基于PLC的水塔水位控制系统设计与实现

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"水塔水位控制PLC系统设计" 这篇文档详细介绍了基于PLC的水塔水位控制系统的设计。PLC，即可编程逻辑控制器，是自动化领域中用于工业控制的关键设备。它由微处理器、存储器、输入/输出接口等组成，能够处理各种控制任务。随着计算机技术的进步，PLC的通信能力和控制功能得到了显著增强，适用于各种行业的自动化应用。在第一章中，文档概述了PLC的起源和发展，强调了其在工业自动化中的重要地位。PLC的特性包括可靠性高、编程灵活、抗干扰能力强等，使其成为水位控制的理想选择。工作原理部分说明了PLC如何通过接收来自现场的输入信号，经过内部处理后驱动输出设备，实现对水塔水位的实时监控和控制。第二章详细阐述了水塔水位控制系统的硬件设计。系统设计要求独立完成，包括控制电路的布局和输入/输出设备的配置。输入/输出分配表列出了PLC与现场设备之间的连接关系，确保水位传感器和执行机构（如泵或阀门）的正确通信。同时，文档还提到了水塔水位系统的输入设备，可能包括水位传感器，以及输出设备，如控制泵的继电器或电磁阀。第三章涉及软件设计，主要讨论了工作过程、程序流程图和梯形图编程。工作过程解释了从水位检测到控制决策的整个流程，程序流程图则以图形方式展现了这一过程。梯形图是PLC编程的常用语言，直观地表示了控制逻辑，便于理解和调试。此外，还提供了对应的指令表，进一步解析了梯形图中的每个逻辑元素。第四章是对整个设计的总结，可能涵盖了系统性能评估、潜在改进点以及实施过程中遇到的问题和解决方案。这个水塔水位控制PLC系统设计文档提供了一个完整的自动化控制系统的实例，涵盖了从系统需求分析、硬件选型、软件编程到系统调试的全过程。对于学习和理解PLC在实际应用中的工作原理和设计方法具有很高的参考价值。

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虽然 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，

超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，

PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分为三各阶段：

早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。这是的 PLC 多少由电

继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电

器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以计算机的形式出现，

在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置种的

器件主要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储

器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程

上采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—

梯形图。因此，早期的 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点

包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复

使用等。其中 PLC 特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

在七十年代，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。美国，

日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理

单元（CPU）。

这样，使 PLC 的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有

的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处

理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面，除了保持其原有的

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开关模块以外，还增加了模拟量快、远程 I/O 模块、各种特殊功能

模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提

供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 的应用范围得以扩大。

进入八十年代中、后期，由于插大规模集成电路技术的迅速发

展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用

的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC 的处理速

度，各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC

软、硬功能发生了巨大变化。

1.3 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。

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一、中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是 PLC 控制中枢。它 PLC 系统程序赋予功能

接收并存储从编程器键入用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O

以及警戒定时器状态，并能诊断用户程序中语法错误。当 PLC 投入运

行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态和数据，并分别存

入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，命令解

释后按指令规定执行逻辑或算数运算结果送入 I/O 映象区或数据寄

存器内。等所有用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区各输出状

态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运行，直到停

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