1、摘要目前，大量的高位生活用水和工作用水逐漸增多。因此，不少單位自建水箱儲(chǔ)水來解決高層樓房的用水問題。最初，大多用人工進(jìn)行控制，由于人工無(wú)法每時(shí)每刻對(duì)水位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位監(jiān)測(cè)，很難準(zhǔn)確控制水泵的起停。要么水泵關(guān)停過早，造成水箱缺水；要么關(guān)停過晚，造成水箱溢出，浪費(fèi)水資源，給用戶造成不便。利用人工控制水位會(huì)造成供水時(shí)有時(shí)無(wú)的不穩(wěn)定供水情況。后來，使用水位控制裝置使供水狀況有了改變，但常使用浮標(biāo)或機(jī)械水位控制裝置，由于機(jī)械裝置的故障多，可靠性差，給維修帶來很大的麻煩。因此為更好的保證供水的穩(wěn)定性和可靠性，傳統(tǒng)的供水控制方法已難以滿足現(xiàn)在的要求。本文采用的是三菱FXZN®PLC可編程控制器作為

2、水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，對(duì)水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能性進(jìn)行了需求分析.主要實(shí)現(xiàn)方法是通過傳感器檢測(cè)水箱的實(shí)際水位，將水位具體信息傳至PLC構(gòu)成的控制模塊，來控制水泵電機(jī)的動(dòng)作，同時(shí)顯示水位具體信息，若水位低于或高于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，就會(huì)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警的信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱水位的自動(dòng)。另外在PLC的基礎(chǔ)上，運(yùn)用組態(tài)王Kingview工業(yè)監(jiān)控軟件,它將PLC過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作及資源管理于一體，將水箱控制系統(tǒng)的應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。關(guān)鍵詞：水位自動(dòng)控制、三菱FX2N組態(tài)王、水泵、傳感器摘要1第一章緒論01.1 本課題的選題背景與意義01.2 可編程邏輯控制器簡(jiǎn)述0第二章水箱水

3、位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12。1基于PLC的水箱水位控制系統(tǒng)基本原理12.2水箱控制系統(tǒng)要求12。3PLCI/O的分配22.4系統(tǒng)硬件元器件選擇2第三章水箱水位系統(tǒng)的PLC軟件設(shè)計(jì)43。1水箱水位控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)4第4章水箱水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)54。1水箱液位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面54。2組態(tài)畫面監(jiān)控運(yùn)行演示5第四章總結(jié)8參考文獻(xiàn)9附錄：組態(tài)王命令程/Jz.o.O.O.O.O.OOoOO.OO.O.O.O.0000.oO.OO.O.OOOOO.O10第一章緒論1。 1本課題的選題背景與意義在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關(guān)量等都是常用的主要被控參數(shù)。其中，水位控制越來越重要。在

4、社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失.因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水箱、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)給。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點(diǎn)。可編程控制器（PLC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前水位控制的方式被P

5、LC空制取代。同時(shí)，又有PID控制技術(shù)的發(fā)展，因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中，常常會(huì)需要對(duì)容器中的液位（水位）進(jìn)行自動(dòng)控制。比如自動(dòng)控制水箱、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動(dòng)補(bǔ)水控制、自動(dòng)電熱水器、電開水機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水控制等。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同，精度不同.但其原理都大同小異.特別是在實(shí)際操作系統(tǒng)中，穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。因此如何設(shè)計(jì)一個(gè)精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。采用PLC空制技術(shù)能很好的解決以上問題，使水位控制在要求的位置。1.2可編程邏輯控制器簡(jiǎn)述可編程邏輯控制

6、器簡(jiǎn)稱PLC是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使之功能不斷增強(qiáng)。逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng).PLC之所以有較強(qiáng)的生命力，在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)要求。具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。第二章水箱水位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2。1基于PLC的水箱水位控制系統(tǒng)基本原理如下圖整個(gè)系統(tǒng)由水位傳感器，一臺(tái)PLG口水泵以及若干部件組成。安裝于水箱上的傳感器將水箱的水位轉(zhuǎn)化成15伏的電信號(hào)；電信號(hào)到達(dá)PLC各控制控制水泵的開關(guān)。水有f水位自動(dòng)控制系統(tǒng)由PLCB心控制部件高低位水箱的水位檢測(cè)電路高低水位信號(hào)傳送給PLCK泵電動(dòng)機(jī)控制電路PLC控制啟停

7、及主備切換.水泵與電磁閥及指示燈4PLC水塔水位檢測(cè)系統(tǒng)圖21基于PLM供水系統(tǒng)原理框圖在水箱水位檢測(cè)系統(tǒng)中通過液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入PLC中，在通過PLC控制水泵的啟動(dòng)或關(guān)閉。在系統(tǒng)運(yùn)行中當(dāng)水為低于最低值時(shí)PLC將啟動(dòng)水泵向水箱中加水，當(dāng)水箱中的水達(dá)到最高值時(shí)PLC使水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)即水泵停止向水箱供水。等到水箱水位再次達(dá)到控制最低水位時(shí)系統(tǒng)再次重復(fù)這個(gè)過程。2。2水箱控制系統(tǒng)要求低水位傳感器電感腳出水口徵水塔I水箱高水位傳惑器圖2-2水箱水位控制裝置圖水箱控制系統(tǒng)具體需求如下:(1)當(dāng)水箱水位低于10L時(shí)，低水位報(bào)指示燈顯示紅燈，閥門自動(dòng)關(guān)閉，水泵自動(dòng)開啟，向水箱內(nèi)充水，防止水箱

8、液位過低；(2)當(dāng)水箱液位高于90L時(shí)，高水位指示燈顯示紅燈，水泵自動(dòng)關(guān)閉，防止水箱液位過高；(3)當(dāng)水箱液位由低于10L開始上升到10L與90L之間時(shí)，水泵開啟，閥門開啟，水箱進(jìn)水量大于出水量，保證水箱中的水位持續(xù)上升，達(dá)到高水位限時(shí)，水泵關(guān)閉。(4)當(dāng)水箱液位由高于90L開始下降到10L與90L之間時(shí)，水泵關(guān)閉，閥門開啟，止匕時(shí)只有出水量，水箱中的水位持續(xù)下降，達(dá)到低水位限時(shí)，水泵開啟。2.3 PLCI/O口的分配表23水箱水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號(hào)輸入變量名輸出信號(hào)輸出變量名X000啟動(dòng)開關(guān)Y000水箱高液位指示燈X001停止開關(guān)Y001水箱低液位指示燈X002水箱

9、低位傳感器Y002模擬水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)作X003水箱高位傳感器Y003模擬進(jìn)水閥門的開關(guān)動(dòng)作2.4 系統(tǒng)硬件元器件選擇1)PLC的選擇可編程控制器產(chǎn)品眾多，不同廠家、不同系列、不同型號(hào)的PLG功能和結(jié)構(gòu)均有所不同，但工作原理和組成基本相同。本系統(tǒng)為單體控制系統(tǒng)，對(duì)控制功能無(wú)特殊要求，同時(shí)本次設(shè)計(jì)所需輸入輸出總點(diǎn)數(shù)少于48點(diǎn)，因此選用三菱公司生產(chǎn)的的FX2NH48MR-001型PLG其具有結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，極高的性價(jià)比，適用于小型控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，該型號(hào)PLC為繼電器輸出型，輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為24個(gè)點(diǎn)，多余的端子作為備用.2）水泵的選擇選擇水泵的一般原則為1、滿足流量和揚(yáng)程的要求；2、水泵機(jī)組在長(zhǎng)

10、期運(yùn)行中，水泵工作點(diǎn)的效率最高；3、按所選的水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)的水泵站，要求設(shè)備和土建的投資最小；4、便于操作維修，管理費(fèi)用少。而一般的水箱供水系統(tǒng)中水箱高度都在30米以上，所用水泵電機(jī)在向水池抽水時(shí)消耗的能量較大，故綜合考慮后將水泵電機(jī)額定功率都選為11KW型號(hào)為Y2-160L-6,其重要參數(shù)有額定電流為24.23A,額定轉(zhuǎn)速為970r/min.水泵揚(yáng)程為40米，流量為35立方米/小時(shí)。3）熔斷器的選擇因?yàn)槿蹟嗥魅垠w電流應(yīng)大于等于兩倍的電機(jī)額定電流，因此電動(dòng)機(jī)供電回路選用熔體電流為50A的熔斷器。4）電子液位位開關(guān)的選擇因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中水箱中各有2處需要檢測(cè)水位信號(hào)，因此選用歐姆龍公司生產(chǎn)的6

11、1F-GN-G型電極式液位開關(guān)，該種類型的液位開關(guān)作為電氣性液位檢測(cè)方式，被廣泛用于以大廈、集中住宅的上下水道為主及鋼鐵、食品、化學(xué)、藥品、半導(dǎo)體等各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)水、凈水場(chǎng)、污水處理等的液面控制.一旦電極接觸到液體，通過液體可以閉合電路，根據(jù)流過的電流檢測(cè)液位控制的動(dòng)作原理，是以所謂的導(dǎo)電性液體為控制對(duì)象的液位開關(guān).進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，直接檢測(cè)液體的電極間電阻，根據(jù)大于或小于已設(shè)定的電阻值,來判斷有無(wú)液面，61F-GN-G型電極式液位開關(guān)含有三個(gè)電極正好用于本系統(tǒng)水位的檢測(cè)，同時(shí)其ON電流在4。5mA以下且OFF電流1。5mAW下滿足所選PLC的輸入性能指標(biāo)，故較為合適。5）熱繼電器的選擇因?yàn)殡姍C(jī)額定

12、電流為24.23A,因此選用JR20-25/5T型熱繼電器，整合電流為21-25A6）接觸器的選擇同理，根據(jù)電機(jī)額定電流，并查手冊(cè)后選擇G20-25型接觸器。第三章水箱水位系統(tǒng)的PLC軟件設(shè)計(jì)3。 1水箱水位控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)口工必K0Q2KQ<¥000幌永帕指示燈KOQ2佻米佐隹S裝卜，15200是,I7000jr.tT向口城曲fYDCB南門3。1PLC控制梯形圖第4章水箱水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)4。 1水箱液位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面圖4。1水箱液位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面4。2組態(tài)畫面監(jiān)控運(yùn)行演示連接PLCtPG將PLC程序下載到三菱FX2NH48MR-001型號(hào)中，打開組態(tài)王軟件，設(shè)備

13、配置設(shè)置好后，就可以進(jìn)入演示狀態(tài)了。按下組態(tài)中的開始/停止按鈕或是按下PLC外圍連接X0端口的SB1按鈕，組態(tài)以及PLC都進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài).運(yùn)行過程中有如下幾種情況：（1）水箱水位低于10L（水位下限）時(shí)圖4.2水箱水位低于10L情況圖如圖4.2所示，在水多!水位低于10L的情況下，水位下限報(bào)警燈顯示紅色報(bào)警，這時(shí)水泵開啟工作，閥門關(guān)閉，防止水箱液位過低。在硬件PLC中，也能看到，Y2（模擬水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)作）輸出端口指示燈亮，還有丫3（模擬閥門打開）指示燈亮。水箱水位在10L和90L之間，且水位在上升的情況時(shí)圖4。3水位在10L和90L之間，且水位在上升的情況圖如圖4。3所示，當(dāng)水位在10L和9

14、0L之間，且水位在上升的情況下，水位下限和水位上限指示均顯示綠色（表示水位在安全范圍），且水泵工作，閥門打開，在水位上升的過程中一直都是進(jìn)水量大于出水量，從而保持水位的上升.與此同時(shí)，在硬件PLC上，可以看到X2（模擬水位下限傳感器）指示燈亮，Y1（低水位指示燈）指示燈量，Y2（模擬水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)作）指示燈亮，還有Y3（模擬閥門打開）指示燈亮。（3）水箱水位高于90L（水位上限）時(shí)圖4。4水箱水位高于90L時(shí)的情況圖如圖4.4所示，水箱水位高于90L（水位上限）的情況下，水位上限報(bào)警燈顯示紅燈（表示水箱液位高于水位的上限），水泵電動(dòng)機(jī)也停止工作。此時(shí)，在硬件PLC中，也能看到，X3（水位上限傳感

15、器）指示燈亮，還有Y3（模擬閥門打開）指示燈亮。（4）水箱水位在10L和90L之間，且水位在下降的情況時(shí)圖4。5水位在10L和90L之間，且水位在下降的情況圖如圖4。5所示，水多!水位在10L和90L之間，且水位在下降的情況下，水泵停止工作，閥門打開，水位下限和水位上限指示燈均顯示綠色，在此過程中，只有出水量，所以水箱水位會(huì)逐漸降低.此時(shí)，在硬件PLC中，可以看到可以看到X2（模擬水位下限傳感器）指示燈亮,還有Y3（模擬閥門打開）指示燈亮。第四章總結(jié)我組成員做的這個(gè)題目是有關(guān)PLC與組態(tài)軟件相結(jié)合的，這次課程設(shè)計(jì)給予我們理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，提高了我們實(shí)際操作和獨(dú)立解決問題的能力.通過這次設(shè)

16、計(jì)實(shí)踐.讓我們更熟練的掌握三菱PLC的編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的專業(yè)基礎(chǔ)。在對(duì)組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)當(dāng)中，體會(huì)到了細(xì)節(jié)決定一切的道理，剛開始做組態(tài)的時(shí)候，由于我對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我把自己想出來一些以為是對(duì)的東西用到組態(tài)軟件上時(shí)，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和我想要的結(jié)果不相符合.經(jīng)過我一次次的實(shí)踐，最后把正確的結(jié)果做出來時(shí)，才看到了自己的缺點(diǎn).解決實(shí)際問題需要的不僅僅是理論知識(shí)，而且要求較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，完成本設(shè)計(jì)要求理清水箱水箱控制的全過程，才會(huì)對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)帶來方便。縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程，本設(shè)計(jì)還有很大的擴(kuò)展空間，相信在

17、未來的學(xué)習(xí)與發(fā)展中會(huì)得到更好的應(yīng)用與改進(jìn).參考文獻(xiàn)1蔡杏山。PLC、變頻器入門.北京：電子工業(yè)出版社2楊后川，張春平，張學(xué)民，陶征。三菱PLC應(yīng)用100例.北京：電子工業(yè)出版社3翟慶一。典型工業(yè)過程的組態(tài)控制。天津：天津大學(xué)出版社4李紅萍.工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用一組態(tài)王。西安：西安電子科技大學(xué)出版社5王善斌。組態(tài)軟件應(yīng)用指南。北京：化學(xué)工業(yè)出版社附錄：組態(tài)王命令程序if（本站點(diǎn)開關(guān)=1|I本站點(diǎn)啟動(dòng)=1）if（本站點(diǎn)水箱液位10）本站點(diǎn)報(bào)警2=0;本站點(diǎn)水泵=1；本站點(diǎn)閥門=0；）else本站點(diǎn)報(bào)警2=1;）if（本站點(diǎn)水箱液位10）本站點(diǎn)低水位彳感器=1;else本站點(diǎn)低水位彳感器=0;if（本站點(diǎn)水箱液位90）本站點(diǎn)高水位傳感器=1;本站點(diǎn)報(bào)警1=0;本站點(diǎn)水泵=0;本站點(diǎn)閥門=1;else本站點(diǎn)高水位傳感器=0;本站點(diǎn)報(bào)警1=1;if（本站點(diǎn)水箱液位本站點(diǎn)水箱液位=10）本站點(diǎn)閥門=1;本站點(diǎn)水泵=1）本站點(diǎn)水泵工作指示燈=1;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)水流1+7;本站點(diǎn)水流1>20）（本站點(diǎn)水流1=0；）本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)水流2+7;本站點(diǎn)水流2>20）（本站點(diǎn)水流2=0;本站點(diǎn)水箱液位本站點(diǎn)