基于PLC的液位控制系统的设计

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题目：基于PLC的液位控制系统的设计 学习中心： 内蒙古学习中心 学 号： 090F27143005 姓 名： 郭嘉 专 业： 机械设计制造及自动化 指导教师： 曹雪林 2016 年 08 月 15 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名： 郭嘉 学号： 090F27143005 专业： 机械设计制造及自动化 毕业设计（论文）题目： 基于PLC的液位控制系统的设计 指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）论文选题符合本专业方向，内容叙述条理清晰、层次分明、逻辑性较强。语言表达流畅。文献、图的引入恰当、准确。对文章阐述起到支撑作用。文章对液位控制作了全面的分析说明，因缺乏具体液位控制实际应用的设计说明，其针对性和实用性不足。指导教师结论： 合格 指导教师姓名曹雪林所在单位呼和浩特职业学院指导时间2016.7.1310.4中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名： 郭嘉 学号： 090F27143005 专业： 机械设计制造及自动化 毕业设计（论文）题目： 基于PLC的液位控制系统的设计 评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）本文以“基于PLC的液位控制系统的设计”为设计实例，阐述了一种通过PLC实现对页面控制的设计，立意独特，内容丰富。所用资料及计算数据详实可靠。论文结构完整，层析较为清楚，语言较为流畅，格式较为规范。修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。）1、稍微调整下内容格式。毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）： 75 评阅结论： 同意答辩 （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）评阅人姓名胡琦所在单位中国地质大学（武汉）评阅时间2015-10-14论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文基于PLC的液位控制系统的设计，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）： 郭嘉 日期： 2016 年 8 月15日24中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）摘 要在很多工业生产领域中，常常需要对水箱、贮罐、水池等容器中的液位进行监控，针对人工控制液位的准度低、速度慢、灵敏度低等一系列问题。本文提出基于PLC的液位控制系统，系统通过将液位传感器检测到的电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换成变频器相对应的电信来控制水泵转速，最终达到控制液位的目的。通过仿真和分析结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的，能够准确、快速地控制液位，克服了传统液位控制系统的很多弊端。关键词： 1、PLC 2、变频器 3、PID 目 录一、绪论7二、系统控制方案9（一）系统控制原理9（二）系统硬件组成10三、系统调试14四、PLC程序设计15（一）梯形图程序设计及工作过程分析15（二）PLC程序设计关键点16（三）程序设计编程基本原则与注意问题19（四）程序设计举例20五、结论22致谢23参考文献24目录中正文内容从第一页开始一、绪论在工作生产过程中，液位控制技术有着十分广泛的应用。在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行监测和控制。比如：矿产浮选工艺、以及工业锅炉等的大量的应用环境中都需要使用到液位控制技术。比如在污水处理应用系统中，通过对液面的控制能够有效的调节污水处理， 调整各种中和药剂的比例和污水处理的速度， 确保在单位时间内能够有效的对污水进行处理，与之类似的在矿物浮选、工业锅炉等诸多应用领域中都需要对液面位置进行精确控制，以保证工业生产过程的正常有序开展。然而，随着工业控制越来越多的朝着大型化、复杂化和精确化的发展，传统的液面控制技术已经不能够满足当前工业生产的需求同随着生产工艺的不断改进与提高，人们要求液面控制技术能够快速、自动、精确的实施控制，并且能够对液位控制过程中出现的各种异常情况、以及液位控制的结果自动的对液位控制过程进行调整：当液面位置低于控制的预期时，能够快速的调整液面位置，使其达到预期设定的液面位置。而且在液位控制过程中，能够有效的处理各种突发和意外事件。当液面位置出现突发性的事件时，能够快速的进行响应，并迅速将液面位置调整至目标液面位置。为了进一步提高液位控制的有效性和精确性，除了传统的PID控制系统外，近年来，随着控制技术的发展，液位控制系统取得了很大的进步，出现了许多新型的微处理器液位控制系统。 对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制系统控制方式。两种方式的实现如下：1、简单的机械式控制方式其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。2、复杂控制系统控制方式这种控制方式是通过安装在水箱下方的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、AD变换成数字信号传送到PLC，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由D/A变换给调压变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。PLC，是Programmable Logic Controller的缩写，意为可编程控制器。可编程控制器是以微处理器为基础，综合计算机、微电子、通信、联网以及自动控制技术而发展起来的新一代工业控制装置。其本质是以微处理器为核心的计算机控制系统。美国国际电工委员会(IEC) 在1987 年对可编程序控制器作出如下定义: 可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行输出，控制各种类型的机械或生产过程。定义还强调了PLC 是“数字运算操作的电子系统”，它也是一种计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。本文要求系统可以根据生产的需要对液位进行设定，当液位低于设定限位时自动启动水泵进行加液，当液位到达设定值时停泵；操作人员可以通过触摸屏进行液位的上限和下限的设定、控制监控等操作。二、系统控制方案（一）系统控制原理系统控制系统原理如图21所示，系统主要是由PLC、变频器、AD/DA模块、水泵、液位传感器（液位计）、触摸显示屏等组成。使用PLC作为整个系统的主要核心部分，液位的高低通过液位传感器采集后，在经过A/D转换模块转换成PLC可识别的数据，PLC在将输入的数据与程序内设定的值进行比较，并按PID运算进行误差对比，最后由变频器驱动水泵，并且向PLC反馈自身的工作状态信号。图2-1 系统控制图 多余空行此外，系统带有触摸屏显示装置，可以显示系统的工作状态、当前压力、贮水池水位、设定压力、压力曲线、变频器频率、等各种控制参数等。系统工作压力可以由触摸屏设置。变频器的作用是为三相水泵的电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使水管的水压连续变化。液位计的作用是检测当前液位压力。在PLC内部设定液压期望值，压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制运算输出给变频器一个控制信号。控制结构方面：现场使用一台交流电机，可以使用单台PLC进行一对一的控制，并采用传感器、变频器等有关的各类对象的信息、系统设计内容方面：1. 、能够远程控制变频器的启动和停止； 2. 、具有水位过高和过低的报警和提示功能； 3. .、变频器等其他设备的故障能够及时的反映到PLC上下方多余空行，下面还有很多这种问题。（二）系统硬件组成本系统主要是由两个模块构成（如图22）：分别是主控制模块和变频器调节模块删除下方空行。图22 系统组成图删除下方空行1. 、 主控制模块 本系统选择采用SIMENSE S7-200PLC作为主控制器， PLC 的CPU 上有一标准化MPI 接口，称多点接口网络，该接口既是编程接口又是数据通讯接口，使用S7 协议，通过此接口与上位计算机之间可进行数据传输，从而构成MPI 网络。网络上的设备称为节点，每个节点有唯一的MPI 地址，该地址在S7200硬件组态中设置。 PLC 带有A/D 接口模块SM331和D/A接口模块SM332，能将接收到的模拟量信号转化为数字量的信号; 将处理完的数字量信号转化为模拟量信号提供给电动调节阀，控制输出。PLC通过液位传感器接收来自水箱的状态信息，根据控制目标（由触摸显示屏输入设置），并按照一定的程序进行分析处理，控制信号通过输出接口送往变频器，从而控制整个系统有目的地运行。选择CPU226作为S7-200D的主机模块，其具有40路数字量的I/O点，可连接7个扩展模块，最大可以扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。通信方面，CPU226具有2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。各项性能均可满足液位控制系统的要求。选择EM232作为S7-200的模拟量输出模块。S7-200输出的数字量经过光电耦合器，在经过D/A转换器后，数字信号转换成模拟信号，再经过运算放大器后驱动变频器。光电耦合器和EM231模块中的功能一样，是将内外电路隔开，防止外部电磁干扰信号对S7-200内部电路造成干扰。EM232模块提供电流输出（420）mA和电压输出（15）V两种模式，由于MITSUBISHI S500变频器只能接受电流信号，所以选择电流输出模式。EM232模块上部有七个端子，左边起每三个位为一组，为一路模拟量输出。每组中包含有电压负载端子、电流负载端子盒公共端，控制系统只需要一路模拟量输出下方多余空行。2. 、变频器调节模块变频器( Variablefrequency Drive，VFD) 是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流( 交流变直流) 、滤波、逆变(直流变交流) 、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。本系统中，变频器接收S7-200PLC发出的控制信号并向水泵电机供电，构成开环或者闭环系统、变频器室利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。本系统采用的MITSUBISHI S500变频器，它所采用的矢量控制变频可以把工频交流通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压都可以控制的交流电源以供给水泵发动机。MITSUBISHI S500变频器电路由整流环节、逆变环节、直流环节三个部分组成。整流环节为三相桥式不可控整流器；逆变环节为IGBT三相桥式逆变器；直流环节能够起到滤波、直流储能和缓冲无功功率的作用。多余空行传感器使用SY一9411LD型变送器，它内部含有1个压力传感器和相应的放大电路。压力传感器是美国SM公司生产的5552型OEM压阻式压力传感器，其有全温度补偿及标定 (O070)，传感器经过特殊加工处理，用坚固的耐高温塑料外壳封装。在水箱底部安装1根直径为5mm的软管，一端安装在水箱底部；另一端与传感器连接。水箱水位高度发生变化时，引起软管内气压变化，然后传感器把气压转换成电压信号，输送到AD转换器。压力变送器的工作原理见图42-3。大气压力为PA，选定的零液位处压力为PB，零液位至液面高度为H，其产生的压差P为 P = PB - PA = Hg公式中为水的密度g为重力加速度。根据公式利用压力变送器将PB转换成DC420mA统一标准信号送入PLC中便 图2-3 压力传送器工作原理示意 得知被测的液位。图2-3 压力传送器工作原理示意下面删除空行3. 、 触摸显示屏：为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成; ； 触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器; ；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU 发来的命令并加以执行。按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，我们把触摸屏分为四种，分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。图2-4 控制系统硬件图下方多余空行基于PLC和变频器的液位调节控制系统硬件构成如图2-4所示。控制系统的主控器S7-200PLC的EM231模拟量输入模块接受压力传感器送来的DA 420mA的水位信号，转化成数字量信号后送至CPU226中，CPU226对检测值和设定值的偏差进行PID运算，运算结果经EM232模拟量输出模块转化为9420mA信号，输出给变频器，由变频器来调节水泵电机的转速，从而调节进水量，最终控制水箱内的液位稳定在设定值。三、系统调试第三章内容太少设定PID的参数，然后启动系统，开始采集当前也为高低和PID运算。当液位达到当前设置定值得上限值，水泵电机停止工作，当液位达到当前设置定值得上限值，需要时释压阀会自动打开释放液体；当液位低于当前设定值下限是，水泵电机开始工作图3-1 PLC水位控制流程图四、PLC程序设计除了硬件选择以外，软件编程也是该设计的一个重要环节。在PLC 编程中，其常用的编程语言有以下三种指令: ：基本指令、步进指令、跳转指令。基本指令是最常用的一种指令，简单易懂; 步进指令方法简单，顺序性较强，主要是对顺序控制进行编程; 跳转指令主要用于跳过顺序程序的某一部分，正确地使用跳转指令可以大大缩短程序的扫描执行时间。（一）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。指令是用英文名称的缩写字母来表达PLC的各种功能的助记符号，类似于计算机汇编语言。由指令构成的能够完成控制任务的指令组合就是指令表，每一条指令一般由指令助记符和作用器件编号组成，比较抽象，通常都先用其它方式表达，然后改写成相应的语句表，编程设备简单价廉。状态转移图语言(SFC)类似于计算机常用的程序框图，但有它自己的规则，描述控制过程比较详细具体，包括每一框前的输入信号，框内的判断和工作内容，框后的输出状态。这种方式容易构思，是一种常用的程序表达方式。高级语言类似于BACIC语言、C语言等，它们在某些厂家的PLC中应用。通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程，其编程的一般规则有：1 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 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“l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“o0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（二）PLC程序设计关键点在液位控制系统中，最主要的程序设计是PID控制器的设计与模拟量信号的处理。对于模拟量输入信号，只需每隔一定时间间隔采集一次传感器的输出液位信号刷新到PLC。若选用的液位传感器的测量范围为0100m，对该传感器采集到的010V输出信号，PLC模拟量模块进行A/D转换输入到PLC，S7200D PLC对模拟量进行规范化处理的程序如图5所示。由于西门子S7200D系列的PLC不允许将整形数据直接转换成浮点数，因此需要将模拟量通道AIW0 的数据通过I_DI 指令转换为DINT数据类型，并存放入AC0中，再将AC0中的数据使用DI_R转换为浮点数，这样提升了计算精度。对于010V的输入信号来说，PLC 采集到的数据范围在032000，最后通过MUL_R 指令换算出液位传感器测量到的实际液位值存储在VD200。PID控制器是根据液位设定值与实际值的差值，按照PID算法计算控制器的输出量，控制电磁阀的开度去改变液位的。PID控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。考虑液位控制系统属于大滞后系统，控制器采用PI类型即可。S7-224XP PLC 能够进行PID控制，S7200CPU最多可以支持8 个PID 控制回路( 8 个PID 指令功能块) 。计算机化的PID 控制算法有几个关键的参数Kc( 增益)、Ti( 积分时间常数)、Td( 微分时间常数)、Ts( 采样时间)。S7200的编程软件Micro/WIN 提供了PID 指令向导，可以帮助用户方便地生成一个闭环PID 控制，按照采样时间Ti 执行PID 功能块。利用PID 指令向导进行编程，由于传感器输出信号为010V 的电压信号，需要指定PID回路输入类型为单极性。此外，PID指令向导提供了三个输出来反映过程值的低值报警、高值报警和过程值模拟量模块错误状态以及PID 控制的手动和自动之间的无扰切换的能力。完成后，会在项目中生成PID子程序、中断程序和符号表等等。PID指令使用了一个120字节的V 区参数表来进行控制回路的运算工作，向导将自动为该参数表分配符号名;除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。配置向导指令完成后，需在主程序中调用生成的子程序，如图4-2 所示是一个最简单的PID 子程序调用程序段。用SM0.0来使能子程序，PV_ I 是过程值的模拟量输入地址AIW0( 上述模拟量输入信号的规范化处理)，Setpoint_R 是设定值变量地址，本系统中直接输入设定值常数50，根据向导中设定回路设定值的范围( Low RangHigh Rang) 001000，若此处输入常数50 表示过程值的50%，而过程值的量程围为0100m 即设定值为50m，Output是控制量的输出地址AQW0。为了使项目可以运行，还需要调试PID 参数，编程软件STEP 7Micro /WIN V4.0内置了一个PID调试控制面板工具，具有图形化的给定、反馈、调节器输出波形显示，新的S7200CPU支持PID参数自整定，老版本的(不支持PID自整定)CPU的PID控制回路也可以用手动调试PID参数，需要进行调试的参数有: 一是采样时间。计算机必须按照一定的时间间隔对反馈进行采样，才能进行PID 控制的计算; 二是增益。增益与设定值和反馈的差值的乘积作为控制器输出中的比例部分; 三是积分时间。偏差值恒定时，积分时间决定了控制器输出的变化速率; 四是将微分时间设置为0 就不起作用，控制器将作为PI 控制器工作。参数整定完成后，点击“Update PLC”将PID参数应用到当前PLC中去，PID控制器输出去控制电磁阀的开度，输出模拟量的规范化处理与输入模拟量类似，PLC循环扫描执行程序，刷新输出。 图4-1 模拟量得规范化处理程序图4-2 PID子程序调用程序段（三）程序设计编程基本原则与注意问题1. 、程序设计（梯形图）编程基本原则（1）梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列。每个继电器线圈为以逻辑行，又称为一个梯级。每个梯形图由多层逻辑行组成。每一逻辑行起于左母线，经触电、线圈终止于右母线。（2）触电不能放在线圈的右边，即线圈与右母线之间不能有任何触电。（3）线圈不能直接与左母线相接，如果需要，可通过一个没有使用的常闭触电或特殊继电器R9010相连接。（4）触电可以任意串联、并联，而且同一触点可以无限次使用。（5）输出线圈可以并联不能串联，同一输出线圈在同一程序中避免重复使用下面空行2 2、程序设计注意问题（1）PLC和触摸屏组成监控系统时，在画面上很多时候需要有“手动“，”自动“等控制模式(一般都是多个只能一个时)。在程序里面可以用“MOV”指令。如:：当选择手动 就将常数1存储到一个寄存器里面， 当选择“自动 ： 就将2存储到同一寄存器。只要判断寄存器的数据是多少，就知道系统是那种控制方式。 这样的思路好处是容易理解，不需要互锁之类的麻烦程序。（2）程序有模拟量控制时，如果读取的模拟量基本上没误差，可以采取时间滤波的方式，延时一段时间(我做过一个系统，基本上能正常反映实际情况，但是偶尔会出现一次很大跳动，由于没有加滤波，引起了系统停机，其实不算故障)。如果读取的数据误差很大，就需要采取其它的滤波方式。如算平均值等。可以查阅相关的资料。（3）在程序调试过程中(特别是设备改造时，你的程序是加入到原来设备的程序中时)， 当程序语句中出现条件满足，而输出线圈不接通时，可以检查你的这段程序是否是在这样的语句之间，还有一种可能就是在中断程序之后。条件满足而没输出不接通，一般都是这段的程序不被扫描。（4）在设计程序的时候，当出现工艺上的故障 (非控制系统控制)，最好将故障现象保持，并有灯光声音报警。（5）当检查所设计的程序无误后，对所输入的程序进行调试和检测。（四）程序设计举例假设情况如下：液位机量程03米，对应输出信号010V，通过电位机进行模拟介入PLC模块的模拟量输入专口。要求PLC正确读取液位机的输出信号转换成水池的液位；水泵控制具有手动与自动两种模拟；自动模拟下，PLC内部根据液位至控制水泵的启动和停止，水泵在液位上升至2米时停止，降到1米时启动；手动模拟下水泵通过按钮手动启动/停止；水位上升到2.5米时，触发液位超上限报警，故障指示灯常亮；对水泵的运行状态进行检测，当水泵运行信号输出后，检测水泵运行反馈信号。如水泵运行信号，输出1秒后未收到水泵运行反馈信号，则故障指示灯闪亮，同时复位水泵运行信号。ALW0 输入信号010V，对应PLC寄存器数量03200D，输入信号五路、输出信号四路，见表4-1.表4-1 I/O分配表输入/输出功能I0.0自动手动模拟装换开关SA0，当I0.0接通时为自动模拟，I0.0断开时为手动模拟状态。I0.1水泵手动启动按钮SB1，常开点。I0.2水泵停止按钮SB2，常闭点。I0.3故障复位按钮SB3，常开点I0.4水泵运行状态反馈，正常状态下，水泵运行信号输出后接通，水泵运行信号断开后断开。Q0.0自动模拟指示灯HL0.Q0.1水泵运行状态指示灯HL1.Q0.2故障指示灯HL2，超液位报警时常亮，水泵反馈信号异常报警时闪亮。Q0.3水泵运行输出KA3。根据“液位机量程03米，对应输出信号010V”可得出：1米对应3.33V，2米对应6.67V，2.5米对应8.33V，再由“ALW0 输入信号010V，对应PLC寄存器数量03200D”可得出：1米对应数字量10667，2米对应数字量21333，2.5米对应数字量26667。图4-3 参考程序梯形图I0.0自动 / 手动，模拟开关，当改变它的状态时，其前后沿都使Q0.3=0，目的是确保进入自动模拟或手动模拟状态时，水泵都处于停止状态。 I0.0=0（手动模拟状态）：按一下启动开关I0.1，使Q0.3=1，水泵运行，按一下启动开关I0.2，使Q0.3=0，水泵停止。 I0.0=1（自动模拟状态）：当液面上升2米高时，模拟块输出的数字量ALWO=21333，图中2M支路的比较器动作，使Q0.3=0，水泵停止运行。同时T100得电开始延时，延时1秒时，如I0.4=1即水泵运行状态反馈正常状态下，其常闭点断开，不会触发M2.0，即不报警，但如I0.4=0（即水泵运行状态反馈异常状态），其常闭点闭合，将触发M2.0，使M2.0=1，Q0.2闪动输出，即发出反馈异常报警。当液面高度低于1米时，ALWO26667，第三个比较器动作，使Q0.3=0,水泵停。又使M2.1=1，Q0.2=1，发出故障报警。处理完故障后，按一下I0.3，其M2.0与M2.1=0，复位。五、结论随着计算机技术的发展，计算机控制技术在过程控制中占有十分重要的地位。液位控制在工业控制领域中有十分重要的作用和应用价值。研究液位控制理论和实现技术，既能够提高工业控制中的液位控制能力，同时又也助于提升工业控制中的控制自动化水平。而且由于液位控制的应用面十分广泛，因此研究和设计面向工业控制领域中的液位控制系统，具有较强的统用和推广应用价值。液位控制系统是PLC 在工业控制中的重要应用。本文采用PLC为主控制器、变频器为执行器，设计了一套液位控制系统，整套系统具有控制灵活、精确度高、故障率低的特点，能满足一般化工生产过程中对液位的控制要求。致谢本论文是在曹雪林老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。曹老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向曹老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后，再次对 关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！参考文献1. 吴智敏、阳胜峰，西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程，中国电力出版社，2009年05月第1版2. 吴建强，姜三勇， 可编程控制器原理及应用， 哈尔滨工业大学出版社，2000年3. 郑萍主编，现代电气控制技术，重庆大学出版社，2003年03月第二版4. 祁鸿芳等，PID 算法在西门子 PLC模拟量闭环控制中的实现，机床电器，2005年1月5. 廖常初.PLC编程及应用，机械工业出版社.2002年9月第1版6. 薛美盛等，工业过程的先进控制，化工自动化及仪表，2002年29卷第2期7. 王树青等，先进控制技术及应用，化工自动化及仪表，1999年26卷第2期8. 李 平等，预测控制研究的概况，化工自动化及仪表，1995年22卷第6期9. 蔡子玉，基于西门子S7-200PLC的某反应釜压力安全监测与报警系统，安全技术, 2010年第3期10. 杨达飞、欧艳华，基于PLC 的液位控制系统研究与设计，柳州职业技术学院学报，2015年第15卷第2期文中并没有标出参考文献序号