基于三菱PLC与组态软件的水位控制系统设计

基于三菱PLC与组态软件的水位控制系统设计

摘要：现代工业自动化水平越来越高，在继电保护器基础上衍生出了一种新型的控制装置——可编程控制器。在日常生活中，为了更快的做事情，再生产过程当中，液位经常需要进行控制，而人们所学的PLC对于液位的控制就有着很大的帮助，所以人们可以利用PLC来对液位进行控制。本次毕业设计的课题是PLC与组态软件的水位控制系统设计。主要工作是设计PLC控制程序的和屏幕的配置。

本文主要研究内容：PLC的产生和定义，以及PLC控制的发展，三菱FX2N系列的可编程控制器的操作，控制布局液位显示图，工作操作流程图以及原理的分析，I/O分配表、硬件接线图及PLC程序梯形图，利用组态软件来设计液位控制画面。

本控制系统具有更加人性化，可以直观液位显示在组态软件上，系统更加安全等优点。然而本控制系统也存在一些问题，最明显的是PLC的编程过于简单，远达不到实用的要求。本研究的重点研究了水箱液位控制系统。液位控制系统以PLC为核心，利用其无与伦比的控制功能及变频器很好的变频调速性能，来精确控制电机转速，实现了水箱液位的的自动控制。

本次设计实践，可以使人熟练掌握三菱PLC软件的编程书写方法，关于其工作原理和使用方法也有了进一步的了解。

关键词：PLC; 组态软件

第一章绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 控制系统研究以及主要章节 2

1.2.1 主要研究内容 2

1.2.2 章节安排 2

第二章 FX2N系列PLC与控制 3

2.1 PLC的产生和定义 3

2.1.1 PLC的来源 3

2.1.2 PLC的定义 3

2.2 三菱PLC控制系统 3

2.3 PLC的组成 4

2.3.1 CPU的模块结构 4

2.3.2 I/O模块介绍 5

2.3.3 电源模块 5

2.4 PLC的特点及功能 5

2.5 梯形图设计 7

第三章系统软硬件设计方案 8

3.1 系统硬件的设计 8

3.1.1 变频器的选型和接线 8

3.1.2 PLC的选型 9

3.1.3 组态软件概述 10

3.2 系统软件设计 10

3.2.1 水箱液位控制装置图 12

3.2.2 设计要求 13

3.2.3 系统控制流程 13

3.2.4 系统控制结构 15

第四章 PLC控制程序 17

4.1 水箱水位控制的I/O接口分配表 17

4.2 PLC接线 18

4.3 PLC程序设计梯形图 19

4.4 组态王软件设计界面 21

第五章总结与展望 23

1.总结 23

2.展望 23

致谢 25

参考文献 26

第一章绪论

1.1 课题研究背景和意义

为克服人工控制系统的准度低、控制速度慢、灵敏度低等缺陷，引入了工业中高级自动化控制。在我们的生活当中，自动化控制系统被广泛应用，而这个课题也恰好用到了这个系统，当中液位系统是重中之重，液位的高低直接关系到系统的安全，以及工作的效率。随着目前工业生产对控制要求逐步提高，陈旧控制系统完全达不到工业生产要求，因此就需要引入可编程逻辑控制，PLC控制就具有集中、有效、及时等优点。

液位控制系统当中液位的高低作为被控参数，它也是国内外用的最广泛的一类控制重要过程，该系统当中液位的稳定性对工业生产的安全、生产效率、能源是否能合理运用等问题均产生了极大影响。以往的的单回路液位控制系统，当中液位控制极限和视觉显示极限的要求都非常高，而且伴随着社会的发展，产品生产线也会不断的更新，并且对于新的物种的控制水平也得提高，控制的精度也要有所提高，也就是要求现在的液位更加准确稳定，所以以往的控制方式根本不能满足这些要求。

由于液位控制系统的应用非常普遍，所以液位控制系统的种类就有很多。这些控制系统都存在着许多的弊端。

这些特性对系统的影响非常严重，对液位控制系统的生产要求有很高的控制精度，即液位的准确稳定，一般的控制方式早就无法满足工业生产的要求了，为了使人们更加清楚直观的看清画面，所以选择用PLC与组态软件相结合的系统对液位进行控制。

随着科学技术水平的提高，对于微型电子的发展要求越来越高，因此单片机微型计算机越来越受到人们的关注。微型计算机的优点主要体现在以下几点：工作可靠性强、低成本、开发时间短以及功能强大等等。

当人们对水箱需要进行控制时，而单片机却是当中必不可少的一部分，所以单片机在这个过程当中起到了至关重要的作用。由于人们对控制领域的要求越来越高，单片机也在随着人们的要求不断地更新和改进。

对于水位的控制而言，其变量很多，主要包括水量、水压和以及液位等，在这些变量中最为重要的是液位，在很多控制系统中发生的安全事故往往就是因为液位这个变量没有正确的控制。在整个控制系统上，液位的控制会影响到很多的物理变量。

1.2 控制系统研究以及主要章节

1.2.1 主要研究内容

一、一个控制系统要想达到它预期的控制效果，那就必须着重研究它的整体框架，但也要知道这个系统的弊端。

二、有效的调节调节阀,控制好液体的流量，掌握容器当中液体的上下极限，更进一步的提升控制系统的控制效果。

三、控制方案的选取。

四、PLC以及组态软件知识的掌握。

五、PLC和组态软件控制系统具有的功能。