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1、毕业设计（论文）目 录摘要：3序 言4第一章 水位检测与信号传输51.1 BZ2401型电子式水位开关5第二章 信号的处理与控制82.1 PLC编程简介82.2 PLC 基础知识82.3 PLC的特点-132.4 PLC的应用领域-14第三章 水位报警器17 3.1 水位报警系统17 3.2 水位报警器系统电路图18 3.2 PLC信号处理程序-19第四章 水位报警器的安装与调试204.1 抗干扰措施204.2 硬件的安装调试204.3 系统测试21小 结22致 谢22参考文献23摘要水位报警器该水位报警器系统主要包括直流稳压电源，信号采集，信号处理及报警输出部分，直流稳压电源采用+24V蓄电
2、池，使用BZ2401型电子式水位开关来采集水位信号，使用西门子S7-200 PLC来处理信号输入输出，维持系统运行，报警指示则采用红绿白小灯泡分别对水位上下限及正常水位作出指示，用继电器开关来调节水位。关键词：西门子S7-200 PLC ，BZ2401型电子式水位开关，继电器序言水位报警器在当今社会具有十分重要的用途与广泛的应用范围，与人民的生活息息相关，在工农业等方面也具有十分重要的用途与作用。. 适用范围：清水、各种污水、酸碱水、海水、水处理药剂、河涌水、纺织印染水、工业废水，还适合做船舶水位开关等 适用行业：自来水厂、名贵水产养殖业、植物育种、水库、供电房、污水处理行业等本次设计的水位报
3、警器主要应用于植物育种方面，同时可用于蓄水池、水库等等相关适应行业领域。具有适用范围广，可拓展，性价比优良，体积小易于安装等优点。水位检测与信号传输电子式水位开关（BZ2401） 电子式水位开关（BZ2401）产品简介BZ2401：工作电压是DC24V，当判断有水时，输出24V高电平，当判断无水时，输出0V低电平 电子式水位开关的原理及概况 1.概况： 电子式水位开关（电子式液位开关），不需浮球和干簧管，外部无机械动作，液体浸到水位开关红线或蓝线位置就能动作（红线和蓝线在实物中不存在，图中标明是为了辅助解释原理），耐污耐用，不怕漂浮物影响，任意角度安装，适宜长时间浸在水中，可与PLC配合使用。
4、外壳全部用PVC塑料，耐腐蚀 2.工作原理： 通过电子探头对水位进行检测，再由水位检测专用芯片对检测到的信号进行处理，当被测液体到达动作点时，芯片输出高低电平信号，再配合水位控制器或与PLC工作，可实现水位控制全自动化。 3.特点： （1）特性：耐污、耐倾摇、耐酸碱，不怕磁场影响、不怕金属体影响、不怕水压变化影响、不怕光线影响，无盲区，外部无可动部件，不怕漂浮物的影响。（部分恶劣的水质需要根据水质情况调整灵敏度） （2）适用范围：清水、河水、各种污水、酸碱水、水处理药剂、纺织印染水、工业废水等。 （3）安装方法：同一水位开关，可以横装、竖装、斜装等不规则自由安装，灵活方便 （4）。固定方法：螺
5、纹接口（M20）固定或管夹固定，注意水位开关不要离墙壁太近，最好与墙壁有一定距离，以免有杂物卡住，推荐用螺纹接口进行竖向安装 （5）任意延长和改变方向：客户根据需要把水位开关加接材料任意延长或改变方向，而不影响其功能，而材料只是普通而廉价的自来水PVC管和内牙接口、弯头。 （6）应用行业：普通型应用在纯水机、净水机、矿井水位自动报警、深井水位自动控制等水处理行业，中央空调、热水循环工程、水冷柴油发电机组等行业、名贵水产养殖业等。产品特征商标B&Z型号BZ2401规格15020mm右图的，适用常温水体环境。产品用环氧树脂封灌，密封防水，可长期浸在液体中，外部无机械活动部件，寿命长。 安装图片参数
6、：工作电压：DC 24V/12V/5V等功耗：1W 防护等级：IP68温度：-2060 寿命：10万次输出: 高低电平信号（三线型） 电缆导线长度：常规配3米电缆线，耐酸碱适用压力：0.8MPA产品内部材料：进口环保树脂 外壳材料：不导电的塑料产品尺寸： 150*20mm 150*25mm窗体底端扩展阅读： 1.电子式水位开关，不需浮球，无需干簧管，外部无机械动作,寿命长，性能稳定,一经安装无需调试、维护，即使外表积有污垢，它也表现出色。同一水位开关，可以横装、竖装、斜装等不规则自由安装,灵活方便。 信号的处理与控制 PLC 实体图PLC编程简介 PLC的基本概念PLC = Programma
7、ble logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范
8、围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC PLC基础知识PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controlle
9、r（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。1.2
10、PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。1.3 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指
11、令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数
12、量及软件容量等，因此限制着控制规模。1.4 I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，
13、按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。1.5 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。1.6 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模
14、块构成一个整体。1.7 PLC系统的其它设备1.7.1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。1.7.2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。1.8 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中
15、的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 2 PLC控制系统的设计基本原则2.1 最大限度的满足被控对象的控制要求。2.2 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。2.3 保证控制系统安全可靠。2.4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量
16、时应适当留有余量。3 PLC软件系统及常用编程语言3.1 PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。3.2 PLC提供的编程语言3.2.1 标准语言梯形图语
17、言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点3.2.1.1 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。3.2.1.2 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。3.2.1.3 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。3.2.1.4 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。3.2.1.5 PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用
18、户程序中可以当做条件使用。3.2.2 语句表语言，类似于汇编语言。3.2.3 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。4 STEP7程序的使用4.1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。4.2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。4.3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也
19、可以用参数进行赋值。4.4 组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。4.5 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。4.6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、
20、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。4.7 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。5 WINCC程序的使用5.1 简介，WINCC是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中性系统。具有控制自动化过程的强大功能，是基于个
21、人计算机的操作监视系统，它很容易结合标准的和用户的程序建立人机界面精确的满足生产实际要求。WINCC有两个版本RC版（具有组态和开发环境）、RT版（只有运行环境），我们一般使用的是RC版。5.2 WINCC简单使用步骤5.2.1 变量管理，首先确定通讯方式安装驱动程序，然后定义内部变量和外部变量，外部变量是受你买的WINCC软件授权限制的最大授权64K字节，内部变量没有限制。5.2.2 画面生成，进入图形编辑器，图形编辑器是一种用于创建过程画面的面向矢量的作图程序。也可以使用包含在对象和样式库中的众多的图形对象来创建复杂的过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。5.2.3 报警记
22、录设置，报警记录提供了显示和操作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。为了在运行中显示消息，可以使用包含在图形编辑器中的对象库中的报警控件。5.2.4 变量记录，变量记录是用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档。5.2.5 报表组态，报表组态是通过报表编辑器来实现的。是为消息、操作、归档内容和当前或已归档的数据定时器或事件控制文档的集成的报表系统，可以自由选择用户报表的形式。5.2.6 全局脚本的应用，全局脚本就是C语言函数和动作的通称，根据不同的类型脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部C语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行的运行中。
23、一个触发可以开始这些动作的执行。5.2.7 用户管理器设置，用户管理器用于分配和控制用户的单个组态和运行系统编辑器的访问权限。每建立一个用户，就设置了WINCC功能的访问权利并独立的分配给此用户。至多可分配999个不同的授权。5.2.8 交叉表索引，交叉索引用于为对象寻找和显示所有使用处，例如变量、画面和函数等。使用“链接”功能可以改变变量名称而不会导致组态不一致。参考文献1 林小峰.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，19942 田瑞庭.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，19943 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.124 于庆广.可编程控制器
24、原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2004PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点
25、已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流
26、接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人
27、使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。
28、它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器
29、处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制
30、。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统
31、。通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： a. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入
32、装置的状态和数据，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，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 b、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作
33、用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 PLC的工作原理一. 扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶
34、段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功
35、能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。PLC接入方式电力线通信技术，英文
36、简称PLC，是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话上，以实现信息传递。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载，也就是实现四网合一。终端用户只要插上电源插头，就可以实现因特网接入。工作电压：DC 24V/12V/5V等功耗：1W 防护等级：IP68温度：-2060 寿命：10万次输出: 高低电平信号（三线型） 电缆导线长度：常规配3米电缆线，耐酸碱适用压力：0.8MPA产品内部材料：进口环保树脂 外壳材料：不导电的塑料PLC利用1
37、.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M之间。PLC设备分为局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。水位报警器系统本系统使用西门子S7-200 PLC 来处理信号输入输出，控制系统运行。采用24V蓄电池供电，水位信号采集则用2个电子式水位开
38、关（BZ2401） BZ-1,BZ-2来采集水位高低信号。使用红，绿，蓝三个小灯泡来做出报警指示，使用继电器J1,J2和电机E1,E2来控制水位。水位上限报警：当水位到达上限时，水位开关BZ-1触发，输出+24V高电平信号，PLC输入端0.1口接受到该信号，输入端I0.2则接收到BZ-2输出的高电平信号，信号经程序处理，输出口Q0.0输出+24V电压，红灯变亮，对水位上限做出报警指示，同时继电器J1触发，电机E1启动，对水池进行排水。水位将至特定位置后，红灯灭，电机E1停止运行，报警解除。水位保持：水位在预定需要水位时，BZ-1输出0V低电平，BZ-2输出高电平，信号经PLC处理，Q0.1输出
39、口输出+24V电压，白灯亮，对正常水位做出指示。电机E1,E2,不运行，水位保持在这一水平上。水位下限报警：当水位到达下限时，BZ-1,BZ-2均输出0V低电压信号，PLC对信号处理后输出端Q0.2输出+24V 电压，绿灯亮，对水位下限做出报警指示，同时继电器J2触发，电机E2启动，对水池进行加水。当水位上升到需要位置后，绿灯灭，电机E2停止加水，报警解除，系统处于水位保持状态。 系统电路连接图如下： PLC信号处理程序如下：LD I0.1A I0.2O Q0.0ANQ0.1ANQ0.2=Q0.0 /水位上限报警，红灯亮，电机E1启动排水LDNI0.1A I0.2OQ0.1ANQ0.0ANQ0
40、.2=Q0.1/水位正常，白灯亮，系统保持状态LDNI0.1ANI0.2OQ0.2ANQ0.0ANQ0.1=Q0.2 /水位下限报警，绿灯亮，电机E2启动加水 软件的调试待添加的隐藏文字内容3与硬件相比较，软件的调试较为抽象更需要耐心和智慧。通常应该注意的问题有：拟定程序流程图，再调试系统程序，在调试程序的过程中有时要出现反复，因为系统由各个小程序或子程序连接在一起的，它们的联系可能出现相互排斥，需要耐心分析排除故障，以期得到良好的结果。而后，结合安装调试好的硬件电路再对软件进行调试直到系统能按照自己想要的运行为止。水位报警器的安装与调试抗干扰措施系统要求能够对水位的过高和过低做出报警指示同时
41、具有一定的带负载能力，不能误报警因此抗干扰措施很重要。我们主要采取了以下措施：1一点接地。系统严格遵守一点接地的原则。在电流源的反馈控制回路中增加补偿网络，提高系统的稳定余量。2在PLC和带负载的继电器之间用光耦进行隔离。使带的负载不会对单片机的工作产生影响。硬件的安装调试1搭试电路必须遵循从简单到复杂、从局部到整体的过程。在这个过程中必须注意四点：第一，理论设计的电路不一定就能立即实现，必须认真分析和排除各种影响因素方能行到预期的结果；第二，必须从单元件电路开始安装调试，不能急于求成。只有安装调试成功之后再逐步扩大范围，否则只能事倍功半；第三：电路和负载能力问题，后级电路是前一级的负载，前级
42、电路应该有足够的带负载的能力，否则电路就不能正常工作。这个问题在分模块调试时是不会出现的，但联调时时有发生。在控制器中，数据、地址和控制总线的负载能力更需要仔细考虑，应该选择相应的缓冲器。实际上，负载能力问题，在设计电路时就应该给予足够的重视。第四，搭试电路有把握之后再做印刷电路板，因为印刷电路板一旦决定以后就难以改变了。2仔细设计印刷板注意模拟电路和数字电路的地应该分开不可互相穿插，弱信号应该由弱到强依次排开，否则强信号要干扰弱信号。模拟电路和数字电路由各自的电源提供，各个芯片还要考虑安装电源滤波电容。要一点接地等。系统测试：本系统采用电子式水位开关（BZ2401），对任何水质都敏感，可直接
43、测量出水位高低，输出+24V电压，高电平信号，无需添加放大器。将本系统直接应用于植物育种池中进行测试，也可推广到其他适用领域。系统测试过程中仔细观察记录各项性能指标，对发现的各种问题状况及时做出纠正改进，多次反复测试确保系统运行稳定可靠。小 结通过这次毕业设计，让我从中知道了许多无法从课本上知道的实际工作经验，也巩固了自己所学的文化知识，更主要的是让我学会了自学。本次设计虽受到一定条件的限制，调试过程中也出现了一些问题，但在指导老师的认真辅导下，基本上达到了预期的设计要求和目的。在设计过程中，涉及到很多专业课程的知识，如：模拟电路、数字电路、自动检测、Protel等，真正地把理论知识与实践操作
44、结合起来，既巩固了理论知识，也提高了自身的动手能力，让我觉得本次设计期间的收获远远大于在学校期间的理论知识的学习，还使我体会到集体力量和团体合作的精神的重要性，为以后出入社会奠定基础。这次毕业设计真的可以说三年来学的东西的一次大练兵，protel画图更是重中之重，原理图设计不好，很可能导致最后失败。通过设计原理图和动手制作毕业设计，加强动脑、动手能力从作品中体现自己对所学专业知识的理解，领悟，应用与提高，培养自身的创新能力，发挥自身的创造潜力。水位报警器在工矿、石油、天然气等方面有很大的发展空间，在保护生命财产安全方面将起到非常重要的作用。致 谢本系统设计是在指导老师郭泉江老师的悉心关怀和全面指导下完成的.老师渊博的学识,严谨的治学态度,认真负责的工作作风让我受益非浅,在与老师相处时间里,我们在理论水平、实践动手能力等方面都得到了很大的提高,在论文完成之际,向郭老师致以最诚挚的感谢和最崇高的敬意!同时也要感谢朱建勇，凌云，罗勇等任课老师的悉心教学，还有07自动化1班的兄弟姐妹们的真诚帮助协作，才得以学到这么多东西顺利完成本系统设计！参考文献1、 阅读中外文献资料摘要：PLC编程及应用
