1、畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）畢畢 業業 設設 計（論計（論 文）文）論文題目：論文題目： plcplc 實現分段液位控制實現分段液位控制教教 學學 點：點： 重慶科創職業學院重慶科創職業學院指導老師：指導老師： 職職 稱：稱： 講講 師師 學生姓名：學生姓名： 學學 號號: : 專專 業：業： 工工業業電氣自動化電氣自動化 20112011 年年 0101 月月 1212 日日畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）畢業設計（論文）任務書畢業設計（論文）任務書題目：題目： plcplc 實現分段液位控制實現分段液位控制任務與要求：任務與要求：根據課題需要，結合使用 pl

2、c 實現多段液位的設定。培養學生理論聯系實際、綜合分析和解決問題的能力，理論計算、歸納整理和實驗研究等方面得到綜合訓練與提高，從而使學生具有獨立解決實際問題和科學研究的能力。時間：時間： 2010 年 11 月 10 日 至 2011 年 01 月 10 日共 9 周教教 學學 點：點： 重慶科創職業學院重慶科創職業學院學生姓名：學生姓名： 學學 號：號： 專業：專業： 工工業業電氣自動化電氣自動化指導單位或教研室：指導單位或教研室： 電氣自動化教研室電氣自動化教研室指導教師：指導教師： 成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （凸輪機構的設計與實踐）2成都電子機械高等?？茖W校成教院制

3、畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）畢業設計畢業設計( (論文論文) )進度計劃表進度計劃表日日 期期工工 作作 內內 容容執執 行行 情情 況況指導指導教師教師簽簽 字字4 月15 日至4 月20 日準備良好*11 月 10日至 11月 16 日確定論證題目良好11 月 16日至 11月 21 日搜集資料良好11 月 21日至 11月 28 日確定論文的整體結構良好11 月 28日至 12月 6 日論文初稿良好12 月 6日至 12月 22 日修改論文，完成二稿良好12 月 23日至 1月 3 日完成終稿良好教師教師對進度計對進度計劃實施情劃實施情況總評況總評 簽名 年 月 日 本

4、表作評定學生平時成績的依據之一畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）1摘要本文主要介紹如何使用 plc 實現多段液位的設定，顯示，報警和液位的自動控制?？删幊炭刂破鳎╬rogrammable logic controller）,簡稱 plc。它是 20 世紀70 年代以來，在集成電路中，計算機技術基礎上發展起來的一種新型工業控制設備。由于它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積水，重量輕等優點，國外已廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現工業生產自動化的支柱產品。近年來，國內在 plc 技術與產品開發應用方面發展很快，除有許多從國外引進的設備，自動化生產線外，國產的機床

5、設備已越來越多地采用 plc 控制系統取代傳統的繼電-接觸器系統相比系統更加可靠；占位空間比繼電-接觸器控制系統小；價格上能與繼電-接觸器控制系統競爭；易于在現在這更程序；便于使用，維護，維修；能直接推動電磁閥，接觸器及與之相當的執行機構；能向中央執行機構；能向中央數據處理系統直接傳輸數據等。關鍵字：plc 液位 監控畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）2abstractthis paper mainly introduced how to use plc level settings, display, alarm and level of automatic control. p

6、lc (programmable logic controller)： the abbreviation plc questions. it is since 1970s, in integrated circuit, computer technology developed on the basis of a new type of industrial control equipment. because it has strong function, high reliability, flexible configuration, use convenient, light weig

7、ht and volume of water etc, and abroad has been widely used in automatic control each domain, and has become the pillar of the production of industrial automation products. in recent years, domestic in plc technology and product development application development soon, in addition to many imported

8、from abroad equipment, automated production line outside, homebred machine tool equipment has been increasingly used plc control system replace traditional relay - contactor system compares system more reliable, the placeholder space than relay - contactor controlling system small, price can and rel

9、ay - contactor controlling system competition; easy now this more program; easy to use, maintenance, maintenance; can directly promote solenoid valves, contactor and equivalent actuators, can to central actuators, can to central data processing system and direct transmission data etc. key word: plc

10、liquid level command成都電子機械高等專科學校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）1目 錄前言.1第一章 plc 控制系統概述.21.1 plc 的定義.21.2 plc 的特點.21.3 plc 控制系統的設計原則.3第二章 plc 控制系統的硬軟件設計.42.1 plc 選型.42.2 系統硬件設計.42.3 系統軟件控制設計.6結論.10致謝.11參考文獻.12 成都電子機械高等專科學校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）2成都電子機械高等專科學校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）1前 言20 世紀末期，可編程控制器的發

11、展特點是更加適應于現代工業的需要。從控制規模上來說，這個時期發展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業等領域的應用都得到了長足的發展。 在眾多生產領域中,經常需要對貯槽, 貯罐、水池等容器中的液位進行監控，以往常采用傳統的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動化程度不高，目前已有許多企業采用先進控制器對傳統接觸控制進行改造，大大提高了控制系統的

12、可靠性和自控程度，為企業提供了更可靠的生產保障。本文在此介紹什么是 plc，及 plc 的特點，以及采用可編程控制器（plc）對液位進行監控的一種方法，其電路結構簡單，投資少（可利用原有設施改造） ，監控系統不僅自動化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強，適用于多段液位監控場合。成都電子機械高等專科學校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）2第一章 plc 控制系統概述1.1 plc 的定義plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會（international electr

13、ical committee）頒布的plc標準草案中對plc做了如下定義：plc英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程.plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有plc此外plc也是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編

14、制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。plc及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。1.2 plc 的特點1.可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的f系列plc平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構成控制系

15、統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除plc以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強plc發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）3模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控

16、制領域。近年來plc的功能單元大量涌現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用plc組成各種控制系統變得非常容易。3.易學易用，深受工程技術人員歡迎plc作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。4.系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏

17、輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。1.3 plc 控制系統的設計原則1最大限度的滿足被控對象的控制要求。2在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。3保證控制系統安全可靠。4考慮到生產的發展和工藝的改進在選擇plc容量時應適當留有余量。成都電子機械高等

18、?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）4第二章 plc 控制系統的硬軟件設計2.1 plc 選型 plc按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型plc的i/o點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的i/o點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。目前在國內市場上有從美國、德國、日本等國引進的多種系列plc，國內也有許多廠家組裝、開發數

19、十種plc，故plc系列標準不一，功能參差不齊，價格懸殊。在此情況下，plc的選擇應著重考慮plc的性能價格比，選擇可靠性高，功能相當，負載能力合適，經濟實惠的plc。同時也要考慮應用的擴展性，可操作性，投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。 輸入輸出點數對價格有直接影響，每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用，當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量，機架，母板等也要相應的增加，因此，點的增加對cpu的選用，存儲器容量，控制功能范圍等選擇都有影響，圖1表示了總點數與價格的關系，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。據對多種因素的分析比較及監控系統輸

20、入、輸出點數的要求，選用日本立石（omron）公司c20p型plc。價格 128 256 384 512總點數/點圖 2-1 總點數與價格的關系成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）52.2 系統硬件設計為實現液位的手動/自動控制，需要輸入口12點，輸出口8點，選用c20p 20點i/o單元的plc，輸入光電隔離，輸出繼電器隔離，負載能力強；液位檢測采用干簧管傳感器，手動/自動轉換、運行/試驗轉換和液位設定采用雙位旋鈕，手動啟泵、停泵和確認、試驗采用常開按鈕；輸出選用電子音響報警器和24v直流指示燈、繼電器。參見圖2系統硬件配置圖。圖 2-2 系統硬件配置

21、圖為節省輸入口數量，節省投資，設計過程中對系統運行/試驗功能的轉換采用了對i/o模塊接線的優化，使plc輸入模塊中1個輸入節點起到2個輸入節點的作用，完成plc工作在兩種方式下的i/o功能。參見圖3 i/o模塊接線的優化。 輸入端 輸出端omron c20p0000 05000001 05010002 05020003 05030004 05040005 05050006 05060007 05070008000900100011最低指示燈較低指示燈較高指示燈最高指示燈電子音響料泵自動指示燈手動指示燈最低開關較低開關較高開關最高開關最低位設定較低位設定較高位設定最高位設定手動/自動確認手動啟泵

22、手動停泵vcccom1s3 運行方式2 試驗方式com 0000 0001 0002 0003plc 輸入模塊成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）6成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）7 圖 2-3 i/o 模塊接線的優化是是否是否否是n是啟動、清零液位分段檢測自動控制否？段指示燈閃爍確認否？指示燈轉平光最低液位否？啟泵到設定值否？報警音響啟動（30s 后自停）停泵確認否？報警音響停指示燈轉平光手動啟泵手動停泵否成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）8系統正常運行時，運行/試驗

23、轉換旋鈕s接通1-3接點，各試驗按鈕不起作用，液位信號由各干簧管傳感器傳輸給plc；系統處于試驗狀態時，s接通1-2接點，各傳感器輸入信號不起作用，此時可用各試驗按鈕模擬各段液位信號傳輸給plc。兩種控制方式下的兩個信號共用一個輸入節點，成倍提高i/o端口的利用率，節省i/o點數。2.3 系統軟件控制設計控制流程圖如圖4所示1. 系統流程圖設計成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）9圖2-4 控制流程圖2.編程說明 本系統為液位的雙位控制系統。液位可分四段設定和顯示，在最低液位時自動啟泵，當液位到達設定值時自動停泵。 采用il/ilc分支指令，通過0008

24、旋鈕實現手動/自動兩種功能的選擇，當0008旋鈕閉合時，自動指示燈亮，系統執行il/ilc分支內程序，完成自動監控；當0008旋鈕打開時，手動指示燈亮，系統執行分支外程序，通過0010、0011旋鈕實現手動啟泵、停泵。 液位由00040007旋鈕分最低、較低、較高、最高四段設定，系統設置由低到高的優先權，即當多個設定旋鈕同時閉合時，低液位設定優先。 采用干簧管檢測液位時，當液位到達檢測點時其觸點閉合，指示燈點亮；液位離開檢測點時其觸點打開，為保證相應測量段指示燈不立即熄滅及不受液位波動的影響，每段指示燈的控制均采用keep保持指令，只有當液位上升或下降到相鄰段時指示燈才熄滅。成都電子機械高等專

25、科學校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）10 當液位到達檢測點時，液位指示燈閃爍，燈光閃爍因子采用內部閃爍內標1902，以1s為周期閃爍；若液位到達設定值時，自動停泵，并設置電子音響報警，報警聲設計為響3s停2s，循環30s后自停，或在30s內按0009確認按鈕停音響，指示燈傳平光。電子音響報警和泵的啟停同樣考慮液位的波動影響，設計時采用keep保持指令和difu微分指令聯合使用。 首次開車時，液位低于或高于最低液位時，需先手動啟泵，再切換成自動運行；或先進入試驗方式，按最低液位試驗按鈕啟動料泵，再進入自動運行方式。3. plc梯形圖設計10011002手動/自動較低液位最低

26、液位00081001000010081008ilkeep1000100010020001keep10010003最高液位0002keep1003keep1002較高液位0001成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業論文（設計） （plc 實現分段液位控制）11確認較低指示燈100010101000最高指示燈較高指示燈190210031004050319021002100405021902100110040501100310021001最低指示燈10041902050030s 停報警音響1011tim00#03001000000910041004確認tim000009keep101100050006000700040005000