水塔水位控制系统PLC设计
水塔水位控制系统PLC 设计
1、水塔水位控制系统PLC 硬件设计 1.1、水塔水位控制系统设计要求
水塔水位控制装置如图1-1所示
图1-1 水塔水位控制装置
水塔水位的工作方式：
当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为ON ，水阀Y 打开（Y 为ON ），开始往水池里注水，定时器开始定时，4秒以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时（S4还不为OFF ），则系统发出报警（阀Y 指示灯闪烁），表示阀Y 没有进水，出现故障；若系统正常，此时水池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S3为ON ，阀Y 关闭（Y 为OFF ）。
当S4为OFF 时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为ON ），电机M 开始工作，向水塔供水，当S2为OFF 时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF ），电机M 停止。（注：当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动）
1.2 水塔水位控制系统主电路
水塔水位控制系统主电路如图1-2所示：
M 3~
L1L2
L3
SQ
FU
KM
FR
S1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上限， S4---表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y 为水阀。
图1-2 水塔水位控制系统主电路
1.3、I/O 接口分配
水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配如表1-1所示。
表1-1 水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配表
符号地址 绝对地址 数据类型 说明 1 S1 I0.1 BOOL 水塔上限水位 2 S2 I0.2 BOOL 水塔下限水位 3 S3 I0.3 BOOL 水池上限水位 4 S4 I0.4 BOOL 水池下限水位 5 START I0.0 BOOL 控制开关 6 Y Q0.1 BOOL 水阀 7 M1 Q0.2 BOOL 抽水电机 8 Q0.3 BOOL 水池下限指示灯 9 Q0.4 BOOL 水池上限指示灯 10 Q0.5 BOOL 水塔下限指示灯 11 Q0.6 BOOL 水塔上限指示灯 12 Q0.7 BOOL 报警指示灯 1.4、水塔水位控制系统的I/O 接线图
这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O 接线图如图1-3所示。
1M
~220V
I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.1Q0.2Q0.3
Q0.4Q0.5
Q0.6Q0.7
KMI KM
SB 传感器1
传感器2
传感器3
传感器4
水池下位指示灯水池上位指示灯水塔下位指示灯水塔下位指示灯报警指示灯
图1-3 水塔水位控制系统的I/O 接线图
2、水塔水位控制系统PLC 软件设计 2.1 程序流程图
水塔水位控制系统的PLC 控制流程图，根据设计要求，控制流程图如图2-1所示。
开始
水池水位低于下限吗？
电磁阀打开
4S 后水池水位高于下限吗？
报警
水池继续进水水塔水位低于下限吗？
水池水位高于上限电磁阀关闭
水泵起动，给水塔供水水塔水位高于下限水塔水位高于上限水泵停止
水池水位低于下限
结束
否
是否
是
是
否
图2-1 水塔水位控制系统的PLC 控制流程图
2.2梯形图程序设计及工作过程分析
梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那
些熟悉继电器一接触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。
梯形图编程的一般规则有:
（1）梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形。梯形图所使用的元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。
（2）梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且认为它只能由左向右单方向流;层次的改变也只能自上而下。
（3）梯形图中的继电器实质上是变量存储器中的位触发器，相应某位触发器为“1态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“O态”。梯形图中继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。
（4）梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。
（5）继电器线圈在一个程序中不能重复使用:而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。
（6）PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。这种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始。根据控制要求，设计的梯形图程序如图2-2所示。
2.2.1 水塔水位控制系统梯形图
图2-2 水塔水位控制系统梯形图
2.2.3 工作过程
设水塔、水池初始状态都为空着的，4个液位指示灯全亮。当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，电磁阀打开，开始往水池里进水，如果进水超过4秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会
自动报警。若4秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯灭，此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯灭，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯灭，水泵继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，水塔上限指示灯灭，但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯亮。此次给水塔供水完成。
2.2.3、梯形图对应的指令表
程序段1：
程序段2：
程序段3：
程序段4：
程序段5：
程序段6：
程序段7：
程序段8：
程序段9：
2.2.4程序仿真