1、精選優質文檔-傾情為你奉上集 美 大 學可編程控制器技術 課程設計（論文）題目：水塔水位控制系統 院 （系）： 集美大學誠毅學院 專業班級： 機械1195 學 號： 學生姓名： 林明遠 指導教師： 弓清忠、雷慧 起止時間： 專心-專注-專業 目錄第1章 plc的發展.11.1 plc的發展.1第2章 課程設計目的與要求.32.1 課程設計目的32.2 課程設計的實驗環境32.3 課程設計的預備知識42.4 課程設計要求4第3章 課程設計內容53.1系統分析53.2 I/O分配83.3系統電路圖設計93.4系統流程圖103.5系統梯形圖113.6系統指令表12第4章 調試說明與過程.13第5章

2、心得體會.14致謝15參考文獻16 第1章plc的發展 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這是的PLC多少由電繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上 以計算機的形式出現，在I/O接口電路上作了改進以適應工業控制現場的要求。裝置種的器件主要采用分離元件和中小規模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上采用廣大電器工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置，其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指示，能重復使用等。其中PLC特有

3、的編程語言梯形圖一直沿用至今。 在七十年代，微處理器的出現使PLC發生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。再硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量快、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，是各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC的應用范圍得以擴大。 進入八十年代中、后期，由于插大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，

4、使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開發研制了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬功能發生了巨大變化。 目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1. 開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 2.模擬量控制 在工業生產過程當中，有

5、許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3. 運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4. 過程控制 過程控制是指對溫度

6、、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 5. 數據處理 現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一

7、般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。 6. 通信及聯網 PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便 第2章 課程設計目的與要求2.1 課程設計目的可編程序控制器（PLC）是以微處理器為核心的通用工業控制裝置，它將傳統的繼電器接觸器控制系統與計算機控制技術緊密結合，集計算機、控制、通信于一體，為工業自動化提供了近乎完美的現代化自動控制裝置。近年來，可編

8、程序控制器由于其優良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業中的應用日益廣泛普及。為此，各高校的電氣自動化、電器工程、供用電技術、機電一體化等相關專業相繼開設了有關可編程序控制器原理及應用的課程。高等工科院校培養目標的首要任務是培養具有創新精神的實踐能力的各類技術人才，這種人才培養的目標實現必須具有一定的實踐教學環節。學生通過實踐教學環節的訓練與鍛煉，才能在實踐中不斷鞏固和加深理論知識，提高獨立工作能力和創新能力。可編程序控制器（PLC）課程設計是各種實踐性環節的綜合訓練，是工程實用技能的鍛煉。可編程序控制器應用技術是先進的自動化控制技術，是亟待掌握的實用技術，對于這樣一門應用性廣、實踐性強的專業

9、課，必須通過各種形式的實訓環節，構筑實踐環境，強化工程意識，提高應用能力。具體來講，它要達到的目的是：（1）培養學生綜合運用可編程序控制器（PLC）及其他有關先修課程的知識，去分析、解決工程實際問題的能力，深化、擴展本課程的理論知識。（2）使學生掌握可編程序控制器設計的一般方法和步驟，培養學生獨立的工程設計能力，樹立正確的設計思想，為今后設計工作打下良好的基礎。（3）課程設計貫穿PLC教學的全過程，通過分析系統工藝過程、比較設計方案、編制設計程序、上機調試程序等一系列過程，培養可編程序控制器（PLC）設計的基本技能。（4）通過這一次專業課程設計還為別的專業設計和畢業設計打下基礎。2.2 課程設

10、計的實驗環境硬件要求能運行Windows 9.X操作系統的微機系統。三菱FX可編程控制器和仿真軟件、電子元件一套、工具一套。2.3 課程設計的預備知識熟悉常用電子元件的使用；電路電子技術中的相關內容；電氣控制；傳感器與數據采集；可編程控制器原理與應用。2.4 課程設計要求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、水位檢測開關SL等作為外圍控制器件，控制水泵啟動和停止。滿足水位控制要求。YVM水池水塔SL3SL4SL2SL1水位控制示意圖具體任務：（1）進水控制。當水池水位低于低水位界時，SL4為ON，電磁閥YV打開進水；當水位高于水池高水位界時S

11、L3為ON；電磁閥YV關閉。（2）報警顯示。如果電磁閥打開4s后，SL3不為ON，表示沒有進水，出現故障，此時系統關閉電磁閥，指示燈HL按0.5s亮滅周期閃爍。（3）抽水控制。當SL4為OFF并且水塔水位低于水位界時，SL2為ON，水泵M啟動運轉，開始抽水；當水塔水位高于高水位界時，SL1為ON，水泵M停止運行，抽水完畢。2、查閱相關資料，要完成系統分析以及PLC和外接設備的選擇；PLC的I/O接點分配；系統電路圖；系統流程圖；系統梯形圖和指令表；完成程序的仿真和調試。3、課程設計說明書(論文)要求內容包括：（1） 設計使用的PLC和外圍器件選擇與器件介紹。（2） 分析控制要求，繪制系統電路圖

12、（3） 確定輸入輸出設備以及接點分配。（4） 畫出程序流程圖和梯形圖。（5） 指令表清單 第3章 課程設計內容3.1系統分析3.1.1水塔水位的工作流程：當水池液體位于下限液位開關S4，S4此時為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當4S以后，若水池液位沒有超過水池下限液位開關時，則系統發出報警，若系統正常，此時水池下限位開關S4為OFF，表示水位高于下限水位。當水位液面高于上限水位，則S3為ON，電磁閥關閉。當水塔水位低于水塔下限水位時，則水塔下限水位開關S2為ON，水泵開始工作，向水塔供水，當S2為OFF時，且水塔水位高于水塔上限水位S1為OFF，水泵停止。當水塔水位低于下限水位，同時水池

13、水位也低于下限水位時，水泵不能啟動。如圖3.1.1圖3.1.13.1.2 PLC的基本結構PLC是以微處理器為核心的計算機控制系統。如圖2.1.2所示圖3.1.21、中央處理單元（CPU）PLC的中央處理器與一般的計算機系統一樣，是PLC的控制中樞，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行工作。2、 存儲器（RM/ROM）存儲器是具有記憶功能的半導體電路，主要用來存放系統程序、用戶程序和工作數據等。PLC中使用的存儲器由只讀存儲器(ROM)、只讀存儲器(ROM)及可擦除只讀存儲器（EPROM）組成。存儲器是衡量PLC性能的一個重要指標。3、I/O接口輸入接口一般由數據

14、輸入寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路構成，負責微處理器及外部設備交換信息。它接受來自現場檢測不見（如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關）以及其他一些傳感器輸出的開關量或模擬量（要通過模數變換進入機內）等各種狀態控制信號，并存入輸入映像寄存器。輸入接口采用光電耦合電路將PLC與現場設備隔離起來，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。輸出接口模塊是PLC與現場設備之間的連接部件，用來將輸出信號送給控制對象。其作用是將中央處理單元送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號并輸出，以驅動電磁閥、接觸器、電動機等被控設備的執行元件。4、I/O擴展接

15、口小型的PLC輸入輸出接口都是與中央處理單元CPU制造在一起的。為了滿足被控設備輸入輸出點數較多的要求，常需要擴展數字量輸入輸出模塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴展模擬量輸入輸出模塊，如A/D、D/A轉換模塊等。I/O擴展接口就是為連接各種擴展模塊而設計的。5、通訊接口通訊接口用于PLC與編程器、計算機、變頻器、觸摸屏以及其他PLC等智能設備之間的連接，以實現PLC與智能設備之間的數據傳送。6、編程器編程器主要有兩種。一種是PLC專用編程器，有手持式和臺式等。另一種是基于個人計算機系統的PLC編程器。7、電源 電源部件將交流電源轉換成供PLC內部需要的直流電源。它的好壞直接影響PLC的功

16、能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用開關式穩壓電源供電，同時還向各種擴展模塊提供24V直流電源。 3.2.1 I/O接口分配 水塔水位控制系統PLC的輸入/輸出接口分配表， 輸入繼電器輸入變量名輸出繼電器輸出變量名X0啟動開關Y0電磁閥M1X1停止開關Y1電機M2X2水池下限位傳感器Y2水池下限指示燈a1X3水池上限位傳感器Y3水池水位報警指示燈a2X4水塔下限位傳感器Y4水池上限指示燈a3X5水塔上限位傳感器Y5水塔下限指示燈a4Y6水塔水位報警指示燈a5Y7水塔上限指示燈a6表3.2.13.2.2 水塔水位控制系統的I/O設備這是一個單體控制小系統，沒有特殊的控制要求，它有6個開關量，開

17、關量輸出觸點書有8個，輸入、輸出觸點數共有14個，只需選用一般中小型控制器即可,控制系統可選FXn-16MR-001。據此，可以對輸入、輸出點作出地址分配，水塔水位控制系統的I/O接線圖如下：圖3.2.23.3 系統電路設計水塔水位控制系統主電路圖如圖3.3所示圖3.33.4水塔水位控制系統的PLC控制流程圖根據設計要求，控制流程圖如圖3.4所示圖3.43.5梯形圖根據控制要求，設計的梯形圖程序如圖3.5所示圖3.53.6水塔水位控制系統梯形圖對應的指令表清單 第4章 調試說明設水塔、水池初始狀態都為空著的，4個液位指示燈全滅。當執行程序時，掃描到水池為液位低于水池下限液位時，水閥打開，開始往

18、水池里進水；如果進水超過4秒，而水池液位沒有超過水池下限位，說明系統出現故障，系統就會自動報警，水池報警燈A2亮。若4秒之后水池液位按預定的超過水池下限位，說明系統在正常的工作，水池下限位的指示燈A1亮，此時，水池的液位已經超過了下限位了，系統檢測到此信號時，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵開始工作，向水塔供水；如果進水超過4秒，而水塔液位沒有超過水池下限位，說明系統出現故障，系統就會自動報警，水塔報警燈A5亮。當水池的液位超過水池上限液位時，水池上限指示燈A3亮，水閥就關閉。但是水塔現在還沒有裝滿，可此時水塔液位已經超過水塔下限水位，則水塔下限指示燈A4亮，水泵繼續工作，在水池抽水向水塔供

19、水，水塔抽滿時，水塔液位超過水塔上限，水塔上限指示燈A6亮。但剛剛給水塔供水的時候，水泵已經把水池的水抽走了，此時水塔液位已經低于水池上限，水池上限指示燈A3滅。此次給水塔供水完成 第5章 心得體會 我做的這個題目是有關于plc系統理論與實踐相結合的設計。在此時對以前學習的知識的挑戰與突破。在對這個設計的材料搜索進行獨立搜索，和整核，結合所學的理論知識，以及實際應用操作情況下，提高了實際操作和獨立解決問題的能力。 通過這個設計實踐，讓我更熟練的掌握plc軟件的簡單編程方法，對于plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質。剛開始學習plc不是很重視，當我把

20、自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形編輯時，問題出現了。轉換成指令表后則顯示出錯誤的指令程序。主要是沒有把理論和實踐相結合，缺乏動手能力而造成的結果，最后通過老師的提醒和糾正和自己的實際操作，終于把正確的結果做了出來。同時看清了自己的不足之處。 在設計的過程中，當遇到不會的時候有問題的時候，向老師請教或向同學討論也是一個很好的方法。但是一味的依靠他人解決問題并不是幫助自己提升，很多時候，要自己去查閱資料來解決。這樣通過自己的努力，不僅將自己所學的知識都進行了復習，加深理解，而且和新學的知識進行有效的結合，提升了自己。古人云；三人行必有我師、思而不學則殆。所以學習要善于向別人請教，學思結合。 致 謝 經過三個星期的查閱和整理材料，隨著論文的完成，我的課程設計也完成了，得以劃下了完美的句點。 論文得以完成，要感謝的人實在太多了。要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業課知識，