基于S7-200的水塔水位控制系统研究

陈天胜 韩建孝

【摘  要】本文主要利用西门子S7-200的PLC可编程水位控制器，对小型水塔整体水位自动检测控制管理系统的主要功能进行性能化的需求分析。通过水位传感器是在检测到水塔设定水位的根据实际设定水位，将水位具体情况信息实时以PLC数据构成的水位控制处理模块，经过与A /D数据转换后进行水位数据分析比较来精确控制水塔抽水电机的异常动作，同时可以进行水进行水位数据分析比较，显示该塔水位具体情况信息。

【关键词】水位检测自动控制;西门子S7-200;组态王

引言

在工业生产中，在实际的生产过程中，人们对于各项常用参数的测量与控制的看法是愈来愈重要。比如对物体压力、液体的液位，以及物体的温度，电流、电压等等参数。

水位控制PID自动控制管理系统集通用PLC水位控制管理系统设计技术、PID控制技术、计算机技术与管理于为一体。依靠这种全新的集成化系统对水位进行控制管理，采用这种的方法可以对供水系统的稳定性，可靠性和安全性有着非常大的提高，同时该系统的设备也更加的简单，易于维修和保养。

1. 水塔水位控制系统硬件设计

1.1 水塔水位控制系统方案设计

通过原理图我们可以得出很多信息，当水池里面的液位低于水池下限的液位开关，水池的下限传感器无法感应到液位的信息，同时水池的下限报警器开始启动，开始报警，进水阀打开，水池开始进水，当水面盖过水池下限的传感器，传感器发出信号，水池下限报警等熄灭，停止工作，当水池液位高过水池上限传感器的时候，水池液位上限传感器发出信号，水池液位上限报警器开始工作，发出报警信号，同时进水阀门关闭，水池停止进水。当水塔中的液位比水塔下限传感器低的时候，水塔下限传感器发出信号，水塔下限报警器开始工作，开始报警，同时水泵M开始启动，将水池中的水送往水塔，当水塔内部的液位高度比水塔下限传感器高的时候，水塔下限传感器发出信号，使报警器停止工作，水泵继续工作，当水塔内液面高于水塔上限传感器的时候，水塔液位上限传感器发出信号，水塔液位上限报警器开始工作，发出报警信号，同时水泵接收到停止信号，停止工作。

1.2 PLC I/O地址分配

PLC的输入/输出分配表如

1.3 水位传感器的选择

根据设计的要求，传感器在水底以及水面都可以正常的持续运行，保证工作的持久性，并且由于水质以及其他某些不可知因素的影响，采用了超声波液位传感器U9ULS系列的10/100系列。本系列传感器的特点有：1.它的使用范围非常的广;2.不易损坏，由不锈钢材料制作而成，没有容易损坏的地方;受到外界因素的影响小。

它的工作原理是根据超声波原理，在液体中传播时的时候，传播能力与空气中相比获得了很高的增强，能力有了很大提升。他的原理是通过控制单元发出很多的一连串的电子信号，然后通过传感器将其转化为能量脉冲，在一定的范围内进行探测，如果接收到了相应的信号，则发出相应信号，并传送到继电器，表示有液体存在。

输入电压：12/24VDC;延时：0.5毫秒;工作温度：-40℃～149℃。

2 PLC中PID控制算法的实现

2.1 PID算法

PID控制器一般情况下以一个连续系统的控制规律作为基础，对结果进行数据化分析，组成一个具有PID两种控制方式的驱动方程，最后再按照这个驱动方程来设计各种控制程序。

在一个大型的连续的控制过程中。PID的输出输入关系式的表示形式为：

上式中右边部分分别是比例、积分、微分部分。

2.2 水位PID控制设计

水位 PID 控制过程可以划分为3个大部分，各个小组的工作流程框图显示如下：

主程序调用模块，如图2所示。

生活中在给饮用水充电时期将系统量程设置为采样充电量小于满量程的70%。

中断子程序采用中断控制模块，他的功能主要指的是能够适合PID回路计算，在PLC的一个常规关闭继续断电器和在sm0.0的相互作用下自动进行中断工作，它们的工作功能主要包括：自动设置各个循环回路的中断输入和输出择、为内存计算工作人员自动指定一个自动内存中断区域、指送到端的选择、设置各个循环的中断参数、设置一个循环中断报警器的选定一个自动初始化的内存子程序和一个自动中断的子程序。

3 监控界面设计

组态是一种伴随着集散型控制的出现，才慢慢的被广大技术人员所了解。在现代化工业体系的发展进程中，和以前的老式的系统相比较起来，组态的优势非常的大。他的优点有，相关的很多技术都已经非常成熟，组态未来的发展前景依旧很广阔，成本很低，软硬件资源十分丰富，软硬件资源丰富，软件的兼容性强，学习和使用起来都十分的方便，简单。

3.1 组态王界面设计

打开软件，进入页面，如图3-1所示。

启动仿真程序，运行组态王软件。点击启动按钮，进水阀打开，开始进水，4s后，水塔和水池液面高度高于下限，低于上限，则进水阀持续进水，如图所示：

4s后，水池水位高水池传感器上限，则进水阀关闭，如图所示：

4s后，水塔水位高于水塔下限，低于上限，水泵持續送水，如图所示：

4 结论

本文主要是为了针对我国住宅小区的实际居民生活和饮用水管理要求，设计开发出一套由采用PLC、PID液位自动控制阀、水泵、电脑、通讯控制模块等主要控制装置部分组成的住宅水塔小区水位控制 自动算法、PID自动控制管理系统，可以实现高效、节约低耗、自动化可靠、保养简易、管理便捷的稳定给水。

参考文献：

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