基于S7-200的水塔水位控制系統研究

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，對小型水塔整體水位自動檢測控制管理系統的主要功能進行性能化的需求分析。通過水位傳感器是在檢測到水塔設定水位的根據實際設定水位，將水位具體情況信息實時以PLC數據構成的水位控制處理模塊，經過與A /D數據轉換后進行水位數據分析比較來精確控制水塔抽水電機的異常動作，同時可以進行水進行水位數據分析比較，顯示該塔水位具體情況信息。

【關鍵詞】水位檢測自動控制;西門子S7-200;組態王

引言

在工業生產中，在實際的生產過程中，人們對于各項常用參數的測量與控制的看法是愈來愈重要。比如對物體壓力、液體的液位，以及物體的溫度，電流、電壓等等參數。

水位控制PID自動控制管理系統集通用PLC水位控制管理系統設計技術、PID控制技術、計算機技術與管理于為一體。依靠這種全新的集成化系統對水位進行控制管理，采用這種的方法可以對供水系統的穩定性，可靠性和安全性有著非常大的提高，同時該系統的設備也更加的簡單，易于維修和保養。

1. 水塔水位控制系統硬件設計

1.1 水塔水位控制系統方案設計

通過原理圖我們可以得出很多信息，當水池里面的液位低于水池下限的液位開關，水池的下限傳感器無法感應到液位的信息，同時水池的下限報警器開始啟動，開始報警，進水閥打開，水池開始進水，當水面蓋過水池下限的傳感器，傳感器發出信號，水池下限報警等熄滅，停止工作，當水池液位高過水池上限傳感器的時候，水池液位上限傳感器發出信號，水池液位上限報警器開始工作，發出報警信號，同時進水閥門關閉，水池停止進水。當水塔中的液位比水塔下限傳感器低的時候，水塔下限傳感器發出信號，水塔下限報警器開始工作，開始報警，同時水泵M開始啟動，將水池中的水送往水塔，當水塔內部的液位高度比水塔下限傳感器高的時候，水塔下限傳感器發出信號，使報警器停止工作，水泵繼續工作，當水塔內液面高于水塔上限傳感器的時候，水塔液位上限傳感器發出信號，水塔液位上限報警器開始工作，發出報警信號，同時水泵接收到停止信號，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

根據設計的要求，傳感器在水底以及水面都可以正常的持續運行，保證工作的持久性，并且由于水質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超聲波原理，在液體中傳播時的時候，傳播能力與空氣中相比獲得了很高的增強，能力有了很大提升。他的原理是通過控制單元發出很多的一連串的電子信號，然后通過傳感器將其轉化為能量脈沖，在一定的范圍內進行探測，如果接收到了相應的信號，則發出相應信號，并傳送到繼電器，表示有液體存在。

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

2 PLC中PID控制算法的實現

2.1 PID算法

PID控制器一般情況下以一個連續系統的控制規律作為基礎，對結果進行數據化分析，組成一個具有PID兩種控制方式的驅動方程，最后再按照這個驅動方程來設計各種控制程序。

在一個大型的連續的控制過程中。PID的輸出輸入關系式的表示形式為：

上式中右邊部分分別是比例、積分、微分部分。

2.2 水位PID控制設計

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

主程序調用模塊，如圖2所示。

生活中在給飲用水充電時期將系統量程設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回路計算，在PLC的一個常規關閉繼續斷電器和在sm0.0的相互作用下自動進行中斷工作，它們的工作功能主要包括：自動設置各個循環回路的中斷輸入和輸出擇、為內存計算工作人員自動指定一個自動內存中斷區域、指送到端的選擇、設置各個循環的中斷參數、設置一個循環中斷報警器的選定一個自動初始化的內存子程序和一個自動中斷的子程序。

3 監控界面設計

組態是一種伴隨著集散型控制的出現，才慢慢的被廣大技術人員所了解。在現代化工業體系的發展進程中，和以前的老式的系統相比較起來，組態的優勢非常的大。他的優點有，相關的很多技術都已經非常成熟，組態未來的發展前景依舊很廣闊，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，學習和使用起來都十分的方便，簡單。

3.1 組態王界面設計

打開軟件，進入頁面，如圖3-1所示。

啟動仿真程序，運行組態王軟件。點擊啟動按鈕，進水閥打開，開始進水，4s后，水塔和水池液面高度高于下限，低于上限，則進水閥持續進水，如圖所示：

4s后，水池水位高水池傳感器上限，則進水閥關閉，如圖所示：

4s后，水塔水位高于水塔下限，低于上限，水泵持續送水，如圖所示：

4 結論

本文主要是為了針對我國住宅小區的實際居民生活和飲用水管理要求，設計開發出一套由采用PLC、PID液位自動控制閥、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水位控制 自動算法、PID自動控制管理系統，可以實現高效、節約低耗、自動化可靠、保養簡易、管理便捷的穩定給水。

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