西門子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)PLC

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西門子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)PLC

西門子S7-200系列PLC控制水塔水位
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沈陽大學科技工程學院
一、水塔水位
1、系統(tǒng)描述及控制要求
1.1 國內外發(fā)展現狀調查
1.1.1 PLC及西門子 S7-200系列PLC介紹
20 世紀 70 年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器,使
可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機特
征的工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相
結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后,為了方便和反映可編程控制器的功能特點,
可編程邏輯控制器定名為 Programmable Logic Controller(PLC)。
20 世紀 70 年代中末期,可編程邏輯控制器進入實用化發(fā)展階段,計算機技術
已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、
更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID 功能及極高的性價比奠定了它在現代
工業(yè)中的地位。
20 世紀 80 年代初,可編程邏輯控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世
界上生產可編程控制器的國家日益增多,產量日益上升。這標志著可編程控制器已
步入成熟階段。
20世紀80年代至 90年代中期,是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時期,年增長
率一直保持為30~40%。在這時期,PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接
口能力和網絡能力得到大幅度提高,可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域,在
某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。
20 世紀末期,可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是更加適應于現代工業(yè)的需
要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生
產了各種人機界面單元、通信單元,使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備
的配套更加容易。
西門子 S7-200 是一種小型的可編程序控制器,適用于各行各業(yè),各種場合中
的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中,或
相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此 S7-200系列具有極高的性能/價格比。
西門子 S7-200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍
可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛,
覆蓋所有與自動檢測,自動化控制有關的工業(yè)及民用領域,包括各種機床、機
械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如:沖壓機床,磨床,印刷機
械,橡膠化工機械,中央空調,電梯控制,運動系統(tǒng)。
- 1 -沈陽大學科技工程學院
1.1.2 水塔水位基本介紹
水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應用的供水系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制方式
存在控制精度低、能耗大的缺點。在水資源日益匱乏的今天,節(jié)約用水、提高
水資源的利用率就顯得十分必要。傳統(tǒng)的水塔水位控制位粗放式的,基本沒有
水泵的合理控制,且多數為人力控制,工作強度大、危險。所以除了浪費電能
外,還造成了人員的浪費。采用新型 PLC 控制水位的方式與過去的舊式控制相
比在運行的經濟性、可靠性、穩(wěn)定性等方面有顯著優(yōu)勢,特別是在提倡低碳的
當下,有著優(yōu)良的節(jié)能效果,且由于 PLC 強大的擴展性可以適應今后城市供水
建設的發(fā)展需要。
1.2 系統(tǒng)描述
隨著科學技術的的不斷提高,社會經濟的不斷發(fā)展,人們對控制系統(tǒng)的靈敏度、
節(jié)能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工廠供水又是一件極為重要的工作,
傳統(tǒng)的水塔水位控制方式已經不足以滿足今天的要求,所以新的方式是適應時代要
求的。以下便是PLC 控制水塔水位的基本描述:
設水塔、水池初始狀態(tài)都為空著的,當執(zhí)行程序時,掃描到水池為液位低于水
池下限液位時,電磁閥 Y打開,開始往水池離境稅,如果進水超過 8 秒,而水池液
位沒有超過水池下限位,說明系統(tǒng)出現故障,系統(tǒng)就會自動報警。若 8秒之后水池
液位按預定的超過水池下限位,說明系統(tǒng)在正常的工作,此時,水池的液位已經超
過了下限位了。系統(tǒng)檢測到此信號時,由于水塔液位低于水塔水位下限,水泵 M開
始工作,向水塔供水,當水池的液位超過水池上限液位時,電磁閥就關閉,但是水
塔現在還沒有裝滿,可此時水塔液位已經超過水塔下限水位,水泵繼續(xù)工作,在水
池抽水向水塔供水,水塔抽滿時,水塔液位超過水塔上限,但剛剛給水塔供水的時
候,水泵已經把水池的水抽走了,此時水塔液位已經低于水池上限,此次給水塔供
水完成。
1.3 控制要求
1.3.1 控制要求描述
1、保持水池的水位在 S4~S3之間,當水池水位低于下限液位開關 S4,此時 S4
為 ON,電磁閥打開,開始往水池里注水,當 4S 以后,若水池水位沒有超過水池下
限液位開關 S4 時,則系統(tǒng)發(fā)出警報;若系統(tǒng)正常運行,此時水池下限液位開關 S4
為OFF,表示水位高于下限水位。當頁面高于上限水位 S3時,則 S3 為ON,電磁閥
關閉。
2、保持水塔的水位在 S2~S1之間,當水塔水位低于水塔下限水位開關 S2 時,
則水塔下限液位開關 S2為ON,則驅動電機 M開始工作,向水塔供水。當 S2為OFF
- 2 -沈陽大學科技工程學院
時,表示水塔水位高于水塔下限水位。當水塔液面高于水塔上限水位開關 S1 時,
則S1為ON,電機 M停止抽水。
3、當水塔水位低于下限水位時,同時水池水位也低于下限水位時,電機 M
不能啟動。
1.3.2水塔水位示意圖:
圖 1-1
1.3.3 程序流程圖
水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖,根據設計要求控制流程圖如下:
- 3 -沈陽大學科技工程學院
啟動

水池低于下
限?

電磁閥Y打開
報警

8s后水池水位
水泵停止,Y閃爍
高于下限?

水池繼續(xù)進水
水塔水位低于
下限?

水池水位高于上限 水泵啟動,給水

水塔水位高于下限
電磁關閉
水塔水位高于上限 水池水位低于下限
水泵停止
結束
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