基于组态王的水塔水位控制系统的仿真设计

基于组态王的水塔水位控制系统的仿真设计内容摘要：

其标志性语 言是极易为 IT 电器人员掌握的梯形图语言，使得部熟悉计算机的人也能方便地使用。 这样，工作 人员不必在变成上发费大量地精力，只需集中精力区考虑如何操作并发挥改装置地功能即可，输入、输出电平与市电接口，市控制系统可方便地在需要地地方运行。 所以，可编程控制器广泛地应用于各工业领域。 1969 年，第一台可编程控制器 PDP— 14 由美国数字设备公司（ DEC） 制作成功，并在 GM 公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规 模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步， PLC 迅速发展。 PLC 进入九十年代后，工业控制领域几乎全被 PLC 占领。 国外专家预言， PLC 技术将在工业自动化的三大支柱（ PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。 毕业设计说明书（论文） 5 我国在八十年代初才开始使用 PLC，目前从国外应进的 PLC 使用较为普遍的由日本OMRON 公司 C 系列、三菱公司 F 系列、灭国 GE 公司 GE 系列和德国西门子公司 S 系列等。 PLC 的工作原理 PLC 的基本结构 PLC 实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，、中央处理单元 (CPU)，如下图所 示。 图 PLC的基本结构。 PLC 的工作过程 PLC 的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，是在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑， .然后顺序向各个输出点发出相应的控制信号。 除此之外，为提高工作的可靠性和及时的接收外来的控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信。 因此， PLC 工作过程分为以下五步 : ：基于组态王的水塔水位控制系统的仿真设计 6 自诊断功能可使 PLC 系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此 PLC 每次扫描用户程序以前都对 CPU、存储器、输入输出 模块等进行故障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。 自诊断正常后 PLC 即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便响应处理。 在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机，主机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发送运行、停止、清内存等监控命令。 在与上位机通信过程中 PLC将接收上位机发出的指令进行相应的操作，把现场工作状态、PLC 的内部工作状态、各种数值参数发送给 上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令。 完成前两步工作后 PLC 便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如开关的通断状态、形成现场的内存映象。 这一过程也称为输入采样或输出刷新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值。 即执行用户程序。 一般是从用户出现存储器的最低地址存放的第一条程序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的 扫描用户程序，按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。 解算过程中所用的计数器、定时器，内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值，而输入继电器，输出继电器则用的是内存映象值。 在一个扫周期内，某个输入信号的状态不管外部实际情况是否己经变化，对整个用户程序是一致的，不会造成结果混乱。 将本次的扫描过程中解算最新结果送到输出模块取代前一次扫描解算的结果，也称为输出刷新。 解算用户逻辑到用户程序为止，每一步所得到的输出信号被存入输出信号寄存表并未发送到输出模块，相当于输出信号被输出门阻 隔，待全部解算完成后打开输出门一并输出，所用输出信号由输出状态表送到输出模块，其相应开关动作。 驱动用户输出设备即 PLC 的实际输出。 在依次完成上述五个步骤操作后 PLC 又开始进行下一次扫描。 如此不断的反复循环扫描，实现对全过程及设备的连续控制，直至接收到停止命令、停电、或出现故障。 毕业设计说明书（论文） 7 PLC 的编程语言 —— 梯形图 梯形图简介 梯形图在形式上类似于继电器控制电路图，它简单，直观，易读，好懂，是 PLC 中普遍采用的一种编程方式。 梯形图中沿用了继电器线路的一些图形符号，这些图形符号被称为编程元件，每一个编程元件对应有一个 编号。 不同厂家的 PLC，其编程元件的多少及编号方法不尽相同，但是基本的元件及功能很相近。 梯形图特点 、从左到右的顺序排列。 每一个继电器为一个逻辑行，称为梯形。 每一个逻辑行起始于左母线，然后是触点的各种联接，最后是线圈，整个图形呈梯形。 ，它实质上是变量存储器中的位触发器，因此称为软继电器，相应的某位触发器为真态，表示该继电器通电，其常开触点闭合，常闭触点打开。 梯形图中的继电器的线圈的定义是广义的，除了输出继电器、内部继电器以外，还包 括定时器、计数器等。 ，一般情况下某个编号的继电器线圈只能出现一次，而继电器的触点是可以被无限制的引用，既可是常开触点也可以是常闭触点。 PLC 形象化的编程方式，其左右两侧的母线不接任何电源，因而图中各个支路也没有真实的电流通过，但是为了方便，常用有电流来形象的描述解算中满足输出线圈的动作条件。 所以仅仅是概念上的电流，而且认为它只能从左向右流动，层次的改变只能是先上后下。 欧姆龙可编程序控制器 PLC 的优点： (1)能适应工业现场的恶劣环境，不要求空调，能抗电磁干扰与电压冲击。 （ 2）简 单，易于使用，不必要求微机软硬件方面的知识，编程不需要高级语言。 （ 3）可靠性高，平均故障间隔时间 (MTBF)超过 20200 小时。 （ 4）编程或修改程序容易，程序可以保存和固化。 （ 5）体积小，价格低。 （ 6）可直接将数据送入处理器中，可直接连接到现场。 ，系统容易配置，与负载最远距离可达 10000 英尺，内存可以扩展。 ，可与多种支持设备连接。 ：基于组态王的水塔水位控制系统的仿真设计 8 ，有标准外围接口模块。 ，仍可改在另一种现场上使用等一系列优点。 SYSMACC 系 列 P 型机的概述 本原理图是采用 CP20 实现的，基于原理图所用 I/O 接口点数较少，无需扩展单元，快速响应输入点与外部中断输入点公用，实现单循环控制，不需要有可选择输入时间常数的过滤器，配置简单，经济适用，可使用个人计算机进行辅助设计。 C20P 的通道分配：是指对 PLC 内的每个通道及每个继电器都分配给一个地址号，以便 CPU 能够识别。 在 OMRON 公司 C 系列的 PLC 中，每个通道由 16 位组成，或者说在一个通道中包含 16 个“继电器”。 输入 /输出继电器通道 (I/O)的分配 P 型机的输入 /输出继电器通道（ CH）分配是固定 的， 00~04CH 是输入继电器通道，05~09CH 是输出继电器通道，不同型号的 PLC 机的基本单位和扩展单位所能使用的通道号是不同的。 每个输入 /输出继电器的编号为四位十进制数，前两位表示通道号，后两位表示位号，即该通道中的某一位。 对 C20P 基本单元，输入继电器（输入点）为 12 个，占用的输入点是 00CH 的 0000~0011；输出继电器（输出点）共 8 个，占用的输出点是 10CH 的1000~1007。 内部辅助继电器（ IR）通道的分配 在 P 型机中共有 136 个内部辅助继电器，其通道号为 10~18CH，占用的地址为1000~1807，注意，内部辅助继电器不能接负载。 定时器和计数器通道（ TIM/CNT） 在 P 型机中的定时器（ TIM） ,高速定时器（ TIMH），计数器（ CNT），可逆计数器（ CNTR） ,共计 48 个，编号为 00~47，它们即可用于定时器，用可用于计数器，但如果已经用作定时器（如 TIM01），则这个编号就不能再用作计数器（如 CNT01）。 如果程序。