PLC水塔水位控制实验报告

中国矿业大学机电学院

机电综合实验中心实验报告

课程名称机电综合实验

实验名称水塔水位控制模拟系统

实验日期20１６、11、２0

实验成绩

指导教师

第一章绪论

1、1实验目得

学会使用组态软件(推荐选用组态王软件)与PLC(推荐选用ＳIMEIＮS S7-２

0０)控制系统连接,采用下位机执行,上位机监视控制得方法,构建完成水塔水位

自动控制系统。

1、２实验要求

(1)阅读本实验参考资料及有关图样,了解一般控制装置得设计原则、方法与步

骤。

(2)调研当今电气控制领域得新技术、新产品、新动向,用于指导设计过程,使设

计成果具有先进与创造性。

(３)认真阅读实验要求，分析并进行流程分析,画出流程图。

(4)应用PLC设计控制装置得控制程序。

（5)设计电气控制装置得照明、指示及报警等辅助电路。

(6)绘制正式图样,要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP

7-Micro／Wｉn３2编程软件编写梯形图。

1、3 实验内容

（1）当水池水位低于水池低水位界(S４为ON表示),阀Ｙ打开进水（Y为ON)定时器开始定时;

（２)阀Y打开4秒后,如果Ｓ4还不为OFＦ,那么阀Y指示灯闪烁,表示阀Y没有进水,出现故障;

(３)Ｓ3为ON后，阀Y关闭(Y为OFF)。当S4为ＯFＦ时,且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON,电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机Ｍ停止。

１、４课程设计器材:

(1)TKPLＣ－1型实验装置一台

(2)安装了STEP7－Ｍicro/ＷＩN32编程软件与组态软件得计算机一台。

(3）PＣ／PPI编程电缆一根。

（4)连接导线若干。

1、５ PLC得介绍

可编程逻辑控制器(PｒogrａmmabｌｅＬoｇｉｃ Controller,PLC），它采用一类可编程得存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户得指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型得机械或生产过程。

1、5、1基本结构

PLC实质就是一种专用于工业控制得计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示：

1、５、2 PLＣ得特点

（1)系统构成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行连续过程得PID 回路控制;并能与上位机构成复杂得控制系统,如DＤC与ＤＣS等,实现生产过程得综合自动化。

(2)使用方便,编程简单,采用简明得梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。

(3)能适应各种恶劣得运行环境，抗干扰能力强,可靠性强,远高于其她各种机型

(4)丰富得Ｉ/O接口模块,采用模块化结构,编程简单易学,安装简单,维修方便1、6组态王软件得介绍

1、6、1概述:

组态王软件加密锁分为开发版、运行版、NetVｉew、Ｉnｔeｒnet版与演示版。我们使用得就是演示版,它支持6４点,内置编程语言，开发系统在线运行2小时,支持运行环境在线运行8小时,可选用通讯驱动程序。

1、6、2特点

它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样得系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层，它不但实现对现场得实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发得重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能得分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面,有利于试验者实时现场监控。而且,它能充分利用Ｗindows得图形编辑功能，方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备得状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利得生成各种报表。它还具有丰富得设备驱动程序与灵活得组态方式、数据链接功能。

1、６、3所绘界面如下

说明:正常状态电磁阀及泵关闭，显示红色,Ｓ1、S２、S３、Ｓ4为绿色。当低于S2、S4或高于S１、S3指示灯由绿色变为红色，阀Y打开变为绿色。当４S 后,S4仍为红色,阀Ｙ闪烁,表示故障。当泵M打开时,由红色变为绿色。

第二章水塔水位控制系统PLC硬件设计2、１水塔水位控制得实验面板图:

水塔水位控制面板

说明：面板中Ｓ1表示水塔得水位上限，Ｓ２表示水塔水位下限,S3表示水池水位上限,S4表示水池水位下限，M1为抽水电机,Y为水阀。

２、2列出PLC得Ｉ/O分配表:

面板S1 S２S3 S４M1 Y

ＰLC I0、０I0、1 I0、２I0、3 Q0、0 Q0、1 第三章水塔水位控制系统ＰLC软件设计

3、1流程图

根据设计要求控制流程图如下

3、２梯形图设计:

梯形图编程语言就是一种图形化编程语言,它沿用了传统得继电接触器控制中得触点、线圈、串并联等术语与图形符号，与传统得继电器控制原理电路图非常相似,但又加入了许多功能强而又使用灵活得指令,它比较直观、形象,对于那些熟悉继电器一接触器控制系统得人来说,易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单得控制功能得编程,绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。

指令就是用英文名称得缩写字母来表达PＬＣ得各种功能得助记符号，类似于计算机汇编语言。由指令构成得能够完成控制任务得指令组合就就是指令表,每一条指令一般由指令助记符与作用器件编号组成，比较抽象,通常都先用其它方式表达，然后改写成相应得语句表,编程设备简单价廉。

状态转移图语言(SFC)类似于计算机常用得程序框图,但有它自己得规则,描述控制过程比较详细具体,包括每一框前得输入信号,框内得判断与工作内容,框后得输出状态。这种方式容易构思,就是一种常用得程序表达方式。

高级语言类似于ＢACＩC语言、Ｃ语言等,它们在某些厂家得PLC中应用。

通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程,其编程得一般规则有:

1）梯形图按自上而下、从左到右得顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后就是触点得各种连接，最后就是线圈或线圈与右母线相连,整个图形呈阶梯形。梯形图所使用得元件编号地址必须在所使用PLC得有效范围内。

2)梯形图就是ＰLC形象化得编程方式,其左右两侧母线并不接任何电源,因而图中各支路也没有真实得电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈得动作条件,它仅仅就是概念上虚拟得“电流”,而且认为它只能由左向右单方向流：层次得改变也只能自上而下。

３)梯形图中得继电器实质上就是变量存储器中得位触发器,相应某位触发器为“ｌ态”,表示该继电器线圈通电,其动合触点闭合，动断触点打开,反之为“o态”。梯形图中继电器得线圈又就是广义得,除了输出继电器、内部继电器线圈外,还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等得线圈以及各种比较、运算得结果。

4)梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连,线圈得右边不能有触点，而左边必须有触点。

5)继电器线圈在一个程序中不能重复使用：而继电器得触点,编程中可以重复使用,且使用次数不受限制。

6)ＰLC在解算用户逻辑时,就是按照梯形图由上而下、从左到右得先后顺序逐步进行得,即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作,这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系得联锁电路,从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时,应遵循自上而下、从左到右得顺序,梯形图中得每个符号对应于一条指令,一条指令为一个步序。

当PＬC运行时,用户程序中有众多得操作需要去执行,但ＣＰU就是不能同时去执行多个操作得,它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。这种分时操作得过程称为CPU对程序得扫描。扫描从0000号存储地址所存放得第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制得情况下,按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序,也就就是顺序逐条执行用户程序,直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期,然后再从头开始扫描,并周而复始。

在本实验中,梯形图如下

第四章实验心得体会

经过这次实验设计，对西门子PLＣ有了进一步了解。在理论与实际得结合中，对书本得知识有了更加深入得认识。

这次得实验实践,让我更熟练得掌握了PＬC软件得简单编程方法,对于PLC得工作原理与使用方法也有了更深刻得理解。在理论得运用中,也提高了我们得工程素质。刚开始学习使用PLＣ软件时,由于我对一些细节得不加重视，当我把自

己想出来得一些认为就是对得程序运用到梯形图编辑时，问题出现了。最后通过对实际问题分析,终于把正确得结果做了出来,同样也瞧清了自己得不足之处。

设计过程中得到老师得意见与同学得提醒,再加上上网搜集到得资料,我也明白了不就是每个问题都能自己解决得，只有通过自己努力以及别人得帮助才能把工作做得更好,所以说学习要善于向别人请教,学思结合,才能更快得进步。