PLC课程设计-液位升降自动控制系统.docx

武镁科技大学

二○一一～二〇一二学年第二学期

信息科学与工程学院

课程设计报告书

课程名称：PLC技术课程设计 班级：自动化0902班 学号：200904134064 姓名：

指导教师：

二○一二年五月

一、设计题目：液位升降自动控制系统设计

二、设计目的：

巩固《PLC技术》课程学过的知识，加强理论与实践的联系。以西门子S7-300系列PLC为例，通过本课程设计，达到了解硬件设备，熟悉PLC系统设计流程，灵活运用基本指令和高级指令的目的。

三、设计内容及要求：

1.内容

根据设计资料中的控制要求，采用西门子S7-300系列PLC来实现液位高度的自动控制。

2.要求

a)PLC硬件模块选型，搭建硬件电路；

b)软件编程并详细注释；

c)提交课程设计说明书(包括硬件选型及硬件电路图、I/0设备表、程序流程图、梯形图程序清单)。

四、设计任务初步分析

1.外部硬件分析

对于该系统，为了达到比较小的误差，采用外部液位传感器作为系统的输入来判断当前系统的液位状态。

初步分析该进出水系统需要至少9个输入量，其中包括至少5个控制输入量：手动自动切换、自动状态下的启动、手动模式下的进水和出水按键、停止按键。4个水位传感输入：满水位、高水位报警、低水位报警和空水位。

手动自动切换采用开关，当开关断开时表示当前是手动控制模式，当开关闭合时表示已经切换到自动控制模式。启动按钮、进水和出水按键采用常开按钮，内部采用软件自锁来维持闭合状态。停止按钮不需要自锁。

从系统功能输出分析，需要4个输出量：进水阀开关、出水阀开关、高报警灯和低报警灯。

当PLC给进水阀和出水阀以及报警灯输出为高电平时，它们通电开始工作。

2.软件实现分析

为了达到控制要求，需要增加方向标志变量来指导水位变化的趋势。PLC根据输入变化，来作出对不同控制要求的响应。大体可以分为以下几种情况：

a)手动控制状态下增减。保持自锁状态。当停止按钮、手动/自动切换、液体满(空)保证进(出)水阀不工作。。

b)自动控制状态。通过中间方向标志变量来决定水位的增减。在空水位和满水位时更新中间方向标志变量的状态。切换到手动控制模式时，或者选择停止会中止自动控制过程。

c)停止按钮。停止按键作用于所有输入回路中。

d)警报灯的闪烁通过定时器来实现。警报灯只和高低水位传感输入有关，可以看作独立的一部分。

否又是工

否又

是工

为后续的程序编写，先用流程图的形式对程序逻辑的进行描述。如图1所示，这是控制逻辑部分。关于报警电路部分，由于逻辑简单且相对独立于其它模块，故不列出。

开始

关进水阀

是一关出水阀

是一

关出水阀

断开所有自锁

一按下一进水自锁

一按下一进水自锁

一手动一进水按钮

自动

一没有按下

一没有按下-

关进水是一

关进水

是一

按下

否?

否

启动自锁

出水按钮进水

出水按钮

变化方向按下

变化方向

土

出水自锁

否满水位

否

空水位

空水位

关进水阀开出水阀

关进水阀

开出水阀

方向变量向下

没有按下

出水

出水-否

出水

-否一

是

开进水阀

关出水阀

方向变量向上

图1主程序的流程图

五、硬件系统的设计

1.传感器的安放及其应用电路

进出水系统如下图2所示，有进出水两个阀门。4个电接点传感器可以按下图安放，传递不同的水位信息。

进水阀

进水阀

☆

高水位电接点

出水阀

低水位电接点

空水位电接点

满水位电接点

图2进出水系统示意图

电接点在浸入水中时电阻变小，不在水中时电阻很大，于是可以用图3所示的电路。选择适当的电阻R。当电接点没有浸入水中时，其电阻远大于分压电阻R,所以高水位和满水位输出的均接近0,空水位和低水位经过反相器输出也接近0。同样，当浸入水中时，电接点电阻明显小于分压电阻R,4个输出均接近24V。这样就可以把水位信息直接传递PLC了。

24V

24V

接PLC输入

I1.0

I1.1

-I1.2

—I1.3

R

满水位电接点

空水位电接点

低水位电接点

高水位电接点

R

R

R

图3电结点应用电路

2.PLC硬件组态、端口配置及其外部电路

a)首先按照表1在Step7软件中对PLC系统的硬件进行组态。根据需求，我们只需要扩展1个DI/DO模块就可以。根据PLC硬件描述，其对应的输入输出端口地址为I0.0～I1.7和Q