪六十年代，美国数字设备公司基于美国GM公司提出的“GM十条”开发出了第一台可编程逻辑控制器—PDP14。第一台可编程控制器的CPU是由中小型的集成电路了组成，其编程语言为计算机初级语言，其主要功能为逻辑计算，因此它在本质上是一台专门用以逻辑运算的计算机。二十世纪七十年代日本和欧洲都研制出自己的PLC。我国于1974年也开始研制PLC，三年的时间我国研制出了具有真正实用价值的PLC。一开始，PLC主要实现逻辑计算中的顺序控制，随着微型计算机技术的发展，PLC的CPU越来越多得采用微处理器，外围I/O电路也开始采用大规模和超大规模集成电路，于是PLC还具有了PID调节、数据处理、通信等功能[3]。
目 录
1.绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的发展现状及意义 1
1.3本文主要内容及结构安排 2
2. 可编程控制器简介 3
2.1可编程控制器的产生 3
2.2可编程控制器的发展 3
2.2.1 PLC发展的四个阶段 3
2.2.2 PLC发展趋势的四个方面 4
2.3 可编程控制器的特点和功能 4
2.3.1可编程控制器的特点 4
2.3.2 可编程控制器的功能 4
2.4可编程控制器的结构和分类 5
2.4.1 PLC的硬件组成 5
2.4.2 PLC的软件组成 7
2.4.3 PLC的分类 8
2.5 可编程控制器的基本工作原理 9
2.6 三菱FX系列PLC 10
3.水塔水位实训系统硬件设计 11
3.1 水塔水位实训系统设计要求 11
3.2 水塔水位实训系统工作原理 12
3.3 I/O接口分配 13
3.4 硬件设计小结 14
4.水塔水位实训系统软件设计 15
4.1程序流程图 15
4.2水塔水位实训系统的梯形图设计 16
4.3软件设计小结 17
5.水塔水位实训系统的组态设计 18
5.1水塔水位实训系统按钮界面 18
5.2水塔水位实训系统监控主画面 19
5.3水塔水位实训系统水位实时趋势曲线 23
5.4水塔水位实训系统报警窗口 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
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5.5组态监控程序 24
5.6组态设计小结 24
6.总结 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
近年来，水位控制系统广泛应用于人们的生活和工业生产中。通常，水位控制系统的储水设备有蓄水箱和供水塔，由一二级水泵从地下市政水管对其注水补给。传统的水位控制多位人工控制的粗放式，所以效率较低，控制精度低，有较大能耗且不稳定。随着时代的不断发展，若水位控制仍采用人工方式，无法做到对每时每刻水位的定位控制，容易造成水塔缺水或者水溢出，且工人的劳动强度大。为了满足安全及时的供水保障，水塔的水位控制可以通过PLC进行，改造后的水位控制系统可以实现水位自动控制和远程监控。
1.1研究的背景
水位控制最早用的是电极式控制，其结构简单、价格较低，但寿命较短；UQK水位控制利用浮球监测水位变化，其效率较低，能耗大。纵观这些传统的水位控制方法，它们都有效率低、资源浪费、自动化程度低等缺点[2]。为顺应工业的高标准，设计一个合理科学的水位控制系统尤为重要。
我国一直倡导低碳环保，鼓励工业生产朝着自动化和智能化的方向发展。PLC因其可靠，抗干扰，功耗低等特点，在如今科技化工业的发展中被广泛运用。本设计采用PLC和Kingview 6.55软件实现水塔的水位控制和水位实时监控，与传统的控制方式相比更可靠、稳定，特别是具有较好的节能效果。
1.2研究的发展现状及意义
PLC历经40多年的飞速发展，一开始其应用于单一逻辑控制，如今可以应用于各种工业控制场合，如模拟量控制、数字量控制和机器人控制等。
未来PLC主要朝着开放性、网络化、微型化的方向发展；系统化和模块化是PLC发展的必然趋势；高速，大容量和高性能也是PLC发展的重要方面。自PLC诞生以来，将过程控制、逻辑控制和运动控制集于一体，并且由于PLC通信功能的增强，使得组合成不同要求的工业控制系统变得更加容易[1]。
我国工业不断朝着智能化自动化的方向发展，水工业也是如此，但是在水工业科技领域仍然存在实用性差、效率低等情况。我国的供水行业是推动水工业科学技术产业化的领导者，合理的水位控制系统设计对水工业技术的进步具有重要意义。水塔和蓄水箱是确保生活和工业生产用水的重要装备，对水塔水位控制系统的设计完善可以更高效得为生活和生产提供良好的供水保证，同时，对保护水资源具有重要意义。
1.3本文主要内容及结构安排
本课题提出的方案是在三菱PLC的基础上，运用组态王6.55工业监控软件模拟水塔水位系统，通过计算机实时观测蓄水箱和水塔的水位控制过程。
具体结构安排如下：
第一章：绪论，介绍研究的相关背景、发展现状及意义，主要表明水位控制系统在当今工业领域发展的重要地位、PLC的发展及PLC应用于水位控制系统的意义。
第二章：对可编程控制器（PLC)的产生发展和功能特点进行简单介绍。
第三章：介绍水塔水位实训系统PLC硬件设计的要求、工作原理、I/O接口和组件选择。
第四章：介绍水塔水位实训系统梯形图的编辑和文字介绍。
第五章：介绍运用Kingview 6.55设计的模拟水塔水位实训系统。
第六章：对全文的总结。
2. 可编程控制器简介
2.1可编程控制器的产生
二十世纪二十年代，继电器接触器控制系统因其简单便宜，易于操作，且在当时可以满足大多的控制要求，而被广泛使用。但它体积大、运行速度较慢、接线复杂，不够灵活，因此无法满足不断发展的工业需求。二十世纪六十年代，美国数字设备公司基于美国GM公司提出的“GM十条”开发出了第一台可编程逻辑控制器—PDP14。第一台可编程控制器的CPU是由中小型的集成电路了组成，其编程语言为计算机初级语言，其主要功能为逻辑计算，因此它在本质上是一台专门用以逻辑运算的计算机。二十世纪七十年代日本和欧洲都研制出自己的PLC。我国于1974年也开始研制PLC，三年的时间我国研制出了具有真正实用价值的PLC。一开始，PLC主要实现逻辑计算中的顺序控制，随着微型计算机技术的发展，PLC的CPU越来越多得采用微处理器，外围I/O电路也开始采用大规模和超大规模集成电路，于是PLC还具有了PID调节、数据处理、通信等功能[3]。
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