基于PLC的水塔水位控制系统.doc

1、山西职业技术学院毕业论文毕业设计（论文）题目基于PLC的水塔水位控制系统系部电气工程与自动化专业机电一体化班级机电A1004班姓名指导教师山西职业技术学院山西职业技术学院毕业论文2目录摘要3关键词3第一章PLC的概述411PLC简介412PLC的基本结构9第二章水塔水位控制系统PLC硬件设计1221水塔水位控制系统设计要求1222外部接线与控制列表1323I/O接口分配14231列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表14232水塔水位控制系统的I/O设备14第三章水塔水位控制系统PLC软件设计1531程序流程图1532梯形图程序设计及工作过程分析16321工作过程17322水塔水位控

2、制系统梯形图18第四章水塔水位控制系统的组态设计2141组态软件概述2142组态软件在我国的发展2243组态软件的功能特点和发展方向2244建立WINCC组态画面23441WINCC组态画面23442画面演示23参考文献31山西职业技术学院毕业论文3摘要在工业生产中，电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数。其中，水位控制越来越重要。在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量

3、、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺点。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前水位控制的方式被PLC控制取代。同时，又有PID控制技术的发展，因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。比如自动控制水塔、水池、水槽、锅炉等容器

4、中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同。但其原理都大同小异。特别是在实际操作系统中，稳定、可靠是控制系统的基本要求。因此如何设计一个精度高、稳定性好的水位控制系统就显得日益重要。采用PLC技术能很好的解决以上问题，使水位控制在要求的位置。关键词PLC，控制，储水设备山西职业技术学院毕业论文4第一章PLC的概述11PLC简介随着时代的发展,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象人们在生产实践中看到,自动化给人们带来了极大的便利和产

5、品质量上的保证,同时也减轻了人员的劳动强度,减少了人员上的编制在许多复杂的生产过程中难以实现的目标控制、整体优化、最佳决策等,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作,可以获得满意的效果人工智能的研究目标正是利用计算机来实现、模拟这些智能行为,通过人脑与计算机协调工作,以人机结合的模式,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径我们在各种场合看到了继电器连接的控制，那已经是时代的过去，如今的继电器只能作为低端的基层控制模块或者简单的设备中使用到；而PLC的出现也成为了划时代的主题，通过极其稳定的硬件穿插灵活的软件控制，使得自动化走向了新的高潮。PLC的最大特点在于电气工程师已不再电气的

6、硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC的内部包含了具有中央处理器的CPU，并带有外部I/O口扩展的I/O接口地址和存储器三大块组成，CPU的核心是由一个或者多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和I/O接口；I/O口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将I/O口输入的数据存入存储器中，并在山西职业技术学院毕业论文5工作时调转到累加器和

7、I/O接口上，存储器分程序存储器ROM和数据存储器RAM,ROM可以将数据永久的存入存储器中，而RAM只能作为CPU计算时临时计算使用的缓冲空间。PLC的抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用PLC的内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。PLC的语言并不是我们所想象的汇编语言或C语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了PLC的语言，而且很多的非电气专业人士也对PLC很快认识并深入。以上仅仅是PLC的优点之一，这也是人们比较容易理

8、解的一部分，在很多的设备中，人们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过HMI吗这里说HMI你根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和PLC的结合给了我们更大的空间。HMI控制不仅仅是减少了控制按钮，增加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来

9、提供各种力所能及的帮助，使得操作者减少不必要的失误。HMI的厂商目前也越来越多，功能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。HMI的前景可以说十分的看好。在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者山西职业技术学院毕业论文6之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配合更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。PLC的通信已经愈来愈体现它的价值，在PLC与PLC之间的通信，能够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间

10、的相互协调，已达到互补的效果。PLC之间的数据转换采用RS232接口来传送数据，而RS232接口只能保证10米的传输距离，如果在1000米的距离内我们可以通过RS485来进行通信，更长的距离只能通过MODEL来进行传输。PLC的数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的PLC通过读取表中的数据来进行操作。如果表中的数据是一个一般设置的数据的话，那只是一般的数据传送，比如今天的油价上升了，我要把油价的价格传送到所有的输油机上，那就是数据的共享；而当表中的数据是一段控制PLC的指令程序，那就很有难度了，比如你要控制一台机器人来按你想象的动作工作，你会给它编制一

11、段程序并以数据的形式发送过去。信息输送的形式有单工位、半双工位和全双工位的分别。单工位的意义也就是说两者之间，一个只能发送，而一个只能接收，比如一个特务他只能接收上司的指示，而无法给上司回复；半双工位也就是两个能都能发送和接受数据，但不能同时发送和接受，比如你打电话时是不能接电话,对方也一样；而全双工位是两者之间都能发送和接受数据，并可同时发送和接受。像互联网就是典型的例子。信息输送的过程也有同步和异步之分同步的意义在于发送数据时数据线和时钟线是同步的，也就是数据信号和时钟信号同时由CPU进行发送，这需要彼此都要专门的时钟信号来进行传送和接送，并且是强制性的，这种方法的特点在于它的速度极快、但

12、相应占用CPU的工作时间也相对的要长、同时技术难度也非常的大。它的要求在于在一帧的数据传送中不能有一位的误差，不然的话整个数据将发生错误，这在硬件上是一个比较大的难度。在一些专用的设备中应用的越来越广泛，像专用的医疗设备、山西职业技术学院毕业论文7数字信号设备等，在比较单一数据的传输中，它的效果非常的好。而异步是应用范围最广泛的，这得益于它的技术难度相对要小、同时不需要配制专门的时钟信号、它的特点在于，它的数据是间隔性的，离散性的发送和接受，当CPU太忙的时候可以停顿性去工作，在硬件上也减少了难度，同时数据的丢失相对要少，我们可以通过数据的检测来观察我们发送的数据是否有错误，像奇偶法、累加法和

13、八位效验法等，都可以用来帮助我们检测发送的数据是否有错误发生，通过反馈来进行辨别。信息的传送口线有串口和并口之分通常的PLC是8位机，当然也有16位机。我们在发送数据的时候可以是一位一位的发送给对方，也可以8位8位的将数据发送到对方，一位和8位区别也就是我们所说的串口发送数据和并口发送数据。串口速度比较慢，但只要两条或者三条口线就能解决问题，并能借用电话线来进行远程控制。而并口的传送速度是极快的，它是串口的256倍，在短距离占有优势，由于是TTL电平，一般限于1米的范围，它并不适用于长距离的数据传送，这样成本太昂贵了。很多的情况下我们总喜欢采用串并转换芯片来进行传输，这种情况下不需要我们进行过

14、于复杂的寄存器设置了，而直接通过数据传送指令进行数据交流，但在通信中并不是一个十分可行的办法，因为在发送数据的时候对方的PLC必须一直等待你的数据输出，它不能去做其他的工作。当你在看书的时候，你听到有人敲门、你停下手上的事情、去打开门、并同敲门者对话、这个时候电话响了、你示意接个电话、在接完电话后、回过头来同敲门者继续对话、对话完毕后、你再继续看你的书，这种情况我们把它称为中断，它具有权威性，也具有优先性，PLC具备了这样的功能。它的特点在于我们在设备的操作过程中可能会遇到紧急的突发事件，我们要立刻的停下手上的工作，去处理更重要的事情，这种情况是我们经常所遇到的，PLC在去执行紧急的任务时，总

15、会先保存目前的状态，比如程序的地址，CPU的累加器数据等，就像我们去开门时要记下我们看的书在第几山西职业技术学院毕业论文8页了或者干脆作个记号，因为我们待会还要继续接着看后面的书。CPU总是按照我们的意愿去做应该做的事情，但你错误的给它一件事情，它也会同样的去做，这一点我们必须注意。中断并不是只有一个，有时会同时存在几个中断，中断具有优先的级别，他们会根据人的要求去执行更高级别的中断。这种中断中的中断也就形成了中断嵌套。当然中断的级别根据各种PLC内部CPU的资源有关，同时也跟堆栈的容量大小也有关系。中断的内容有很多种，比如外部中断、通信中的发送和接受中断、定时和计数的时钟中断、还有WDT复位

16、中断等，它们丰富了CPU在处理各种事务时响应种类。这样讲也许你并不能完全理解中断的内部结构和操作顺序，我们做一个小小的例子来说明每一个设备总是不会忘记有一个按钮，它也是在我们遇到紧急情况时使用的，那就是急停按钮。当我们遇到人身事故和意外情况时我们只要按下它，机器立即停止所有的操作，并等待处理完意外后再恢复操作。急停按钮连接PLC内部CPU的内部I/O接口上，当按钮给CPU一个外部触发信号时，CPU对I/O进行再次检测，当确认有外部触发信号时，CPU保护现场并将程序计数器自动转到相应的外部I/O中断程序中去，当外部中断程序处理完毕，程序计数器返回到主程序继续工作。有一点可以说明的是我们一般会把急

17、停按钮的外部中断升至最高级别，从而保证安全。当我们在工作完一个工件时，给PLC一个信号，将PLC的内部计数器加1来计算我们一天的工作量时，一个简单的计数器能解决问题，当然它们也能够在掉电的情况下保持数据，促使数据不丢失，这也是我们所渴望的。PLC还具有高级计数器的功能，当我们在接受一些高速的数据时，这里所说的高速是在在微秒级的数据，比如条码扫描机在不断的扫描数据，数据处理器DSP计算的高速信号等，我们就要采用到高级计数器来帮助我们进行计数。它在PLC执行程序时一旦发现高级计数器对应的中断，就会立即放下手上的工作。经过再次编程的梯形图山西职业技术学院毕业论文9程序说明我们在执行程序时高级计数器会

18、自动的执行对应的工作，从而将高级计数器的级别升至高一级别。你也许听过太多的这个词“死机”，大致的意思是CPU工作量过大，内部资源不足等情况造成程序无法运行。PLC也有类似的情况，在PLC内部有一个看门狗WDT，我们可以设置WDT一个程序运行的时间，当程序运行过程中出现程序跳转错误时或者程序繁忙时，程序的运行时间超过WDT的设置时间，CPU转而WDT复位状态。程序重新开始运行，但对中断不会进行破坏。PLC的发展已经从单一的模式进入了通信的网络时代，并同其它的工控网板和I/O卡板轻易的进行共享。组态软件可以将所有的这些硬件连接起来，通过更直观的动画图片来进行控制，并可以通过互联网在异地进行控制，像

19、神舟五号的发射就是采用这种办法来使飞船升空。更高层次的发展需要我们不断的努力来取得。PLC的出现已经足足影响了几代人，我们也从上一辈的经验中获取了更多的知识和教训，来不断的发展PLC技术，将它推向更高浪潮。12PLC的基本结构PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统。如图13所示图13山西职业技术学院毕业论文101中央处理单元（CPU）PLC的中央处理器与一般的计算机系统一样，是PLC的控制中枢，其性能决定了PLC的性能。它按PLC中程序赋予的功能有条不紊地进行工作。2存储器（RM/ROM）存储器是具有记忆功能的半导体电路，主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。PLC中使用的存储器由只读

20、存储器ROM、只读存储器ROM及可擦除只读存储器（EPROM）组成。存储器是衡量PLC性能的一个重要指标。3I/O接口输入接口一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及外部设备交换信息。它接受来自现场检测不见（如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关）以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进入机内）等各种状态控制信号，并存入输入映像寄存器。输入接口采用光电耦合电路将PLC与现场设备隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。输入接口电路通常有两类一类为直流输入型，另一类是交流输入型。输出接口模块是PLC与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控制对象。其作

21、用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号并输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。4I/O扩展接口小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的。为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等。I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。5通讯接口通讯接口用于PLC与编程器、计算机、变频器、触摸屏以及其他PLC等智能设备山西职业技术学院毕业论文11之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。6编程器编程器主要有两种。一种是PLC专用

22、编程器，有手持式和台式等。另一种是基于个人计算机系统的PLC编程器。7电源电源部件将交流电源转换成供PLC内部需要的直流电源。它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳压电源供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。山西职业技术学院毕业论文第二章水塔水位控制系统PLC硬件设计21水塔水位控制系统设计要求水塔水位控制装置如图21所示图21水塔水位控制装置图水塔水位的工作方式当水池液位低于下限液位开关S1，S1此时为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，定时器开始定时，当4S以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时，则系统发出报警，若系统正常，此时水池下限液位开关

23、S1为OFF,表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S2为ON，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限水位开关S3为ON，水泵开始工作，向水塔供水，当S3为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时，则水塔上限水位开关S4为ON，水泵停止。当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动。山西职业技术学院毕业论文1322外部接线与控制列表图22水塔水位控制电气接线图表21水塔水位模拟控制接线列表名称PLC端子说明灯MQ00模拟水塔提水水泵电动机运行动作灯YQ01模拟地面水池的进水阀门的开关动作开关S1I00模拟水池水位低限报警

24、信号开关S2I01模拟水池水位高限报警信号开关S3I02模拟水塔水位低限报警信号开关S4I03模拟水塔水位高限报警信号山西职业技术学院毕业论文1423I/O接口分配231列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表表231水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表输入信号输入变量名输出信号输出变量名X000启动开关Y000水阀M1X001停止开关Y001水泵M2X002水池下限位Y002水池下限指示灯A1X003水池上限位Y003水池水位报警指示灯A2X004水塔下限位Y004水池上限指示灯A3X005水塔上限位Y005水塔下限指示灯A4Y006水塔水位报警指示灯A5Y007水塔上限指示

25、灯A6232水塔水位控制系统的I/O设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有6个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有14个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配。山西职业技术学院毕业论文15第三章水塔水位控制系统PLC软件设计31程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求，控制流程如图31所示开始水池水位低于下限吗电磁阀打开4S后水池水位高于下限吗报警水池继续进水水塔水位低于下限吗水池水位高于上限电磁阀关闭水泵起动，给水塔供水水塔水位高于下限水塔水位高于上限水泵停止水池水位低于下限结束否是否是是否图31水塔水位控制系统的

26、PLC控制流程图这种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描从0000号存储地址所存放的山西职业技术学院毕业论文16第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始。32梯形图程序设计及工作过程分析梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器一接触器控制系统的人来说，易被接受。

27、继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。梯形图编程的一般规则有（1）梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形。梯形图所使用的元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。（2）梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且认为它只能由左向右单方向流层次的改变也只能自上而下。（3）梯形图

28、中的继电器实质上是变量存储器中的位触发器，相应某位触发器为“1态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“O态”。梯形图中继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。（4）梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。山西职业技术学院毕业论文17（5）继电器线圈在一个程序中不能重复使用而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。（6）PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序

29、执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。321工作过程设水塔、水池初始状态都为空着的，4个液位指示灯全灭。当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，水阀打开，开始往水池里进水；如果进水超过4秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警，水池报警灯A2

30、亮。若4秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯A1亮，此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作，向水塔供水；如果进水超过4秒，而水塔液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警，水塔报警灯A5亮。当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯A3亮，水阀就关闭。但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯A4亮，水泵继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，水塔上限指示灯A6亮。但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，

31、此时水池液位已经低于水池上限，水池上限指示灯A3灭。此次给水塔供水完成。山西职业技术学院毕业论文18322水塔水位控制系统梯形图水塔水位控制系统梯形图，如图322所示图322水塔水位控制系统梯形图1启停程序山西职业技术学院毕业论文19图1启停程序梯形图2水阀控制程序图2水阀控制程序梯形图3水池下限水位指示程序图3水池下限水位指示程序梯形图4水池水位报警程序图4水池水位报警程序梯形图5水池水位上限指示程序图5水池水位上限指示程序梯形图6水泵启停控制程序图6水泵启停控制程序梯形图山西职业技术学院毕业论文207水塔水位下限指示程序图7水塔水位下限指示程序梯形图8水塔水位报警程序图8水塔水位报警程序梯

32、形图9水塔水位上限指示程序图9水塔水位上限指示程序梯形图山西职业技术学院毕业论文第四章水塔水位控制系统的组态设计41组态软件概述“组态”的概念是伴随着集散型控制系（简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据

33、着非常特殊而且重要的地位。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HUMANMACHINEINTERFACE）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择

34、余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。山西职业技术学院毕业论文2242组态软件在我国的发展组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。究其原因，大致有以下几点（1）国内用户还缺乏对组态软件的认识，项目中没有组态软件的预算

35、，或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发，而不采用组态软件；（2）在很长时间里，国内用户的软件意识还不强，面对价格不菲的进口软件（早期的组态软件多为国外厂家开发），很少有用户愿意去购买正版。（3）当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高，组态软件提供了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据，这些需求并未完全形成。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，MANAGEMENTINFORMATIONS

36、YSTEM）和CIMS（计算机集成制造系统，COMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEM）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。43组态软件的功能特点和发展方向目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能比如，几乎所有运行于32位WINDOWS平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；山西职业技术学院毕业论文23都使用脚本语言提供二次开发的功能，

37、等等。但是，从技术上说，各种组态软件提供实现这些功能的方法却各不相同。从这些不同之处，以及PC技术发展的趋势，可以看出组态软件未来发展的方向。44建立WINCC组态画面441WINCC组态画面打开WINCC组态软件，新建单用户项目，然后进入图形编辑管理器，建立WINCC组态画面，如图41所示。图41442画面演示启动仿真，运行WINCC组态画面。点击“启动按钮”，“水阀”动作，如图42所示和图43所示山西职业技术学院毕业论文24图431启动初始WINCC画面图432启动初始仿真画面4秒后，若“水池低水位指示”信号未输入，则“水池低水位”报警灯报警，如图44和45所示山西职业技术学院毕业论文25

38、图44水池报警WINCC画面图45水池报警仿真画面若“水池低水位”信号输入，则报警不启动，启动“水泵”，如图46和47所示山西职业技术学院毕业论文26图46水泵启动WINCC画面图47水泵启动仿真画面4秒后，若“水塔低水位指示”信号未输入，则“水塔低水位”报警灯报警，如图48和49所示山西职业技术学院毕业论文27图48水塔报警WINCC画面图49水塔报警仿真画面若“水塔低水位”信号输入，则报警不启动，如图410和411所示山西职业技术学院毕业论文28图410水塔低水位WINCC画面图411水塔报警仿真画面若“水塔高水位指示”信号输入，则关闭水泵，如图412和413所示山西职业技术学院毕业论文2

39、9图412水塔高水位WINCC画面图413水塔高水位仿真画面一段时间后，若“水池高水位指示”信号输入，则关闭水阀，如图414和415所示图414水池高水位WINCC画面图415水池高水位仿真画面至此，这次基于PLC控制系统的水塔水位控制任务圆满完成。山西职业技术学院毕业论文30结束语本设计针对小区的生活供水要求，设计了一套由PLC、液位控制阀、水泵、计算机、通信模块等主要设备构成的水塔水位PLC控制系统，克服了传统供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，可实现高效节能、自动可靠、维护简单、管理方便的稳定供水。课题存在问题与展望L由于时间关系，供水监控系统的设计不够完善，例如没

40、有具体写出上位机监控软件程序以及对具体的监控界面的设计和数据处理。2现有设计研究实现了供水系统的工况控制、调节和设备状态监控功能，将来还可以通过对更多现场数据的采集与传输，如电压、电流、功率、水位、PID算法、水流量等，通过开发上位机的数据管理系统，实现具有综合功能的供水自动化控制与管理系统，提高后勤管理能力。以上这部分工作有待在以后的学习与工作中进一步完成。山西职业技术学院毕业论文参考文献1宫淑贞，徐世许可编程控制器原理及应用人民邮电出版社20092吴忠智，吴加林变频器应用手册机械工业出版社20003陈伯时，陈敏逊交流调速系统机械工业出版社19984胡学林可编程控制器教程电子工业出版社20045孙增析，张再兴智能控制理论与技术清华大学出版社19976周万珍PLC分析与设计应用电子工业出版社20067姜兴忠，戴恒阳变频恒压控水系统的机理分析电气传动自动化20048袁任光可编程序控制器选用手册机械工业出版社20039滕俊沛基于PLC变频调速恒压供水系统的设计2007310李关飞变频器在恒压供水控制系统中的应用20077刘美俊通用变频器应用技术M福州福建科学技术出版社，20018王廷才，王伟变频器原理及应用M北京机械工业出版社，20059张燕宾SPWM变频调速应用技术M第三版北京机械工业出版社，200510张占松，杨宜民，许立梓现代电工手册M广州广东科技出版社，2002