西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)PLC
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西门子S7-200系列PLC控制水塔水位
文本预览
沈阳大学科技工程学院
一、水塔水位
1、系统描述及控制要求
1.1 国内外发展现状调查
1.1.1 PLC及西门子 S7-200系列PLC介绍
20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使
可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特
征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相
结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，
可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC）。
20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术
已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、
更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代
工业中的地位。
20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世
界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已
步入成熟阶段。
20世纪80年代至 90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长
率一直保持为30~40%。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，可编程逻辑控制器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。
20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需
要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生
产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备
的配套更加容易。
西门子 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中
的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或
相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200系列具有极高的性能/价格比。
西门子 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围
可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，
覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机
械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机
械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
- 1 -沈阳大学科技工程学院
1.1.2 水塔水位基本介绍
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式
存在控制精度低、能耗大的缺点。在水资源日益匮乏的今天，节约用水、提高
水资源的利用率就显得十分必要。传统的水塔水位控制位粗放式的，基本没有
水泵的合理控制，且多数为人力控制，工作强度大、危险。所以除了浪费电能
外，还造成了人员的浪费。采用新型 PLC 控制水位的方式与过去的旧式控制相
比在运行的经济性、可靠性、稳定性等方面有显著优势，特别是在提倡低碳的
当下，有着优良的节能效果，且由于 PLC 强大的扩展性可以适应今后城市供水
建设的发展需要。
1.2 系统描述
随着科学技术的的不断提高，社会经济的不断发展，人们对控制系统的灵敏度、
节能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工厂供水又是一件极为重要的工作，
传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求，所以新的方式是适应时代要
求的。以下便是PLC 控制水塔水位的基本描述：
设水塔、水池初始状态都为空着的，当执行程序时，扫描到水池为液位低于水
池下限液位时，电磁阀 Y打开，开始往水池离境税，如果进水超过 8 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。若 8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，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 M开
始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，电磁阀就关闭，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，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，但刚刚给水塔供水的时
候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，此次给水塔供
水完成。
1.3 控制要求
1.3.1 控制要求描述
1、保持水池的水位在 S4~S3之间，当水池水位低于下限液位开关 S4，此时 S4
为 ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当 4S 以后，若水池水位没有超过水池下
限液位开关 S4 时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关 S4
为OFF，表示水位高于下限水位。当页面高于上限水位 S3时，则 S3 为ON，电磁阀
关闭。
2、保持水塔的水位在 S2~S1之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关 S2 时，
则水塔下限液位开关 S2为ON，则驱动电机 M开始工作，向水塔供水。当 S2为OFF
- 2 -沈阳大学科技工程学院
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开关 S1 时，
则S1为ON，电机 M停止抽水。
3、当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机 M
不能启动。
1.3.2水塔水位示意图：
图 1-1
1.3.3 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图如下：
- 3 -沈阳大学科技工程学院
启动
否
水池低于下
限？
是
电磁阀Y打开
报警
是
8s后水池水位
水泵停止，Y闪烁
高于下限？
是
水池继续进水
水塔水位低于
下限？
是
水池水位高于上限 水泵启动，给水
否
水塔水位高于下限
电磁关闭
水塔水位高于上限 水池水位低于下限
水泵停止
结束
一、水塔水位
1、系统描述及控制要求
1.1 国内外发展现状调查
1.1.1 PLC及西门子 S7-200系列PLC介绍
20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使
可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特
征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相
结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，
可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC）。
20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术
已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、
更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代
工业中的地位。
20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世
界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已
步入成熟阶段。
20世纪80年代至 90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长
率一直保持为30~40%。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，可编程逻辑控制器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。
20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需
要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生
产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备
的配套更加容易。
西门子 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中
的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或
相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200系列具有极高的性能/价格比。
西门子 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围
可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，
覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机
械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机
械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
- 1 -沈阳大学科技工程学院
1.1.2 水塔水位基本介绍
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式
存在控制精度低、能耗大的缺点。在水资源日益匮乏的今天，节约用水、提高
水资源的利用率就显得十分必要。传统的水塔水位控制位粗放式的，基本没有
水泵的合理控制，且多数为人力控制，工作强度大、危险。所以除了浪费电能
外，还造成了人员的浪费。采用新型 PLC 控制水位的方式与过去的旧式控制相
比在运行的经济性、可靠性、稳定性等方面有显著优势，特别是在提倡低碳的
当下，有着优良的节能效果，且由于 PLC 强大的扩展性可以适应今后城市供水
建设的发展需要。
1.2 系统描述
随着科学技术的的不断提高，社会经济的不断发展，人们对控制系统的灵敏度、
节能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工厂供水又是一件极为重要的工作，
传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求，所以新的方式是适应时代要
求的。以下便是PLC 控制水塔水位的基本描述：
设水塔、水池初始状态都为空着的，当执行程序时，扫描到水池为液位低于水
池下限液位时，电磁阀 Y打开，开始往水池离境税，如果进水超过 8 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。若 8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，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 M开
始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，电磁阀就关闭，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，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，但刚刚给水塔供水的时
候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，此次给水塔供
水完成。
1.3 控制要求
1.3.1 控制要求描述
1、保持水池的水位在 S4~S3之间，当水池水位低于下限液位开关 S4，此时 S4
为 ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当 4S 以后，若水池水位没有超过水池下
限液位开关 S4 时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关 S4
为OFF，表示水位高于下限水位。当页面高于上限水位 S3时，则 S3 为ON，电磁阀
关闭。
2、保持水塔的水位在 S2~S1之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关 S2 时，
则水塔下限液位开关 S2为ON，则驱动电机 M开始工作，向水塔供水。当 S2为OFF
- 2 -沈阳大学科技工程学院
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开关 S1 时，
则S1为ON，电机 M停止抽水。
3、当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机 M
不能启动。
1.3.2水塔水位示意图：
图 1-1
1.3.3 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图如下：
- 3 -沈阳大学科技工程学院
启动
否
水池低于下
限？
是
电磁阀Y打开
报警
是
8s后水池水位
水泵停止，Y闪烁
高于下限？
是
水池继续进水
水塔水位低于
下限？
是
水池水位高于上限 水泵启动，给水
否
水塔水位高于下限
电磁关闭
水塔水位高于上限 水池水位低于下限
水泵停止
结束
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