水塔水位控制系統(tǒng)(共19頁(yè))

1、 過(guò)程控制工程實(shí)訓(xùn) 設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 水塔水位控制系統(tǒng) 院系： 電氣信息工程系 專(zhuān)業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 2012年10月10日 過(guò)程控制工程實(shí)訓(xùn) 設(shè)計(jì)報(bào)告一、選題目的和意義：水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)供水系統(tǒng) 大多采用水塔、高位水箱或氣壓罐式增壓設(shè)備，用水泵以高出實(shí)際用水高度 的揚(yáng)程來(lái)“提升”水量，其結(jié)果增大了水泵的軸功率和能耗?，F(xiàn)研究設(shè)計(jì)的水塔水位控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水泵無(wú)級(jí)調(diào)速。依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿(mǎn)足用水要求，是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。供水是一個(gè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的

2、提高，對(duì)城市供水提出了更高的要求，要滿(mǎn)足及時(shí)、準(zhǔn)確、安全保證充足 供水，如果仍然沿用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保障，為此必須進(jìn)行水塔水位控制自動(dòng)化系統(tǒng)的改造。由于當(dāng)前可編程序控制器(PLC)技術(shù)已日趨成熟,因而考慮利用它來(lái)實(shí)現(xiàn)水塔/水箱供水控制。多年來(lái)，可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng) PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯 到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，今天的 PLC 在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò) 的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 可編程控制器(PLC)是以計(jì)算接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接 線復(fù)

3、雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理 器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC 的程序編制，不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 因其高可靠性和較高的性?xún)r(jià)比在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)目前比較流行的控制技術(shù)，利用 PLC 和傳感器構(gòu)成了水塔水位的控制系統(tǒng)。改造后的水塔水位自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，提高了供水質(zhì)量。學(xué)生姓名任務(wù)分工學(xué)生姓名任務(wù)分工二、主要研究?jī)?nèi)容：1.如何利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)水塔水位自動(dòng)控制；2.設(shè)計(jì)一基于組態(tài)王的水塔水位控制系統(tǒng)的模擬裝置；3.如何利用組態(tài)王與PLC

4、有效連接，控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控水塔水位的變化。三、設(shè)計(jì)的方法及步驟： 一、有關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.水塔水位控制系統(tǒng)的控制裝置設(shè)計(jì) 水塔水位控制裝置在原始狀態(tài)的情況下（既水塔和水池都沒(méi)水），水池上限Q0.4和水池下限Q0.3指示燈及水塔上限Q0.6和水塔下限Q0.5指示燈都是亮著的。當(dāng)扳上開(kāi)關(guān)按鈕I0.0 的時(shí)候，電磁閥 Q0.1開(kāi)始工作，當(dāng)水流流到水池下限位I0.4 時(shí)，既4秒之后，如果水池下限指示燈Q0.3仍然亮著，這個(gè)時(shí)候電磁閥指示燈Q0.7一閃一閃，表示電磁閥 Q0.1 出了故障停止工作，系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警。當(dāng)水池下限指示燈Q0.3不亮的時(shí)候，水池水位開(kāi)始往上升，同時(shí)水泵 Q0.2動(dòng)作，開(kāi)始往水塔里抽水

5、。當(dāng)水位到水塔下限位I0.2時(shí)，這時(shí)水塔下限指示燈Q0.5不亮。同時(shí)水池水位繼續(xù)往上升，當(dāng)上升到水池上限位Q0.3時(shí)，既水池灌滿(mǎn)水之后，此時(shí)電磁閥Q0.1不動(dòng)作。水泵 Q0.2 繼續(xù)往水塔抽水，抽水的同時(shí)水池的水位會(huì)下降，當(dāng)下降到水池上限位Q0.4以下時(shí)， 此時(shí)水池上限指示燈I0.3 變亮，而水塔的水位往上升。當(dāng)上升到水塔上限位.I0.1時(shí)，水塔上限指示燈Q0.6不亮。此時(shí)電磁閥Q0.1動(dòng)作，當(dāng)水池灌滿(mǎn)水之后結(jié)束。2.水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)(1) 建立組態(tài)王新工程要建立新的組態(tài)王工程，請(qǐng)首先為工程指定工作目錄（或稱(chēng)“工程路徑”）?！敖M態(tài)王”用工作目錄標(biāo)識(shí)工程，不同的工程應(yīng)置于不同的目

6、錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動(dòng)管理。啟動(dòng)“組態(tài)王”工程管理器（ProjManager），選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如左圖所示。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е?duì)話框”，如圖右所示。 新建工程向?qū)б?新建工程向?qū)Ф诠こ搪窂轿谋究蛑休斎胍粋€(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框”，如圖所示。在工程名稱(chēng)文本框中輸入工程的名稱(chēng)，該工程名稱(chēng)同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱(chēng)。在工程描述文本框中輸入對(duì)該工程的描述文字。工程名稱(chēng)長(zhǎng)度應(yīng)小于32個(gè)字節(jié)，工程描述長(zhǎng)度應(yīng)小于40個(gè)字節(jié)。單擊

7、“完成”完成工程的新建。系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話框，詢(xún)問(wèn)用戶(hù)是否將新建工程設(shè)為當(dāng)前工程，如圖所示。 新建工程向?qū)?是否設(shè)為當(dāng)前工程對(duì)話框 單擊“否”按鈕，則新建工程不是工程管理器的當(dāng)前工程，如果要將該工程設(shè)為新建工程，還要執(zhí)行“文件設(shè)為當(dāng)前工程”命令；單擊“是”按鈕，則將新建的工程設(shè)為組態(tài)王的當(dāng)前工程。定義的工程信息會(huì)出現(xiàn)在工程管理器的信息表格中。雙擊該信息條或單擊“開(kāi)發(fā)”按鈕或選擇菜單“工具切換到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”，進(jìn)入組態(tài)王的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。(2) 創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面繼續(xù)上節(jié)的工程，進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件畫(huà)面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出對(duì)話框如圖所示。在“畫(huà)面名稱(chēng)

8、”處輸入新的畫(huà)面名稱(chēng)，如leipeng，其它屬性目前不用更改。點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。如圖所示。 新建畫(huà)面 組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(3)定義IO設(shè)備繼續(xù)上節(jié)的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖3-9所示選擇“S7-200系列”的“PPI”項(xiàng)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖所示。 設(shè)備配置向?qū)б?設(shè)備配置向?qū)Ф橥獠吭O(shè)備取一個(gè)名稱(chēng)，輸入PLC，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖所示。為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保鐖D所示。 設(shè)備配置向?qū)?/p>

9、三 設(shè)備配置向?qū)奶顚?xiě)設(shè)備地址為2，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖所示。設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保鐖D所示。 設(shè)備配置向?qū)?設(shè)備配置向?qū)Я?qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”。 設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把IO變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。二、實(shí)驗(yàn)步驟1.水塔水位控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)選取水塔水位控制系統(tǒng)的主電路，確定該系統(tǒng)的PLC的I/O端口分配，連接系統(tǒng)的I/O設(shè)備，按要求確定系統(tǒng)的控制流程圖，編寫(xiě)控制程序，最后與

10、硬件連接并調(diào)試，直至硬件正常運(yùn)行2.水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)首先建立組態(tài)王工程名程為“水塔水位控制系統(tǒng)”的新工程，再創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面，并在圖庫(kù)管理器中畫(huà)出該系統(tǒng)的靜態(tài)畫(huà)面，定義I/O設(shè)備(假設(shè)仿真PLC連接在計(jì)算機(jī)的COM1口),確定變量類(lèi)型，并構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（自動(dòng)開(kāi)關(guān)1、自動(dòng)開(kāi)關(guān)2、自動(dòng)開(kāi)關(guān)3、自動(dòng)開(kāi)關(guān)4、a1、a2、a3、a4、a5、水泵運(yùn)行、電池閥、水池液位、水塔液位、水流1、水流2、水流3、水流4、水流5、水流6），之后建立動(dòng)畫(huà)連接（各個(gè)圖素動(dòng)畫(huà)連接設(shè)備，并在畫(huà)面命令語(yǔ)言中編寫(xiě)程序），最后PLC與組態(tài)連接并運(yùn)行。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（相關(guān)原理框圖）：（一）水塔水位控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)1.水塔水位控

11、制系統(tǒng)的I/O口分配首先先確定該系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)，在該系統(tǒng)里面共有5個(gè)輸入信號(hào)和7個(gè)輸出信號(hào)，具體分配如下所示輸入： 控制開(kāi)關(guān): I0.0 水塔上限位: I0.1 水塔下限位: IO.2 水池上限位: I0.3 水池下限位：IO.4 輸出： 電磁閥： Q0.1 水泵： Q0.2 水池下限指示燈a1： Q0.3 水池上限指示燈a2：Q0.4 水塔下限指示燈a3： Q0.5 水塔上限指示燈a4：Q0.6 報(bào)警指示燈： Q0.7 2.水塔水位主電路水塔水位控制系統(tǒng)中水泵的主電路圖如圖所示 水泵主電路3. 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備這是一個(gè)單體控制小系統(tǒng)，沒(méi)有特殊的控制要求，它有5個(gè)開(kāi)關(guān)量，開(kāi)關(guān)量

12、輸出觸點(diǎn)數(shù)有8個(gè)，輸入、輸出觸點(diǎn)數(shù)共有13個(gè)，只需選用一般中小型控制器即可。據(jù)此，可以對(duì)輸入、輸出點(diǎn)作出地址分配，水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖如圖2-3所示。 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O接線圖4. 水塔水位控制系統(tǒng)的梯形圖梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)

13、繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，易于撐握和學(xué)習(xí)，因此我們制作了一個(gè)水塔水位控制系統(tǒng)的梯形圖如圖所示。 2-4 水塔水位控制系統(tǒng)的梯形圖.5. 水塔水位控制系統(tǒng)的流程圖水塔水位控制系統(tǒng)的流程圖如圖所示。 水塔水位控制系統(tǒng)的流程圖6.編程語(yǔ)言Network 1LD I0.0O Q0.1A I0.3= Q0.1Network 2LD Q0.1TON T37, 40Network 3LD I0.4= Q0.3Ne

14、twork 4LD T37A I0.4LPSAN T38= Q0.7LPPAN T39TON T38, 10Network 5LD T38TON T39, 10Network 6LD I0.3= Q0.4Network 7LD I0.2O Q0.2A I0.1AN I0.4= Q0.2Network 8 LD I0.2A Q0.6= Q0.5Network 9 LD I0.1= Q0.6(二)水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)王設(shè)計(jì)1.建立組態(tài)畫(huà)面 靜態(tài)組態(tài)王水塔水位控制畫(huà)面2.本設(shè)計(jì)中使用仿真PLC和組態(tài)王通信。仿真PLC可以模擬PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。假設(shè)仿真PLC連接在計(jì)算機(jī)的COM1口. 設(shè)備定義

15、完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把IO變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。3.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框，分別定義：自動(dòng)開(kāi)關(guān)1、自動(dòng)開(kāi)關(guān)2、自動(dòng)開(kāi)關(guān)3、自動(dòng)開(kāi)關(guān)4、a1、a2、a3、a4、a5、水泵、電池閥、水池液位、水塔液位、水流1、水流2、水流3、水流4、水流5、水流6。 4. 命令語(yǔ)言組態(tài)王的命令語(yǔ)言包括：畫(huà)面命令語(yǔ)言、數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言、事件命令語(yǔ)言、熱鍵命令語(yǔ)言何自定義函數(shù)命令語(yǔ)言。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)使用應(yīng)用程序命令語(yǔ)言。如圖所示。打開(kāi)

16、命令語(yǔ)言下的應(yīng)用程序命令語(yǔ)言，選擇存在時(shí)，輸入如下完整的代碼。if(本站點(diǎn)啟動(dòng)=1) 本站點(diǎn)a1=1;本站點(diǎn)a2=1;本站點(diǎn)a3=1;本站點(diǎn)a4=1;本站點(diǎn)a5=0;本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)1=1;本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)2=1;本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)3=1;本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)4=1;if(本站點(diǎn)電磁閥=1)本站點(diǎn)a5=1;本站點(diǎn)水流1=本站點(diǎn)水流1+1;本站點(diǎn)水流2=本站點(diǎn)水流2+1;本站點(diǎn)水池水位=本站點(diǎn)水池水位+1;if(本站點(diǎn)水池水位<10&&本站點(diǎn)$秒>2) 本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)1=0;本站點(diǎn)a1=1;if(本站點(diǎn)水池水位>=10&&本站點(diǎn)$秒>10&&am

17、p;本站點(diǎn)水塔水位<100) 本站點(diǎn)水泵運(yùn)行=1;if(本站點(diǎn)水池水位>=10&&本站點(diǎn)$秒>2) 本站點(diǎn)a1=0;本站點(diǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)1=1;if(本站點(diǎn)水池水位>=90&&本站點(diǎn)$秒>=2)本站點(diǎn)a2=0; else本站點(diǎn)a5=0;本站點(diǎn)水流1=0;本站點(diǎn)水流2=0;if(本站點(diǎn)水池水位>=100) 本站點(diǎn)電磁閥=0; 本站點(diǎn)水池水位=100;if(本站點(diǎn)水泵運(yùn)行=1)本站點(diǎn)水流4=本站點(diǎn)水流4+1;本站點(diǎn)水流5=本站點(diǎn)水流5+1;本站點(diǎn)水塔水位=本站點(diǎn)水塔水位+1.5;本站點(diǎn)水池水位=本站點(diǎn)水池水位-0.5;else本站點(diǎn)水流4=0;本站點(diǎn)水流5=0;if(本站點(diǎn)水塔水位>=10) 本站點(diǎn)a3=0;if(本站點(diǎn)水塔水位>=90) 本站點(diǎn)a4=0; 本站點(diǎn)水泵運(yùn)行=0;if(本站點(diǎn)水池水位<10&&本站點(diǎn)水塔水位<10) 本站點(diǎn)水泵運(yùn)行=0;if(本站點(diǎn)水塔水位>=100) 本站點(diǎn)水塔水位=100;流量小五、結(jié)果及討論： 1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 運(yùn)行效果一運(yùn)行效果二在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)上網(wǎng)查閱，到圖書(shū)館翻閱有關(guān)書(shū)籍，學(xué)到了不少的東西。在這期間特別是對(duì)PLC編程及梯形圖、指令表都有了一個(gè)更深入的了解，知道了PLC在人們生活中是多么的重要，知道了知識(shí)無(wú)論什么時(shí)候都是那樣的寶貴。設(shè)計(jì)的