PLC课程设计说明书姓名班级学号专业机电一体化技术教师组别日期 2012.1.10成绩目录一 概述 1二 水塔供水自动控制系统方案设计 2设计方案 2三 水塔水位自动控制系统设计 21 水泵电动机控制电路的设计 22 水位传感器的选择 4四 水位自动控制系统的组成 61、系统构成及其控制要求 62 系统框图 7五PLC的设计81 可编程序控制器 (PLC) 简介 82PLC 工作原理 83PLC 的编程语言-梯形图 94 SYSMAC-C 系列 P 型机概述 115 水塔水位自动控制系统的软件设计 12六结束语(系统总结分析) 171 系统的优点 错误!未定义书签。2 结束语 错误!未定义书签。参考文献 19致 谢20水塔供水自动控制系统的设计一 概述水塔水位控制系统采用交流电压检测水位,在控制系统启动后，若水槽 水位低于水槽最低水位 S2 时液位传感器将水位信号转化为电信号向 PLC 发 出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位 S4时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工 作，当水塔水位达到最低水位S2时，液位传感器将水位信号转化为电信号 向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高 水位S1时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。二 水塔供水自动控制系统方案设计设计方案PLC 和传感器构成的水塔水位恒定的控制系统原理。在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位时液位传感器将水位 信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水, 当水位达到水槽最高水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出 信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位时，液位传感器将水位信 号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水 塔水位达到最高水位时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止 水泵的工作。本文主要阐述利用PLC和传感器构成的水塔水位恒定的控制系 统。三 水塔水位自动控制系统设计1水泵电动机控制电路的设计给排水工程中常使用三相异步电动机，水泵上的电动机一般都是单向 旋转有以下控制。在水塔水位检测系统中通过水位传感器检测实际水位的高度，当水位低 于最低水位时向PLC发出信息启动水泵，经过5分钟检测水塔水位是否提高 控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向PLC发出信息控制信息停止水泵 工作。供水系统的基本原理如图5.1所示，水位闭环调节原理是：通过在水塔 中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入PLC，执行较后程序，通过 水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。当PLC出现故障时，还有一套手 动控制来进行对水塔水位控制。手动控制采用交流接触器。到PLC的启动水泵指令后，电磁线圈KM2中有电流流过，电磁接触器KM2运 行。当电磁接触器KM2运行时，主电路的主触点KM2闭合，常闭触点KM2-b 打开，常开触点KM2-m2闭合，当主触点闭合时，电源电压施加到电动机M 上，开始运转。当常闭触点KM2-b打开时，绿灯GN-L中无电流流过，绿灯 熄灭，当常开触点KM2-m2闭合时，红灯RD-L中有电流流过，红灯点亮。水泵停止工作：当投入作为主电路电源开关的配线切断器KM 1时，在收 到PLC的停止水泵指令后，电磁线圈KM2中无电流流过，电磁接触器KM2恢 复。当电磁接触器KM2恢复时，主电路的主触点KM2打开，常闭触点KM2-b 闭合，常开触点KM2-m2打开，当主触点KM2打开时，电源电压施不再施加 到电动机M上，电动机M停止运转。当常闭触点KM2-B闭合时，绿灯GN-L 中有电流流过，绿灯点亮，当常开触点KM2-m2打开时，红灯RD-L中无电流 流过，红灯熄灭。KM1：配线切断器是把开闭机构、后动装置等统一装到绝缘容器内的部 件，它是利用操作手柄对通常使用状态的电路进行开闭控制的。经常应用于 电源电路的开闭中，当发生过载、短路等情况时自动地切断电路。KM2:所谓电磁接触器，就是应用电磁铁对负载电流进行开闭控制的接 触器，主要用于电源电路的开闭。电磁接触器有主触点和辅助触点构成的触 点和电磁线圈与铁心构成的靠做电磁铁部分组成。FR:热敏继电器 是由加热器部分和触点机构部分组成的。当够电流流 过加热部分时，双金属片因为受热而发生弯曲，因此触点部分被打开而使电 路得到保护。2水位传感器的选择根据本设计的要求所选传感器要求在水面和水底都可以使用，且要考虑 到对水质的影响，所以选择超声波液位传感器U9ULS系列的U9ULS 10/100系列。U9ULS系列超声波液位传感器开关使用范围非常广。具有焊接 的不锈钢传感器探头，没有缝隙不会泄露，另外没有易损的活动部件，它不 会受温度、压力、密度和液体类型等参数的影响。在大多数情况下，电子设 备放在铸铝的，NEMA 4/NEMA 7防爆且防水的壳体中。U9ULS具有以下特点：可应用于多种液体中可承受高达lOOOpsi的压力 不受气泡、蒸汽、杂质后湍流等因素的影响。长度达 121in(303.3cm)可安装在侧面、顶部或底部工作原理：U9ULS系列是给予超声波理论工作的。当超声波在空气中传 播时，会被严重衰减 相反地，如果在液体中传播时，超声波的传播会被大 大增强。电子控制单元发出一系列的电信号，传感器将其转化为超声能量脉冲， 并在被探测区内传播。当另一端街道有效信号时，就发出数据有效的信号， 表明有液体存在。这个信号输送到继电器，从而产生输出信号。U9ULS100系列产品具有性能优异的传感器探头，可在温度为300F 和压力为1OOOPSI的情况下良好的工作。U9ULS10系列产品为更靠近池底，将顶端的探头设计成缺口形状。 控制电路设计成小型，密封的结构，可安装在远程的控制地点。特点：10A的继电器输出115/230V AC，12V DC 或 24V DC 输入高增益。无需效准，工作温度可达300长度可达151.5CM表5.1 主要技术指标输入电压115/230V AC， 50/60HZ 或 12/24V DCU9ULS10系列增益300： 1U9ULS100系列增益1000： 1U9ULS10系列输出10 A DPDA继电器灭火两线制，4mA干；20 mA 湿U9ULS100系列输出10 A DPDT继电器延时0.5s重复性2mm外壳NEMA 4/NEMA 7,防水防爆罩，环氧涂层，铸铝。四水位自动控制系统的组成1、系统构成及其控制要求O- * - - * L MLI:二三匸匚牙水塔水位自动控制系统水塔水位的工作方式：S1:水塔水位上限当水塔水位达到此位置时液位传感器将向PLC发出最高水位信号请求停止水泵工作S2:水塔水位下限当水塔水位达到此位置说液位传感器将向PLC发出最低水位信号请求开启水泵工作S3:水槽水位上限当水塔水位达到此位置时液位传感器将向PLC发出最高水位信号请求停止水泵工作S4:水槽水位下限当水塔水位达到此位置说液位传感器将向PLC发出最低水位信号请求开启水泵工作M:抽水泵当水塔水位达到最低水位时PLC将开到抽水泵向水塔供水Y:补水泵当水槽水位达到最低水位时PLC将开到抽水泵向水塔供水原理：在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位时液位传感器将水位 信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水, 当水位达到水槽最高水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出 信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位时，液位传感器将水位信 号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水 塔水位达到最高水位时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止 水泵的工作。2 系统框图如下图整个系统由一个水位传感器，一台PLC和一台水泵以及若干部件 组成。安装于水塔上的传感器将水塔的水位转化成1-5 伏的电信号；电信号 到达PLC将控制控制水泵的开关。水箱水位自动控制系统由PLC核心控制部 件高低位水箱的水位检测电路高低水位信号传送给PLC水泵电动机控制电路 PLC 控制启停及主备切换。（图 5-2 系统组成框图）在水塔水位检测系统中通过超声波液位传感器将水位信号转换为电信 号输入PLC中，在通过PLC控制水泵的启动或关闭。在系统运行中当水为低 于最低值时PLC将启动水泵向水塔中加水，当水塔中的水达到最高值时PLC 使水泵停止运转即水泵停止向水塔供水。等到水塔水位再次达到控制最低水 位时 系统再次重复这个过程。五PLC的设计1可编程序控制器(PLC)简介可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。所谓可编程序控制器，就是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系 统，它采用一种可编程序的存储器，在其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、 定时、记数和算术操作的指令，通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种类 型的机械设备或生产过程。随着PLC的发展，它不仅能完成编辑、运算、控制, 而且能实现模拟量、数字量的算术运算。2 PLC工作原理PLC的工作方式:采用循环扫描方式在PLC处于运行状态时，从内部处理，通 信操作,程序输入,程序执行,程序输出,一直循环扫描工作.PLC的工作过程：PLC的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，是在系统软件的控 制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑，.然后顺序向各个输 出点发出相应的控制信号。除此之外，为提高工作的可靠性和及时的接收外来的 控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信。 因此，PLC工作过程分为以下五步：(1) 自诊断自诊断功能可使PLC系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此 PLC每次扫描用户程序以前都对CPU、存储器、输入输出模块等进行故障诊断， 若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入处理程序，保 留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。(2) 与外设通信自诊断正常后PLC即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便响 应处理。在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机，主 机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发送 运行、停止、清内存等监控命令。在与上位机通信过程中PLC将接收上位机 发出的指令进行相应的操作，把现场工作状态、PLC的内部工作状态、各种 数值参数发送给上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令。(3) 输入现场状态完成前两步工作后PLC便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如 开关的通断状态、形成现场的内存映象。这一过程也称为输入采样或输出刷 新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发 生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用 的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值。(4) 解算用户逻辑即执行用户程序。一般是从用户出现存储器的最低地址存放的第一条程 序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的扫描用户程序， 按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。解算过程 中所用的计数器、定时器，内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值， 而输入继电器，输出继电器则用的是内存映象值。在一个扫周期内，某个输