PLC在水位控制系统中的应用毕业论文设计

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1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)华东交通大学理工学院InstituteofTechnology.EastChinaJiaotongUniversity毕业设计GraduationDesign（ 2010 2014 年）题目PLC在水位控制系统中的应用分院：电气与信息工程分院专业：电气工程及其自动化班级：电力 2010-1学号：20100210410321学生姓名：杨杰指导教师：李房云起讫日期：2013.12 2014.5摘要在当代社会， 世界人口的不断增长和水资源的日益紧缺，日常生活和工农业中的供水问题愈发严峻，故对供水系统的水位进行精确的测量和控制越来越重要。PLC因

2、为有着容易编程、使用简单、方便维修、可靠度高、极强的抗干扰能力和机电一体化等特点，所以利用 PLC对水位进行测量和控制有着广阔的前景。本设计是一个基于 PLC控制的供水控制系统， 主控制机是 PLC可编程控制器。 该设计针对性的对水塔水位自动控制系统里各个功能进行了分析， 并且文中对系统各个器件的结构、操作流程，以及工作时协调控制的办法都有所讲解。 本系统在实现准确自动控制同时，还将供水的质量进行了提高。 并且此控制系统相对于传统的供水系统还有着降低劳动强度和提升劳动效率等优点。关键词：水塔水位控制、PLC、自动控制系统AbstractIn contemporary society, the

3、worlds growing population and the growing scarcity of water resources, the water supply problem in daily life and industrial and agricultural is increasingly severe, so the water level for the water supply system for precise measurement and control of more and more important. PLC with easy programmi

4、ng, simple to use, convenient maintenance, , so the use of PLC to measure and control the water level is a water supply control system based on PLC control, the main control unit is PLC programmable controller. The design corresponding to the water tower water level automatic control system in each

5、function is analyzed, and the various devices to the system structure, operation process, and work coordination control method are explained. This system in the realization of the accurate automatic control at the same time, will also improve the quality of the water supply. Compared with the tradit

6、ional water supply system and the control system and the reduction of labor intensity and improve labor efficiency, etc.Key words: Water tower water level control, PLC, Automatic control system目录中文摘要 ,1英文摘要 ,2目录,31绪论 ,52可编程控制器 ,62.1可编程控制器的简介 ,62.2发展历史与展望 ,62.3PLC的基本结构 ,7231中央处理单元 (CPU) ,8232存储器 ,823

7、3 输入 输出 ,9234编程器 ,102 34电源 ,102.4PLC的运作方式 ,102.5可编程控制器的选型 ,113 PLC水塔水位控制系统方案设计 ,133.1水塔水位控制系统设计 ,13311 水塔水位控制装置 ,13312 水塔水位的工作要求 ,133.2水塔水位控制系统的电路设计 ,143.3输入输出接口分设计 ,14331水塔水位控制系统的输入输出设备,14332水塔水位控制系统的输入输出借口分配表,154PLC 水塔水位控制系统工作流程设计 ,164.1程序流程图设计 ,164.2工作过程分析与梯形图程序设计 ,17421工作过程分析 ,17422梯形图程序设计 ,175组

8、态仿真 ,215.1组态软件 ,215 11组态软件的概念 ,215 1 2 组态软件的发展与展望 ,21513组态软件的功能 ,225.2 WINCC组态画面仿真 ,22总结,29参考文献 ,30后记,311绪论从古至今，用水、供水一直是人民生活中最不可或缺的环节之一。我国虽然地大物博，但是人均占水资源量却仅为世界人均水平的14, 所以生活供水如何能做到准确、安全、充足是个迫切需要解决的问题。再者改革开放以来， 我国在工业方面取得了卓著的成就，与世界上发达国家间的差距逐渐缩小。显然科技上的开拓创新是工业蓬勃发展的核心力量，然而大家往往会忽视工业发展最重要的基础设施给水工程。工厂只要一断水，

9、必将无法正常运作。所以不论在日常生活还是生产中对于供水系统必须满足如下的基本要求：能够随时供应充足的、水压平稳的、水质优良的生活和工农业用水。就现在来说， 给水系统作为城市重要的基础设施之一， 由水泵从地下水管想城市自来水长补给，水塔、层顶水箱等作为基本储水设备给大部分的生活、工农业供水系统供水。但控制准确度不高、 能源消耗大、 可靠性与抗干扰能力差等缺点都是以往传统的供水系统所不可避免的。所以建立一个能够精确控制、可靠性高的供水系统显得日益重要。可编程控制器（ PLC）作为一种以微处理器为核心的装置，在自动化工业中有着应用广泛， PLC所具有的容易编程、可靠性高、方便维修等诸多优点，能完美的

10、满足顺序逻辑控制应用的种种需要， 所以 PLC控制逐步取代传统的水位控制方式。以往的供水系统在对容器里的水位进行自动控制时往往精准度不高，使水位总是不能控制在原本要求的位置，但采用 PLC技术后很好的解决了传统供水系统里的那些问题， 让水位准确的控制在要求位置。本论文将向大家介绍“PLC基于水塔水位控制系统”的软件、硬件设计及相关内容，通过 PLC控制技术与计算机技术的结合使水塔内的水位能够稳定的维持和精确的控制，时实现更为高效的节能。同2 可编程控制器2.1可编程控制器的简介可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller，简称PLC），一种具有微处理机的数字电

11、子设备， 用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。广泛应用于目前的工业控制领域。在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕， 用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。最初的可编程逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断的发

12、展， 这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，名称也改为可编程控制器（ProgrammableController），但是由于它的简写也是PC与个人电脑（ Personal Computer ）的简写相冲突，也由于多年来的使用习惯，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用 PLC这一缩写。现在工业上使用可编程逻辑控制器已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成，甚至已经出现整合个人电脑 （采用嵌入式操作系统）与 PLC架构的 PC-BASE控制器，能透过数字或模拟输入输出模组控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模组的电子系统。PL

13、C可接收（输入）及发送（输出）多种型态的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。 12.2发展历史与展望可编程控制器的兴起与美国现代工业自动化生产发展的要求密不可分的。PLC 源起于 1960 年代，当时美国通用汽车公司，为解决工厂生产线调整时，继电器顺序控制系统之电路修改耗时， 平时检修与维护不易等问题。 在可编程逻辑控制器出现之前， 汽车制造业中的一般控制、 顺序控制以及安全互锁逻辑控制必须完全依靠众多的继电器、 定时器以及专门的闭回路控制器来实现。 它们体积庞大、 有着严重的噪音， 不但每年的维护工作要耗费大量的人力物力，而且继电器 - 接触器系统的排线检修等

14、工作对维护人员的熟练度也有着很高的要求。针对这些问题， 美国通用汽车公司在 1968 年向社会公开招标， 要求设计一种新的系统来替换继电器系统，并提出了著名的“通用十条”招标指标。随后，美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于 1969 年研制成功了第一台 PDP-14控制器，并在汽车自动装配线上使用并获得成功。 由于当时系统主要用于顺序控制、 只能进行逻辑运算， 所以被命名为可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller ，PLC）。最早期的 PLC只具有简易之逻辑开关（ onoff ）功能，但比起传统继电器之控制方式，已具有容易修改、安装、诊断与不占空间等

15、优点。1970 年代初期， PLC引进微处理机技术，使得PLC具有算术运算功能与多比特之数字信号输出输入功能， 并且能直接以阶梯图符号进行程序之编写。这项新技术的使用， 在工业界产生了巨大的反响。日本在1971 年从美国引进了这项技术，并很快研制成功了自己的 DCS-8可编程逻辑控制器，德、法在 1973 年至 1974 年间也相继有了自己的该项技术。中国则于 1977 年研制成功自己的第一台可编程逻辑控制器，但是使用的微处理器核心为MC14500。 1970 年代中期， PLC功能加入远距通讯、模拟输出输入、 NC 伺服控制等技术。 80 年代至 90 年代中期，是 PLC发展最快的时期，

16、年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。21 世纪， PLC 将会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上， 会有运算速度更快、 存储容量更大、 智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、 规格更齐全， 完美的人机界面、 完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求； 从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国

17、际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面， 会出现国际通用的编程语言； 从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。 伴随着计算机网络的发展， 可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分， 将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 22.3 PLC 的基本结构PLC其实也是一种计算机，专攻于工业控制方面，其硬件结构如下图2-1 所示。2-1 PLC 硬件结构231 中央处理单元

18、(CPU)PLC中的 CPU是 PLC的核心，它按 PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和资料，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或资料，并存入规划的暂存器中，同时，诊断电源和 PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后， 从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与个人电脑一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的资料、控制及状态总线构成，还有周边芯片、总线界面及有关电路。它确定了进行3控制的规模、工作速度、内存容量等。232 存储器PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。系

19、统程序存储器： 4PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中， 主要有系统管理程序、 用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。系统管理程序主要控制PLC的运行，使 PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将 PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到 CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或 EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。EPEROM为可电擦除只读存储器

20、， 须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、 FLASH等。5用户程序存储器 :用户程序存储器用于存放用户载入的 PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序， 存放在可以随机读写操作的随机存取存储器 RAM内以方便用户修改与调试。通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到 EPROM内长期使用。数据存储器 :PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据 ( 如输入输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等 ) 和组态数据 ( 如输入输出组态、 设置输入滤波、

21、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、 模拟电位器设置、 高速计数器配置、 高速脉冲输出配置、通信组态等 ) ，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持 RAM中的内容。233 输入输出PLC的对外功能， 主要是通过各种输入输出模组与外界联系的，按 IO 点数确定模组规格及数量， IO 模组可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。IO 模组集成了 PLC的 IO 电路，其输入暂存

22、器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入单元是用来连结撷取输入元件的信号动作并透过内部总线将资料送进内存由CPU处理驱动程序指令部分。PLC输入模组 PLC系统的架构和输入模组产品的选择端视需要被监测的输入信号位准而定。来自不同类型被监测的传感器与流程控制之变量信号，可以涵盖从10mV至 10V的输入信号范围。输出单元是用来驱动外部负载的接口，主要原理是由 CPU处理以书写在 PLC里的程序指令，判断驱动输出单元在进而控制外部负载， 如指示灯、电磁接触器、继电器、气（油）压阀等。PLC输出模组在工业环境中用来控制制动器、气阀及马达等的 PLC系统模拟输出范围包括 5V、 10V、0V

23、 到 5V、0V 到 10V、 4 到 20mA、或 0 到 20mA等。 6234 编程器编程器作用是将用户编写的程序下载至 PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序， 监视用户程序的执行过程， 显示 PLC状态、内部器件及系统的参数等。编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程， 适合小型 PLC的编程及现场调试。 图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。目前 PLC制造厂家大都开发了计算机辅助 PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑

24、、修改，并通过个人计算机和 PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。 7235 电源PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电， 是整个 PLC的能源供给中心。 PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多 PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。 82.4 PLC 的运作方式PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的，大致如下图2-2 所示。即在PLC运行时， CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号） 作周期性循环

25、扫描， 如无跳转指令， 则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。 随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后， 其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执

26、行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 9图 2-22.5可编程控制器的选型PLC 作为时代发展必须的产物，在世界上拥有众多的生产商, 比较著名的有德国产的西门子、日本产的三菱与松下，还有美国的GE 公司。完成系统的设计主要是选型和程序设计。在不同的系统里，有着不同的工作环境，工艺流程，对控制功能的要求，由于各程序难易程度不一样，因此有一定的选择标准：（ 1） PLC机型选择主要考虑IO 点数。根据控制系统所需要的输入设备（如按钮、限位开关、转换开关等） 、输出设

27、备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等）以及AD、DA转换的个数。确定IO 的点数。一般要留有一定裕量（约占10%），满足生产发展和工艺的改进。（ 2）随着 PLC功能日益完善，很多小型机也具有中、大型机的功能。对于 PLC的功能选择，一般只要满足 IO 点数，大多数机型也能满足。目前大多数 PLC机型都具有IO 扩展模块、 AD、 DA转换模块，以及高级指令、中断能力与外设通信能力。（ 3） PLC一般根据 IO 点数的不同，内存容量会有相应的差别。在选择内存容量时同样应留有一定余量，一般时实际程序的 25%。不应单纯追求大容量，以够用为原则。（ 4）在 PLC机型选取上要考虑控制系统与 PLC

28、结构功能的合理性。如果是单机系统控制， IO 点数不多，不涉及 PLC之间的通信，但又要求功能更强，要求有处理模拟信号的能力，可选择整体式机，如松下 FP0、 FP1、FP-M系列，以及 OMRON C200H系列等。如果仅有开关量控制，可选择 OMRON C系列 P 型机、西门子 S7-200, 三菱 F1、FX系列等。（5）一个企业尽量选择同一类型的 PLC。同一机型 PLC 模块可互为利用，便于采购管理；同一机型 PLC 的功能、编程方法相同，有利于技术人员水平的提高；同一机型PLC，其外围设备通用，资源共享，易于联网通信，与上位计算机配合可形成多级分布式的控制系统。3 PLC 水塔水位

29、控制系统方案设计3.1水塔水位控制系统设计311 水塔水位控制装置装置如图 3-1 所示：水塔上限液位开关 S4水塔下限液位开关 S3电磁阀水泵水流水池上限液位开关S2水池下限液位开关S1水塔水池图 3-1水塔水位控制装置图312 水塔水位的工作要求当水池液位低于下限液位开关S1，S1 此时为 ON ，电磁阀打开，开始往水池里注水，当 4S 以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时，则系统发出报警，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S2 为 ON ，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限水位开关S3 为 ON ，

30、水泵开始工作， 向水塔供水，当 S3 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，则水塔上限水位开关S4 为 OFF ，水泵停止。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。3.2水塔水位控制系统的电路设计水塔水位控制系统主电路如图3-2 所示：L1L2L3SQFUKMFRM3图 3-2SQ:行程开关，依据生产机械的行程发出命令，以空制其运行方向或行程长短的主令电器 .FU: 熔断器也被称为保险丝， 是一种安装在电路中， 保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器， 广泛用于配电系统和控制系统， 主要进行短路保护或严重过载保

31、护。KM： 电磁接触器，是应用电磁铁对负载电流进行开闭控制的接触器，主要用于电源电路的开闭。电磁接触器有主触点和辅助触点构成的触点和电磁线圈与铁心构成的靠做电磁铁部分组成。FR:热敏继电器， 是由加热器部分和触点机构部分组成的。当够电流流过加热部分时，双金属片因为受热而发生弯曲，因此触点部分被打开而使电路得到保护。3.3输入输出接口分设计331 水塔水位控制系统的输入输出设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有6 个开关量，开关量输出触点数有 8 个，输入、输出触点数共有14 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。332 水塔水位控制系统的输入输出

32、借口分配表输入信号输入变量名输出信号输出变量名I0.0启动开关Q4.0水阀 M1I0.1停止开关Q4.1水泵 M2I0.2水池下限位Q4.2水池下限指示灯 A1I0.3水池上限位Q4.3水池水位报警指示灯 A2I0.4水塔下限位Q4.4水池上限指示灯 A3I0.5水塔上限位Q4.5水塔下限指示灯 A4Q4.6水塔水位报警指示灯 A5Q4.7水塔上限指示灯 A6表 3-3 水塔水位控制系统PLC 的输入输出接口分配表4 PLC 水塔水位控制系统工作流程设计4.1程序流程图设计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3-1 所示：开始否水池水位低于下限吗？是电磁阀打开报

33、警否4S后水池水位高于下限吗？是水池继续进水水塔水位低于否下限吗？水池水位高于上限是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池水位低于下限水泵停止结束图 4-1水塔水位控制系统的PLC 控制流程图4.2工作过程分析与梯形图程序设计421 工作过程分析设水塔、水池初始状态都为空着的，4 个液位指示灯全灭。当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，水阀打开，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，水池报警灯A2 亮。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

34、灯 A1 亮，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；如果进水超过4 秒，而水塔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，水塔报警灯 A5 亮。当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯 A3 亮，水阀就关闭。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A4 亮，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A6 亮。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 A3 灭。此次给

35、水塔供水完成。422 梯形图程序设计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。10水塔水位控制系统梯形图总图，如图4-2 所示：图 4-2水塔水位控制系统梯形图水塔水位控制系统各环节梯形图如下启停程序：水阀控制程序：水池下限水位指示程序：水池水位报警程序：水池水位上限指示程序：水泵

36、启停控制程序：水塔水位下限指示程序：水塔水位报警程序：水塔水位上限指示程序：5 组态仿真5.1组态软件511 组态软件的概念“组态”的概念是伴随着集散型控制系（简称 DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中， PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在： PC 技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由 PC 构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本； PC 的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于 PC 的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在 PC 技术向工业控制领域

37、的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境， 使用灵活的组态方式， 为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI （人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的 HMI 的软件工具， 或开发环境。 在组态软件出现之前， 工控领域的用户通过手工或委托第三方编写 HMI 应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或

38、者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。 组态软件的出现， 把用户从这些困境中解脱出来， 可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、 SCADA 、通讯及联网、开放数据接口、对 IO 设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。5 12 组态软件的发展与展望组态软件产品于 80 年代初出现，并在 80 年代末期进入我国。 但在 90 年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。但随着工业控制系统应用的深入，在面临规

39、模更大、 控制更复杂的控制系统时， 人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS （管理信息系统， ManagementInformationSystem）和CIMS （计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995 年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。5 13 组态软件的功能目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能：比如，几乎所有运行于32 位Windows 平台的组态软

40、件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；都使用脚本语言提供二次开发的功能，等等。但是，从技术上说，各种组态软件提供实现这些功能的方法却各不相同。从这些不同之处，以及PC 技术发展的趋势，可以看出组态软件未来发展的方向。5.2 WINCC 组态画面仿真打开 WINCC 组态软件，建立组态画面，进行水塔水位控制系统仿真。如图5-1 所示。图 5-1 WINCC 组态画面仿真启动，运行WINCC画面。点击绿色的“启动按钮”，“水阀”开始运作，如图 5-2 与图 5-3：图 5-2启动初始WINCC画面图 5-3启

41、动初始仿真画面4 秒后，若“水池低水位指示”信号未输入，则“水池低水位”报警灯报警，如图5-4 和 5-5 所示：图 5-4 水池报警 WINCC画面图 5-5水池报警仿真画面若“水池低水位”信号输入，则报警不启动，启动“水泵”，如图 5-6 和 5-7 所示：图 5-6 水泵启动 WINCC画面图 5-7水泵启动仿真画面4 秒后，若“水塔低水位指示”信号未输入，则“水塔低水位”报警灯报警，如图5-7 和 5-8 所示：图 5-7 水塔报警 WINCC 画面图 5-8水塔报警仿真画面若“水塔低水位”信号输入，则报警不启动，如图5-9 和 5-10 所示：图 5-9水塔低水位WINCC画面图 4

42、-10水塔报警仿真画面若“水塔高水位指示”信号输入，则关闭水泵，如图5-11 和 5-12 所示：图 5-11 水塔高水位 WINCC 画面图 5-12水塔高水位仿真画面一段时间后， 若“水池高水位指示” 信号输入，则关闭水阀， 如图 5-13 和 5-14 所示：图 5-13 水池高水位 WINCC画面图 5-14水池高水位仿真画面到此，本次基于PLC控制系统的水塔水位控制任务顺利完成。结论在华东交通大学理工学院4 年的学习时间即将结束，在这毕业之际，用我这四年在大学里所学知识来做这样一个毕业设计，为我大学做一个收尾， 更对我四年所学的知识做一个肯定。本设计是一套由PLC 、液位控制阀、水泵

43、、计算机、通信模块等主要设备构成的水塔水位PLC 控制系统，并通过组态软件对本系统进行了仿真。本系统克服了效率差、可靠性差、自动化程度差等传统供水方式的缺点，使供水高效稳定、耗能少、自动化高、可靠性高、维护简单、管理方便。参考文献1 夏春茂、姚建飞主编 . 可编程序控制器原理、应用与实训 M 52-452 朱益飞 .PLC 的发展及其应用 J. 电气时代3 胡学林 . 可编程控制器原理及应用 M ， 2007.30-364 廖常初主编 .S7-300PLC 编程及应用 M. 机械工业出版社 2010 16-195 李建兴主编 . 可编程控制器应用技术 .M 北京：机械工业出版社 .2005 2

44、7306 范永生、王岷编 . 电气控制与 PLC应用 . 第二版 M 。北京： 中国电力出版社 2007 92947 宋德玉 . 可编程序控制器原理及应用系统设计技术 . 北京 . 冶金工业出版社， 2002.8 张兴国编著 . 可编程器技术及应用 M. 北京：中国电力出版社 ,2006 1011029 宋伯生编著 .PLC 编程使用指南 M. 机械工业出版社， 2007 858710 李会娟 .PLC 梯形图编程规则浅析 J. 电气制造 .2009,NO.2:42-43后记本论文的完成是在我们的导师李房云老师的细心指导下进行的。在每次论文遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从论文的选题到资料的搜集直至最后论文的修改的整个过程中， 花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度， 开拓进取的精神和高度的责任心都将使我受益终生。再次我表示衷心的感谢。