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基于三菱PLC的水塔水位自动控制系统设计

一、选题简介、意义

课题简介：在数字技术网络技术飞速发展的今天，水塔水位自动控制得到了迅猛的发展，水塔水位自动控制系统早已超越了单纯的控制功能，它已经逐渐发展成为一套完整的自动化系统。本课题针对我国水塔水位自动控制系统的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于水塔水位自动控制系统进行逻辑控制，按照水塔水位自动控制系统的安全、实用、高效为原则进行系统设计。

课题意义：水塔水位自动自动控制系统是智能工厂自动化系统中的重要系统，作为一种新型现代化自动化系统，它把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。通过合理的选择和设计，不但可以提高水塔水位自动控制系统可靠性、可维护性以及灵活性，同时可以延长使用寿命，缩短水塔水位自动控制系统的开发周期，并提高水塔水位自动控制系统的控制水平，改善了水塔水位自动控制系统统运行的舒适感，使水塔水位自动控制系统达到了较为理想的控制效果。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

随着科学技术的发展和企业管理模式的日趋成熟，高度自动化化的企业已成为企业生存的有力保障。水塔水位自动控制系统是新型现代自动化系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是提高生产效率的有效措施。适用各种设备应用。

本次课题主要研究内容是：采用可编程控制器，按照水塔水位自动控制系统的安全、实用、高效的设计原则进行设计。实现水塔水位自动控制系统的手动控制与自动控制的自由切换，并且在控制系统设计中中采用PLC为控制核心，用软件编程实现对水塔水位自动控制系统顺利运行，大大提高系统的运行可靠性。

通过plc的运用，省掉了传感器信号放大器及大部分继电器，使控制系统结构变得简单，外部线路更加简化。并且可以用于群控调配和管理，提高水塔水位自动控制系统运行效率，并且在更改控制方案时不需改动硬件接线。

预期目标是：提高水塔水位自动控制系统可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短水塔水位自动控制系统的开发周期，并提高水塔水位自动控制系统的控制水平，改善了水塔水位自动控制系统统运行的舒适感，使水塔水位自动控制系统达到较为理想的控制效果。

研究方法：首先查阅文献，寻找整个系统设计思路，确定设计规则之后，开始进行设备选型，然后进行硬件设计，最后完成编程工作，实现软硬件互联，最终实现系统功能。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

设计体系： 本次设计采用自动控制设计手法，采用plc以及相关软件编程技术实现对水塔水位自动控制系统运行的自动控制，通过去掉传感器信号放大器及大部分继电器，简化了控制系统结构和外部线路。整体模型确定后，选择PLC的具体型号及各功能模块，设计PLC的输入输出电路、电机驱动电路，最终将控制系统的各电气设备连接形成一个完整的控制系统。

目   录

第一章 序言 1

1.1 研究背景 1

1.2 项目介绍 2

第二章 基于PLC的水塔水位自动控制系统的整体设计 3

2.1系统整体设计 3

2.2 控制方式选择 4

2.3小结 6

第三章 系统硬件设计 7

3.1 PLC选型 7

3.1.1  PLC简介 7

3.1.2  PLC的模拟量控制 9

3.1.3 PLC定时器的应用 10

3.1.4 PLC的选型原则 11

3.2 水泵的选型 11

3.3 阀门的选择 11

3.4 电机的选型 12

3.5变频器的选型 13

3.6 PLC的I/O端口分配表 13

3.8 PLC的安装 17

3.9小结 18

第四章 系统软件设计 19

4.1 软件设计 19

4.2 小结 23

结    论 24

参 考 文 献 25

致谢 26

 

第一章 序言

1.1 研究背景

在工业的制造与开发以及家庭日常活动中都离不开水的存在，在当今社会，经济飞速发展，工业化程度不断提高，人们对于生活的追求也越发苛刻，不容得半点的瑕疵，水的供应对于人们来说可谓是重中之重，对供水可靠性的需求也在逐渐提高。水是生命之源，是工业之本，水的供应必须要稳定，一旦中途断水，对于居民来说无法做饭洗澡这损失不算大，但是对于工业生产来说，造成的损失不可估量，短时间的供水问题已经会造成诸多的不便了，如果长时间出现供水不稳定现象，则后果非常严重。任何时候供水的稳定和连续都是非常重要的。目前，人们生活的楼房越来越高，要想使水能达到高层还具有一定压力，主要依靠水塔。水塔水位稳定对于用水供应的稳定性意义重大。传统的水位控制自动化程度低，甚至需要专门的工人看管，水位低时开启水泵加水，这样不仅浪费劳动力，并且控制精度低，稳定性差，难以推广。水塔水位自动控制系统作为现代自动化工厂必备的便捷系统已经逐渐成为工厂内必不可少的重要组成部分。我国的水塔水位自动控制系统事业历史不长，1979年以前我国水塔水位自动自动控制系统总产量约为 10000台，2015年国内水塔水位自动控制系统总产量已达31万多台，预计2020年水塔水位自动自动控制系统总产量突破50万台，飞速发展的自动化行业带动了水塔水位自动控制系统的改进。使其变得更加实用。

水塔水位自动自动控制系统是智能工厂自动化系统中的重要系统，作为一种新型现代化自动化系统，它把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。通过合理的选择和设计，不但可以提高水塔水位自动控制系统可靠性、可维护性以及灵活性，同时可以延长使用寿命，缩短水塔水位自动控制系统的开发周期，并提高水塔水位自动控制系统的控制水平，改善了水塔水位自动控制系统统运行的舒适感，使水塔水位自动控制系统达到了较为理想的控制效果。

在工业生产中，也常常需要控制一定的液位，控制的精度要求不同，选择的控制器也不同。但是对于工业控制来说，可编程控制器功能强大，控制稳定性高，其独特的编程语言很容易理解运用，也可以节省大量的外部继电器的运用，鉴于种种优点，目前控制水位多数以PLC为控制器。所以，本文拟用PLC进行水塔水位的自动控制。

1.2 项目介绍

本课题采用可编程控制器，按照系统安全、实用、高效为原则进行设计，利用三菱PLC为控制核心，实现整个系统的自动运行。水塔水位自动控制系统是智能工厂自动化系统以及高位用水系统中必不可少的环节，作为一种新型现代化自动控制系统，水塔水位自动控制系统把自动控制技术和现代安全管理措施有效的结合起来，本次设计将要实现以下内容：

(1)实现水塔水位自动控制系统的手动控制与自动控制的自由切换，并将PLC应用在自动控制过程中，用编程软件代替硬继电器实现可靠控制。

 (2)设计PLC的输入输出电路、电机驱动电路并与控制系统的各电气设备连接形成一个完整的控制系统。

(3)选择PLC的型号及各功能模块，根据生产要求先选择控制系统上各电气设施的型号（需要考虑到水塔水位自动设备安全，及各设备的功率搭配）然后根据工艺流程的复杂程度和控制信号的数量选择PLC的型号并确定扩展接口模块的类型和数量。最后编写控制程序。

 

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