水塔水位控制系统设计
摘 要本课题是基于PLC及MCGS的水塔水位控制系统设计，是以信捷XC3可编程序控制器为核心，配以MCGS组态软件、电磁阀及潜水泵，以及各个液位开关组成的控制系统，完成各种调整和控制任务。本文采用的是PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心，对水塔水位自动控制系统的功能进行性进行了需求分析。
目 录
1 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究的目的及意义 2
1.3国内外发展现状 2
2 水塔水位控制系统的总体设计方案 4
2.1水塔水位控制系统设计要求 4
2.2水塔水位控制系统主电路 4
2.3 PLC输入/输出接口分配 5
2.3.1水塔水位控制系统的I/O接口分配表 5
2.3.2水塔水位控制系统的I/O设备 6
2.4电气接线图 8
3 蓄水池和水塔的尺寸设计及元器件选型 10
3.1蓄水池和水塔的尺寸设计 10
3.2元器件选型 11
4 水塔水位控制系统PLC软件设计 21
4.1程序流程图 21
4.2 梯形图程序设计及工作过程分析 22
4.2.1 工作过程 22
4.2.2 水塔水位控制系统梯形图 22
5. 基于MCGS的水塔水位控制系统设计 27
5.1 MCGS简介 27
5.2 MCGS 设计过程 29
5.2.1用户窗口设计 29
5.2.2设备窗口设计 31
5.2.3数据部分的设计 32
5.3 MCGS 模拟设计 33
参考文献 36
结 语 37
致 谢 38
附件：PLC程序 40
1 绪 论
在工业生产中，电压、电流、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是主要的被控参数。其中，水位控制越来越重要。比如应用在自动控制水塔、水池、水槽、锅炉等容器中，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各类水位控制的技术要求不同，精
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度不同。但其工作原理都是大同小异。稳定、可靠是控制系统在实际操作系统中的基本要求。在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此如何设计一个精度高、稳定性好的水位控制系统就显得尤为重要。
常见的给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对供水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺点。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而逐渐发展起来，专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前水位控制的方式被PLC控制取代。
1.1研究背景
传统的供水系统大多采用水塔、高位水箱或增压设备，用水泵高出实际用水高度的扬程来“提升”水位高度，以保证有足够的用水量，并且控制精度低、能耗大。随着科学技术的不断发展，自动控制技术在我国的日新月异，继电器控制系统已跟不上时代的发展要求，而需要一种新型的可编程控制器取而代之。
PLC可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，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。
1969年，第一台可编程控制器PDP—14由美国数字设备公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。
PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。
运用PLC的目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的控制系统。已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业，是工业自动化的主导产品。
1.2研究的目的及意义
在人们日常生产生活中，经常需要对水位进行控制，水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,并且很不稳定，而运用PLC自动控制原理, 利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化参数转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置，保持水压恒定, 从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，灵敏性好，从而达到了满足企业或居民得到安全、稳定用水以及节约水源的目的，并且实现了自动控制。
不论从古到今，水在人们正常生活和生产中始终如一的起着至关重要、无可取代的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而满足及时、准确、安全、充足的供水成为人们对供水系统提出的新要求。如果仍然使用传统的方式，不但劳动强度大，工作效率低，并且安全性难以保障，由此运用PLC自动控制原理进行自动化控制系统的改造，从而实现安全、充足、自动化的供水，具有很高的实际应用价值，对人们的生产生活具有重大意义。
1.3国内外发展现状
我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的有日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。近年来，德国西门子公司的S7系列PLC在我国已经广泛使用，并在各行各业的生产过程的自动控制中担任着重要角色。
可编程控制器（PLC）因为抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，维护操作方便等优势已经成为应用面最广，最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。通过PLC对程序设计，提高液位系统的控制水平，具有很高的应用价值，并且已经在国内外企业及居民生活中得到广泛应用。
长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水池等设施来实现。由于小区高楼用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀的开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。随着技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战。
目 录
1 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究的目的及意义 2
1.3国内外发展现状 2
2 水塔水位控制系统的总体设计方案 4
2.1水塔水位控制系统设计要求 4
2.2水塔水位控制系统主电路 4
2.3 PLC输入/输出接口分配 5
2.3.1水塔水位控制系统的I/O接口分配表 5
2.3.2水塔水位控制系统的I/O设备 6
2.4电气接线图 8
3 蓄水池和水塔的尺寸设计及元器件选型 10
3.1蓄水池和水塔的尺寸设计 10
3.2元器件选型 11
4 水塔水位控制系统PLC软件设计 21
4.1程序流程图 21
4.2 梯形图程序设计及工作过程分析 22
4.2.1 工作过程 22
4.2.2 水塔水位控制系统梯形图 22
5. 基于MCGS的水塔水位控制系统设计 27
5.1 MCGS简介 27
5.2 MCGS 设计过程 29
5.2.1用户窗口设计 29
5.2.2设备窗口设计 31
5.2.3数据部分的设计 32
5.3 MCGS 模拟设计 33
参考文献 36
结 语 37
致 谢 38
附件：PLC程序 40
1 绪 论
在工业生产中，电压、电流、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是主要的被控参数。其中，水位控制越来越重要。比如应用在自动控制水塔、水池、水槽、锅炉等容器中，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各类水位控制的技术要求不同，精
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
度不同。但其工作原理都是大同小异。稳定、可靠是控制系统在实际操作系统中的基本要求。在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此如何设计一个精度高、稳定性好的水位控制系统就显得尤为重要。
常见的给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对供水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺点。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而逐渐发展起来，专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前水位控制的方式被PLC控制取代。
1.1研究背景
传统的供水系统大多采用水塔、高位水箱或增压设备，用水泵高出实际用水高度的扬程来“提升”水位高度，以保证有足够的用水量，并且控制精度低、能耗大。随着科学技术的不断发展，自动控制技术在我国的日新月异，继电器控制系统已跟不上时代的发展要求，而需要一种新型的可编程控制器取而代之。
PLC可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，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。
1969年，第一台可编程控制器PDP—14由美国数字设备公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。
PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。
运用PLC的目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的控制系统。已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业，是工业自动化的主导产品。
1.2研究的目的及意义
在人们日常生产生活中，经常需要对水位进行控制，水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,并且很不稳定，而运用PLC自动控制原理, 利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化参数转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置，保持水压恒定, 从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，灵敏性好，从而达到了满足企业或居民得到安全、稳定用水以及节约水源的目的，并且实现了自动控制。
不论从古到今，水在人们正常生活和生产中始终如一的起着至关重要、无可取代的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而满足及时、准确、安全、充足的供水成为人们对供水系统提出的新要求。如果仍然使用传统的方式，不但劳动强度大，工作效率低，并且安全性难以保障，由此运用PLC自动控制原理进行自动化控制系统的改造，从而实现安全、充足、自动化的供水，具有很高的实际应用价值，对人们的生产生活具有重大意义。
1.3国内外发展现状
我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的有日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。近年来，德国西门子公司的S7系列PLC在我国已经广泛使用，并在各行各业的生产过程的自动控制中担任着重要角色。
可编程控制器（PLC）因为抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，维护操作方便等优势已经成为应用面最广，最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。通过PLC对程序设计，提高液位系统的控制水平，具有很高的应用价值，并且已经在国内外企业及居民生活中得到广泛应用。
长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水池等设施来实现。由于小区高楼用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀的开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。随着技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战。
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