水塔水位PLC自动控制系统 

电气工程学院

课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 水塔水位PLC自动控制系统

系 别： 电气工程及其自动化 年级专业： 13级应电2班 组 员： 贾猛、孟令军、修圣虎、李晶

指导教师： 郭忠南

摘 要

随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器（PLC）。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。

本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。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转换成相应的电信号，主控台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。

关键词：PLC(Programmable Logic Controller) 自动化 水塔水位 三菱PLC

目录

第一章 研究背景 .......................................... 1

可编程控制器的产生及发展 ........................................ 1

PLC的基本结构 .................................................. 2

PLC的特点 ...................................................... 6

PLC的工作原理 .................................................. 8

梯形图程序设计及工作过程分析 ................................... 10

第二章 水塔水位自动控制系统方案设计 ..................... 13

第三章 水塔水位自动控制系统硬件设计 ..................... 14

水塔水位控制系统设计要求 ........................................ 14

水塔水位控制系统主电路 ......................................... 14

水泵电机的选择 ................................................. 15

水位传感器的选择 ............................................... 15

可编程序控制器的选择 ........................................... 17

PLC I/O口分配 .................................................. 17

PLC控制电路原理图 ............................................. 19

第四章 水塔水位自动控制系统软件设计 ..................... 21

程序流程图 ..................................................... 21

梯形图 ......................................................... 21

第五章 设计总结 ......................................... 21

第一章 研究背景

可编程控制器的产生及发展

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，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。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。

可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。为了避免与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。

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。

PLC的发过程大致可分为三各阶段：

早期的PLC其要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置种的器件主要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

在七十年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。这使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。

进入八十年代中、后期，由于插大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬功能发生了巨大变化。 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如下图所示。