基于组态王的水塔液位控制系统设计

一、内容摘要

在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续性地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转成相应的电信号，主控台应用组态王软件对接收的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。

关键词：水位控制；西门子PLC S7-1200；组态王，水塔

二、概述

2.1 课程设计目的与意义

《控制系统综合设计》是自动化专业一个重要的实践性教学环节。通过课程设计使学生进一步巩固电气控制技术的基本知识；达到掌握电气控制系统的原理设计、工艺图纸设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，熟练地进行系统外围电路设计、编程等工作，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；撰写设计报告和编制技术资料的能力。

2.2 课程设计的内容

1．系统模型
选用西门子1200，构建水塔液位控制系统。利用组态王软件编写一上位机软件，实现对水塔液位控制和故障报警。
2.控制要求
当水位到达S2时，打开抽水机M，到达S1时停止抽水机M.当水位到达S4时，阀门Y开启，水位到达S3时，阀门Y关闭。
3．综合设计的具体要求
（1）给出硬件系统的电路原理图
（2）对整个系统进行构建，根据系统设计要求实现的功能利用组态软件进行系统功能设计。

2.3 设计系统的主要功能

1.保持水池的水位在S1——S2之间，当水池水位低于下限液位开关 S1，此时 S1为 ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当 4S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关 S1时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关 S1为 OFF，表示水位高于下限水位。当液面高于上限水位 S2时，则 S2为 ON，电磁阀关闭。
2.保持水塔的水位在S3——S4之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关 S3 时，
则水塔下限液位开关 S3为 ON，则驱动电机 M(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开关 S4时，则 S4为 ON，电机 M(水泵) 停止抽水。当水塔水位低于下限水位时， 同时水池水位也低于下限水位时，电机M(水泵) 不能启动。

三、PLC硬件设计

3.1 系统描述

随着科学技术的不断提高，社会经济的不断发展，人们对控制系统的灵敏度、节能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工厂供水又是一件极为重要的工作，传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求，所以新的方式是适应时代要求的。以下便是基于组态王控制水塔水位的基本描述。
设水塔、水池初始状态都为空着的，当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限位时，电磁阀Y打开，开始往水池中送水，如果开启预警系统，进水超过4s，预警时间可以自定义，而水池没有超过下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警，若4s后水池液位超过下限位了，说明系统在正常工作。

3.2 控制要求

3.2.1 控制要求描述

1)当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时。
2）阀Y打开4秒，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障；
3）S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

3.2.2 水塔水位示意图

3.2.3 水塔水位系统控制电路

水塔水位系统控制主电路图

3.3 输入/输出分配

3.3.1 IO地址分配表

3.3.2 水塔水位系统PLC接线图

水塔水位系统PLC接线图

四、PLC软件设计

4.1 PLC控制程序流程图

水塔水位系统PLC控制程序流程图

4.2 梯形图

五、组态王设计

5.1 组态王的画面设计

5.1.1 登入界面

5.1.2 主界面

5.2 组态王的数据词典

5.3 组态王的程序设计

//水池==》 进水：3 ； 出水：-2
//水塔==》 进水：2；出水： -1
//***********复位****