水箱水位监控系统课程设计

课程设计报告

课程名称：专业班级：学 号：学生姓名：指导教师：时 间：

组态控制技术 农电082 ********* ** *** 2011年6月

水箱水位监控系统课程设计

1、控制功能要求

1.1 上位组态控制要求

(1)、实现系统的上位按钮启动和停止系统； (2)、系统启动运行时有相应的绿色指示灯指示； (3)、系统启动后，马达工作；

(4)、马达工作时有相应的指示灯指示和旋转动画指示；

(5)、马达工作过程中若发生过载报警，则系统应立即停止运行，同时马达也停止运行，且报警指示灯闪亮；

(6)、报警指示灯亮(闪烁)后，若过载报警信号已经消失，按停止键后则使报警指示灯熄灭；若过载报警信号未消失，则按停止按钮后报警指示灯取消闪烁，变为常亮；

(7)、发生报警期间(报警指示灯为熄灭)，系统不允许在启动； (8)、马达运行工作时，上位组态界面显示液位增加； (9)、马达停止工作时，上位组态界面显示液位降低；

(10)、当液位液面上升到设定的上限报警值时，马达自动停止运行； (11)、当液位液面下降到设定的下限报警值时，马达自动启动运行； (12)、液位上限和下限报警信号因能在组态界面中进行设定；

(13)、储液罐上应能动态显示灌内的液面并有相应的液位数值显示； (14)、上位界面中通过”游标”能手动模拟改变液位的数值； 1.2 系统控制硬件要求

(1)、水泵电机为3*AC380V-50Hz-11KW，按电气控制要求完成其电气控制设计选型并画出电气控制图；

(2)、水泵控制采用三菱FX1N-32MR PLC进行控制，完成其PLC硬件接线图和控制软件编程；

(3)、上位计算机侧组态软件采用北京亚控KingView V6.53版，用FX系列PLC编程电缆与下位三菱FX1N-32MR PLC进行通讯。

(4)、在进行硬件组态通讯连接时，做出其连接步骤(截屏说明)。

2.设计目的

1、培养实际动手操作能力 2、培养思考问题的能力。

3、设计步骤和方法

3.1 工程的建立

（1）单击桌面“组态王”图标，在“工程管理器”窗口中单击“新建”按钮，出现“新建工程向导之一”窗口。

（2）单击“下一步”按钮，在“新建工程向导之二”窗口中的文本框中直接输入或用“浏览”方式确定工程路径。

（3）单击“下一步”按钮，在出现的“新建工程向导之三”窗口中输入“工程名称”为“水箱水位监控系统”。

（4）单击“完成”按钮，在出现的“是否将新建的工程设置为组态王当前

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工程”对话框中单击“是”按钮，完成工程的建立。

3.2 变量的定义

（1）建立“水位”变量。

单击“数据库”大纲项下面的“数据词典”成员名，然后在目录内容显示区中双击“新建”图标，出现“定义变量”窗口，在“基本属性”页中输入变量名“水位”，变量类型设置为“内存实数”，最大值：100。

注意，由于“水位”变量的值来自水位变送器，本应将“水位”变量设为“I/O实数”型变量，但为可以脱离设备进行模拟调试，我们先将此变量设为“内存实数”型变量，待在线调试前再行更改。

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（2）建立“水泵运行”变量。 步骤同上，

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（3）建立“系统启动”变量。

（4）建立“报警输入”变量。

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（5）建立“上限报警”变量。同理建立“下限报警”变量。

（6）建立“电机旋转”变量。

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(7)建立“热继过载”变量。

（8）建立“上限值”变量。

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同理建立“下限值”变量，初始值为20，最大值为100。 3.3 画面的设计与编辑 3.3.1 新建画面

（1）在工程浏览器的工程目录显示区中单击“文件”大纲项下面的“画面”成员名，然后在目录内容显示区中双击“新建”图标，出现“新画面”对话框。

（2）在“画面名称”旁边的编辑框中输入“水位监控系统主画面”，大小可变，如图所示，单击“确定”按钮，则返回工程浏览器，可看到在目录内容显示区中增加“水位监控系统主画面”图标。双击次图标，进入开发系统。

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3.3.2 画面制作

（1）利用文本工具、字体工具、调色板工具输入文本。将画面中的各段文字书写完毕，并用鼠标拖拽到合适的位置。

（2）利用按钮工具制作按钮。系统启动和系统停止这两个命令，可以通过两个按钮来完成。

（3）利用图库绘制“指示灯”。按F2键打开图库，选中“指示灯”类别，如图所示

（4）“水泵”的绘制。按F2键打开图库，选中“泵”类别，如图所示

（5）“水箱”的绘制。按F2键打开图库，选中“反应器”类别，如图所示

（6）“管道”的绘制。按F2键打开图库，选中“管道”类别，选择适当的 管道，如图所示

（7）水位显示文本控制。此字符串在运行时将用于显示水位的数值。 3.4 动画连接与调试

3.4.1 系统启动按钮、停止按钮和指示灯的动画连接

（1）双击“系统启动”按钮，出现“动画连接”对话框，单击“命令语言连接”中的“按下时”按钮，则出现“命令语言”窗口，在其中输入以下命令语言，如图所示

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（2）双击“系统停止”按钮，出现“动画连接”对话框，单击“命令语言连接”中的“按下时”按钮，则出现“命令语言”窗口，在其中输入以下命令语言，如图所示

（3）双击热继过载“开关”，出现“开关向导”对话框，如图所示。

（4）双击“指示灯”，出现“指示灯向导”对话框，将“变量名”设定为如图所示。

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（5）在“工程浏览器”的目录显示区中选择:”系统设置”，双击“设置运行系统”。在弹出的对话框中单击“主画面配置”选项卡，将“主画面”设置为“水位监控系统主画面”。单击“特殊”选项卡，如图所示。

3.4.2 水泵动画连接。

（1）双击“水泵”，出现对话框，设置如图所示。

（2）双击“阀门”，出现对话框，设置如图所示。

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3.4.3 水箱动画连接。

（1）双击“水箱”，出现“反应器”对话框。

（2）双击游标进行动画连接，将变量名设置为，如图所示。

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（3）双击水箱旁边的文字“###”，出现“动画连接”对话框，单击“模拟值输出”按钮，则弹出“模拟值输出连接”对话框,如图所示。

（4）双击报警控制液位设定下面的上限文字“###”，出现“动画连接”对话框，单击“模拟值输出”按钮，则弹出“模拟值输出连接”对话框,单击“模拟值输入”按钮，则弹出“模拟值输出连接”对话框，设置如图所示。

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下限值文字“###”，步骤和设置同上，分别改成对应的下限值即可。 3.5 控制程序的编写与模拟调试 3.5.1 控制程序的编写

（1）在工程浏览器中的工程目录显示区中单击“文件-命令语言-应用程序命令语言”成员名。

（2）单击“启动时”页面，在命令语言输入框内输入如下命令语言： \\\\本站点\\水泵运行=0; \\\\本站点\\系统启动=0;

（3）单击“运行时”页面，将循环执行时间设定为100ms，在命令语言输入框内输入如下命令语言：

//-------水箱水位控制------------------------- if(\\\\本站点\\系统启动==1) {

if(\\\\本站点\\水泵运行==1)

{ \\\\本站点\\水位=\\\\本站点\\水位+1; if(\\\\本站点\\水位>\\\\本站点\\上限值) { \\\\本站点\\水泵运行=0;} }

if(\\\\本站点\\水泵运行==0)

{ \\\\本站点\\水位=\\\\本站点\\水位-1; if(\\\\本站点\\水位<\\\\本站点\\下限值) { \\\\本站点\\水泵运行=1;} } }

//-------系统停止时---------------------------- if(\\\\本站点\\系统启动==0) { \\\\本站点\\水泵运行=0; if(\\\\本站点\\水位>0)

\\\\本站点\\水位=\\\\本站点\\水位-1; }

//-------电机旋转------------------------------ if(\\\\本站点\\水泵运行==1) {

\\\\本站点\\电机旋转=\\\\本站点\\电机旋转+1;

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if(\\\\本站点\\电机旋转>6) { \\\\本站点\\电机旋转=0; } } else

{ \\\\本站点\\电机旋转=0;}

//--------热继保护------------------------------ if(\\\\本站点\\报警输入==1&&\\\\本站点\\系统启动==1) {

\\\\本站点\\热继过载=1; }

if(\\\\本站点\\报警输入==1) {

\\\\本站点\\系统启动=0; }

//--------上、下限报警--------------------------- if(\\\\本站点\\水泵运行)

{ if(\\\\本站点\\水位<\\\\本站点\\下限值) { \\\\本站点\\下限报警=1; \\\\本站点\\上限报警=0;} else {\\\\本站点\\下限报警=0;} }

if(\\\\本站点\\水泵运行)

{ if(\\\\本站点\\水位>\\\\本站点\\上限值-10&&\\\\本站点\\水位<\\\\本站点\\上限值)

{ \\\\本站点\\上限报警=1; \\\\本站点\\下限报警=0;} else{\\\\本站点\\上限报警=0;} }

3.6 水箱水位监控系统的软、硬件联调 3.6.1 水箱水位监控系统的PLC连接

（1）PLC的com端口示意图：

（2）PLC程序梯形图

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（3）PLC I/O端口对应表

I/O端口

Y0

Y1

Y2

X1

X2

X3

X4

X5 X6 X7

X10

（4）PLC实物接线图

对应变量 RUN指示灯 ALM指示灯 KA3指示灯 手动 自动 启动 停止 LS低限 LH高限 过载热继 水泵停止工作 15

3.6.2 在组态王中进行PLC的设备配置

1.在组态王中添加FX1N-32MR型PLC设备

（1）在工程浏览器中选择工程目录显示区中“设备→COM1”，注意根据图所示，COM1是PLC与IPC的连接接口。

（2）双击COM1，弹出串行口通信参数设置窗口，如图所示。

COM1设置

（3）添加FX1N-32MR设备。双击目录内容显示区中的“新建”图标，在出

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现的“设备配置向导”中单击“PLC” →“三菱”→“FX2N”→ “编程口”，如图所示。

（4）单击“下一步”按钮，在下一个窗口中给这个设备取一个名字“FX1N-32MR”。

（5）单击“下一步”按钮，在下一个出现的窗口中为设备指定所连接的串口“COM1”。

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（6）单击“下一步”按钮，在下一个窗口中为设备指定一个地址“0”。

（7）单击“下一步”按钮，出现“通信故障恢复策略”设定窗口，使用默认设置即可。

（8）单击“下一步”按钮，出现“信息总结”窗口，如图所示，检查无误后单击“完成”按钮，完成设备的配置。此时在工程浏览器的“目录内容显示区”中出现了“FX1N-32MR”图标。

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2.将I/O变量与设备进行连接 变量“水位”、“水泵运行”本应为I/O变量，前面为了能够进行模拟调试，将他们设置成内存变量。现在需要将它们修改为I/O变量。

（1）修改变量“系统启动”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

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（2）修改变量“上限报警”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

（3）修改变量“下限报警”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

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（4）修改变量“热继过载”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

（5）修改变量“水泵运行”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

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（6）修改变量“报警输入”的类型，并将其与FX1N-32MR连接。

3.7 系统软、硬件联调

（1）存盘后进入运行环境

（2）观察主画面中水位显示是否正常。 （3）观察报警窗口中水位报警是否正常。 （4）观察运行及操作是否符合要求。 （5）反复以上过程几次。

4、课程设计总结

通过本次课程设计，让我对组态软件的设计方法有了初步的认识，这对我以后系统设计有很大的作用。

在每天的实验过程中，我感受到一种紧迫同时又感受到了自己实实在在的进步，更让我们明白了一个道理：理论只有结合实践才能更加清晰深刻，学习只有付出才能有收获。任何理论学习都需要实践，通过实践，才能加深对理论理解和运用。这次的课程设计不仅提高了自己的动手能力、操作能力，而且自己也可以从中学习了不少知识，使我深深的认识到实践能力的重要性。

总体来说，这次水箱水位控制系统的课程设计使我受益匪浅。在摸索该如何设计控制功能的过程中，培养我的思维能力，动手能力。让我体会到设计控制系统的艰辛时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

最后感谢申老师的教导和帮助！

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