陳天勝 韓建孝

【摘 ?要】本文主要利用西門子S7-200的PLC可編程水位控制器，對(duì)小型水塔整體水位自動(dòng)檢測(cè)控制管理系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行性能化的需求分析。通過水位傳感器是在檢測(cè)到水塔設(shè)定水位的根據(jù)實(shí)際設(shè)定水位，將水位具體情況信息實(shí)時(shí)以PLC數(shù)據(jù)構(gòu)成的水位控制處理模塊，經(jīng)過與A /D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行水位數(shù)據(jù)分析比較來精確控制水塔抽水電機(jī)的異常動(dòng)作，同時(shí)可以進(jìn)行水進(jìn)行水位數(shù)據(jù)分析比較，顯示該塔水位具體情況信息。

【關(guān)鍵詞】水位檢測(cè)自動(dòng)控制;西門子S7-200;組態(tài)王

引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，人們對(duì)于各項(xiàng)常用參數(shù)的測(cè)量與控制的看法是愈來愈重要。比如對(duì)物體壓力、液體的液位，以及物體的溫度，電流、電壓等等參數(shù)。

水位控制PID自動(dòng)控制管理系統(tǒng)集通用PLC水位控制管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、PID控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與管理于為一體。依靠這種全新的集成化系統(tǒng)對(duì)水位進(jìn)行控制管理，采用這種的方法可以對(duì)供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性和安全性有著非常大的提高，同時(shí)該系統(tǒng)的設(shè)備也更加的簡(jiǎn)單，易于維修和保養(yǎng)。

1. 水塔水位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 水塔水位控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

通過原理圖我們可以得出很多信息，當(dāng)水池里面的液位低于水池下限的液位開關(guān)，水池的下限傳感器無法感應(yīng)到液位的信息，同時(shí)水池的下限報(bào)警器開始啟動(dòng)，開始報(bào)警，進(jìn)水閥打開，水池開始進(jìn)水，當(dāng)水面蓋過水池下限的傳感器，傳感器發(fā)出信號(hào)，水池下限報(bào)警等熄滅，停止工作，當(dāng)水池液位高過水池上限傳感器的時(shí)候，水池液位上限傳感器發(fā)出信號(hào)，水池液位上限報(bào)警器開始工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)進(jìn)水閥門關(guān)閉，水池停止進(jìn)水。當(dāng)水塔中的液位比水塔下限傳感器低的時(shí)候，水塔下限傳感器發(fā)出信號(hào)，水塔下限報(bào)警器開始工作，開始報(bào)警，同時(shí)水泵M開始啟動(dòng)，將水池中的水送往水塔，當(dāng)水塔內(nèi)部的液位高度比水塔下限傳感器高的時(shí)候，水塔下限傳感器發(fā)出信號(hào)，使報(bào)警器停止工作，水泵繼續(xù)工作，當(dāng)水塔內(nèi)液面高于水塔上限傳感器的時(shí)候，水塔液位上限傳感器發(fā)出信號(hào)，水塔液位上限報(bào)警器開始工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)水泵接收到停止信號(hào)，停止工作。

1.2 PLC I/O地址分配

PLC的輸入/輸出分配表如

1.3 水位傳感器的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，傳感器在水底以及水面都可以正常的持續(xù)運(yùn)行，保證工作的持久性，并且由于水質(zhì)以及其他某些不可知因素的影響，采用了超聲波液位傳感器U9ULS系列的10/100系列。本系列傳感器的特點(diǎn)有：1.它的使用范圍非常的廣;2.不易損壞，由不銹鋼材料制作而成，沒有容易損壞的地方;受到外界因素的影響小。

它的工作原理是根據(jù)超聲波原理，在液體中傳播時(shí)的時(shí)候，傳播能力與空氣中相比獲得了很高的增強(qiáng)，能力有了很大提升。他的原理是通過控制單元發(fā)出很多的一連串的電子信號(hào)，然后通過傳感器將其轉(zhuǎn)化為能量脈沖，在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，如果接收到了相應(yīng)的信號(hào)，則發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，并傳送到繼電器，表示有液體存在。

輸入電壓：12/24VDC;延時(shí)：0.5毫秒;工作溫度：-40℃～149℃。

2 PLC中PID控制算法的實(shí)現(xiàn)

2.1 PID算法

PID控制器一般情況下以一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)的控制規(guī)律作為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，組成一個(gè)具有PID兩種控制方式的驅(qū)動(dòng)方程，最后再按照這個(gè)驅(qū)動(dòng)方程來設(shè)計(jì)各種控制程序。

在一個(gè)大型的連續(xù)的控制過程中。PID的輸出輸入關(guān)系式的表示形式為：

上式中右邊部分分別是比例、積分、微分部分。

2.2 水位PID控制設(shè)計(jì)

水位 PID 控制過程可以劃分為3個(gè)大部分，各個(gè)小組的工作流程框圖顯示如下：

主程序調(diào)用模塊，如圖2所示。

生活中在給飲用水充電時(shí)期將系統(tǒng)量程設(shè)置為采樣充電量小于滿量程的70%。

中斷子程序采用中斷控制模塊，他的功能主要指的是能夠適合PID回路計(jì)算，在PLC的一個(gè)常規(guī)關(guān)閉繼續(xù)斷電器和在sm0.0的相互作用下自動(dòng)進(jìn)行中斷工作，它們的工作功能主要包括：自動(dòng)設(shè)置各個(gè)循環(huán)回路的中斷輸入和輸出擇、為內(nèi)存計(jì)算工作人員自動(dòng)指定一個(gè)自動(dòng)內(nèi)存中斷區(qū)域、指送到端的選擇、設(shè)置各個(gè)循環(huán)的中斷參數(shù)、設(shè)置一個(gè)循環(huán)中斷報(bào)警器的選定一個(gè)自動(dòng)初始化的內(nèi)存子程序和一個(gè)自動(dòng)中斷的子程序。

3 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

組態(tài)是一種伴隨著集散型控制的出現(xiàn)，才慢慢的被廣大技術(shù)人員所了解。在現(xiàn)代化工業(yè)體系的發(fā)展進(jìn)程中，和以前的老式的系統(tǒng)相比較起來，組態(tài)的優(yōu)勢(shì)非常的大。他的優(yōu)點(diǎn)有，相關(guān)的很多技術(shù)都已經(jīng)非常成熟，組態(tài)未來的發(fā)展前景依舊很廣闊，成本很低，軟硬件資源十分豐富，軟硬件資源豐富，軟件的兼容性強(qiáng)，學(xué)習(xí)和使用起來都十分的方便，簡(jiǎn)單。

3.1 組態(tài)王界面設(shè)計(jì)

打開軟件，進(jìn)入頁面，如圖3-1所示。

啟動(dòng)仿真程序，運(yùn)行組態(tài)王軟件。點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水，4s后，水塔和水池液面高度高于下限，低于上限，則進(jìn)水閥持續(xù)進(jìn)水，如圖所示：

4s后，水池水位高水池傳感器上限，則進(jìn)水閥關(guān)閉，如圖所示：

4s后，水塔水位高于水塔下限，低于上限，水泵持續(xù)送水，如圖所示：

4 結(jié)論

本文主要是為了針對(duì)我國(guó)住宅小區(qū)的實(shí)際居民生活和飲用水管理要求，設(shè)計(jì)開發(fā)出一套由采用PLC、PID液位自動(dòng)控制閥、水泵、電腦、通訊控制模塊等主要控制裝置部分組成的住宅水塔小區(qū)水位控制 自動(dòng)算法、PID自動(dòng)控制管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)約低耗、自動(dòng)化可靠、保養(yǎng)簡(jiǎn)易、管理便捷的穩(wěn)定給水。

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