西安石油大学本科毕业设计（论文） 目 基于s7-200的液位控制系统：系统设计及PLC控制程序 学生姓名 学号 专业班级 设计（论文）内容及其基本要求 1.储罐直径：40cm，储罐高：60cm，储罐介质：水，管道直径：16mm，驱动泵型号：16CQ-SP，输入流量0-30升/min。 2.学习研究液位控制系统的基本原理和应用。 3.选择合适的液位传感器，实现液位自动监测和报警功能。检测精度0.1级。 4.选择合适的电磁执行器，应用s7-200PLC设计液位闭环系统，采用二位式控制方法实现多液位的控制。 5.研究s7-200模拟量输入方法和二位式控制方法，完成相应的硬件选型和软件编程工作。 6.完成相关资料检索和开题报告。 7.完成论文的写作和15000字符以上的英文材料 设计（论文）起止时间 2015年2月24日至2015年6月13日 设计（论文）地点 自动化教研室 指 导 教 师 签 名 年 月 日 系（教研室）主任签名 年 月 日 学 生 签 名 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 基于s7-200的液位控制系统：系统设计及PLC控制程序 摘 要：可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是近几十年发展起来的一种新型的、非常有用的工业控制装置，作为工业自动控制的核心控制部分，使系统的控制精度更高、反应速度更快、系统稳定性更强。在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中得到了广泛的应用，已成为当代工业自动化的主要控制装置之一。 本设计以可编程控制器（PLC）为核心，把智能传感器检测、电磁阀和PLC控制相结合，提出了一种基于PLC的液位控制系统的设计。系统运用液位传感器实时检测水箱液位的变化；并且由PLC处理，并控制电磁阀来实现对液位的控制，触屏显示器与PLC相联，可以通过触屏显示器改变液位阈值。这种液位控制系统具有控制灵活，精度高，易于操作的特点。 关键词：PLC；液位；自动控制；传感器 Design of Liquid Level Control System Based on S7-200： The design of the system and The control program of PLC Abstract：PLC (Programmable Controller, PLC) questions developed in recent years is a new, very useful industrial control device, as the core of industrial automatic control system control section, the higher control precision, reaction faster and better stability of the system. In all kinds of mechanical equipment and production process of automatic control system has been widely used in industrial automation, has become the main control contemporary one of the devices. The design with the programmable controller (PLC) as the core, the intelligent sensor, solenoid valve and PLC control, this paper puts forward a design scheme of control system based on PLC. System uses liquid level sensor to check the real-time changes of liquid level of water tank; and the PLC control the liquid level through controlling solenoid valve.The touch screen display is connected with PLC, through changing the touch screen display level threshold is set. The control system of liquid level has the characteristics of flexible control, high accuracy, easy operation. Key Words: PLC; Level; Automatic control; sensor 目 录 11 绪论 11.1 课题的背景及意义 11.2.1 PLC的产生，定义 21.1.2 PLC的发展现状 21.2.3 PLC的功能、特点 31.3 本课题设计内容 52 西门子S7-200系列PLC 52.1 S7-200 PLC系统的基本组成 62.2 STEP 7-Micro/WIN简介 82.3 S7-200 PLC CUP和输入模块选择 93 液位控制的基本原理和应用 93.1 液位控制的基本原理 93.2 液位控制的应用 114 控制系统中的硬件选择 114.1 液位传感器的选型 114.1.1 液位传感器的选型考虑因素 114.1.2 CFBPY投入式液位器 144.2 电磁阀的选型考虑因素 144.2.1 电磁阀的选型依据 154.2.2 电磁阀的选型原则 174.2.3 ZCZ DN15 电磁闸阀 194.3 工控机简介 214.4 仪表电源箱 235 控制方案设计 235.1二位式控制方法 255.2 S-7200模拟量输入方法 255.2.1 EM235模拟量输入模块 295.2.2 传感器与模拟量输入模块的连接 295.2.3 模拟量输入的A/D转换 315.3 系统设计方案 325.4 软件编程 325.4.1 程序设计 335.4.2 STEP7—Micro/WIN4.0编程软件项目的创建 355.4.3 梯形图编程 386 模拟仿真 386.1 S7-200 SIM 2.0 396.2 本设计的仿真 417 监控主机部分简介 42总结 43参考文献 44致 谢 1 绪论 1.1 课题的背景及意义 为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。 液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。它使在控制中更加的安全，节约了更多的劳动力，更多的时间。 在我国随着社会的发展，很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛。不管是化工、能源、水利、石油还是生活用水供应、饮料食品加工。各行各业中液位控制都有着广泛且重要的应用。 本设计是对现代液位控制系统的一种模拟，它可以应用到许多液位控制当中，如：工业现场液位测量与控制、油罐液位测量、化工过程液位控制、制药罐液位控制、食品饮料液罐控制、大坝水位监控、饮用水和污水处理等。尤其是对一些有毒液体的控制更能突显自动控制的重要性。节省了人力、保证了安全。具有很大的使用和推广价值。 1.2 PLC的产生，定义和现状 1.2.1 PLC的产生，定义 一、可编程控制器的产生 20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件后，立即引起了开发热潮。 二、可编程控制器的定义 国际工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁布了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等面向用户的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 1.1.2 PLC的发展现状 20世纪70年代中末期，可编程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，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是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。 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，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。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。 1.2.3 PLC的功能、特点 PLC是面向用户专为在工作环境下应用而设计的专用计算机。它具有以下几个显著特点。 （1）可靠性高，抗干扰能力强 PLC是专为工业控制而设计的，要能适应这样一个具有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的工业环境中，那么，在PLC硬件设计方面，首先应对器件严格筛选和优化，而且在电路结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出（I/O）电路中采用了光电隔离，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能；各个I/O端口除采用了常规模拟滤波以外，还加上数字滤波；内容采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了合理的电路程序，对模块可进行在线插拔，调试时不会影响各机的正常运行，其平均无故障运行时间在3000~5000h以上。 （2）编程简单、直观 PLC是面向现场，考虑到大多数电气技术人员熟悉继电器控制线路的特点，在PLC的设计上，没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器原理图类似，形象直观，易学易懂。电气工程师和具有一定知识的电工工艺人员都可以在很短的时间内学会。PLC继承了计算机控制技术和传统的继电器控制技术的优点，使用起来灵活方便。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart）,使编程更简单方便。 （3）控制功能强 PLC除具有基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配上特殊的功能模块还可实现位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能。 PLC可连接成为功能很强的网络系统，低速网络的传输距离达500~2500m，高速网络的传输距离为500~1000m,网上结点可达1024个，并且高速网络和低速网络可以级连，兼容性好。 （4）易于安装，便于维护 PLC安装简单，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间是一半地方。在从继电器控制系统改造到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使之能安装在继电器箱附近并将连线接向已有接线端，而且改换很方便，只要将PLC的输入/输出端子连向已有的接线端子排即可。 在大型PLC系统的安装中，远程输入/输出站安置在最优地点，远程I/O站通过同轴电缆和双扭线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，远程子系统也意味着系统不同部分可在到达安装现场地前由PLC工程商预先连好线，这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。 从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有的器件都是模块化的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。 总之，在工业应用中使用PLC的优点是显而易见的。通过PLPC的使用，使用户获得高性能、高可靠性带来的高质量和低成本 1.3 本课题设计内容 本课题将在以下几方面对液位系统进行研究和论证： 控制系统可以根据生产的需要对液位进行来设定，当液位低于设定限位时自动关闭电磁阀提高液位，当液位高于限定值时打开电磁阀降低液位。操作人员可以通过触摸屏进行液位设定，控制监控等操作。 2 西门子S7-200系列PLC 2.1 S7-200 PLC系统的基本组成 S7-200 PLC由基本单元（S7-200 CPU 模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器、STEP 7-Micro/WINCC编程软件及通信电缆等组成。 基本单元 S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用.基本单元（S7-200 CPU模块）也成为主机。由中央处理单元（CPU）、电源及数字量输入/输出单元责成。这些都被紧凑地安装在一个独立的装置中，基本单元可以构成一个独立的控制系统。 扩展单元 S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数. 编程器 PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。 简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。 STEP 7-Micro/WINCC编程软件 STEP 7编程软件是基于windows的应用软件，用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WINCC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。 该软件功能强大，界面友好，有联机帮助功能，主要为用户开发PLC应用程序使用；同时也可实时监控用户程序的执行状态，是SIMATIC S7-200用户不可缺少的开发工具。 本次设计中PLC系统的选择 由于CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点，完全能满足控制要求。此PLC可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。根据上述分析，参照西门子S7-200产品目录，选用主机为CPU226 PLC一台、另加上一台模拟量扩展模块EM235。 2.2 STEP 7-Micro/WIN简介 STEP 7-Micro/WIN是S7-200系列PLC的编程软件，运行在32位Windows操作系统下（Windows95以后的微软视窗操作系统）。它功能强大，为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。它是西门子S7-200用户悄可缺少的开发工具。除此之外，要对S7-200进行实际的编程和调试，必须在运行编程软件的计算机和S7-200CPU间配备下列设备中的一种： （1） 一条PC/PPI电缆或PPI多主站电缆，其价格便宜，用得最多。 （2） 一块插在个人计算机中的通信处理器（CP）卡和MPI（多点接口）电缆。 STEP7-Micro/WIN32的基本功能是协助用户开发应用软件。在STEP7-Micro/WIN32环境下可创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序，实现用户所编辑程序的管理。该软件还具有语法检查功能，可在编程中检查用户程序的语法错误。利用该软件的监控功能还能实现用户程序的调试及监控。 1. 软件的基本功能 STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的SIMATIC S7-200 PLC编程软件，简单、易学，能够解决复杂的自动化任务。适用于所有SIMATIC S7-200PLC机型的软件编程。支持梯形图（LAD）、指令表（STL）和功能块图（FBD）等3种编程语言，可以在三者之间随时切换。 STEP 7-Micro/WIN提供软件工具帮助用户调试和测试程序。这些特征包括：监视S7-200正在执行的用户程序状态；为S7-200指定运行程序的扫描次数；强制变量值等。 指令向导功能包括：PID自整定界面；PLC内置脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）指令向导；数据记录向导；配方向导。 除此之外，该软件还具有运动控制、PID自整定等其他功能。 2. 项目及其组件 STEP 7-Micro/WIN把每个实际的S7-200系统的用户程序、系统设置等保存在一个项目（Project）文件中，扩展名为.mwp 。打开一个.mwp文件就打开了相应的工程项目。如图1所示的是V4.0版编程软件的主界面，其中的“项目”中包括下列基本组件： 程序块 程序块有可执行文件的代码和注释组成，可执行的代码由主程序（OB1）、可选的子程序和中断程序组成。代码被编译并下载到PLC，注释被忽略。 数据块 显示数据块的内容。由数据（变量存储器的初始值）和注释组成。数据被编译并下载到PLC，注释被忽略。用户可以在该窗口设置和修改变量存储区各个类型存储区的变量值。 系统块 系统块用来设置系统的参数，例如密码、STOP模式时PLC的输出状态（输出表）等，以适应具体应用。系统块需经编译和下载到CPU内才起作用。 符号表 符号表允许程序员用符号来代替存储器的地址，符号地址便于记忆，使程序更容易理解。程序编译后下载到PLC时，所有的符号地址被转换为绝对地址，符号表中国信息不会下载到PLC。 状态表 状态表用来观察程序执行时指定的变量的状态，状态表并不下载到PLC，仅仅是监控用户程序运行情况的一种工具 交叉引用表 交叉引用表提供3个方面的参考信息：交叉引用信息、字节使用情况信息和位使用情况信息。交叉引用表不下载到PLC，程序编译成功后才能看到交叉引用表的内容。使用编程软件主界面中浏览条上的“检视”按钮，可以查看项目的各个组件，并且在它们之间切换。 2.3 S7-200 PLC CUP和输入模块选择 1、PLC选型 1) CPU 选择的型号是西门子的CPU-226，它是200系列中一款高档次 的CPU，其主要应用于具有较高要求的控制系统中。和其它型号的CPU相比，其具有更多的I/O点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和更强的内部集成的特殊功能。主要特性如下：  · 可携带7个模块  · 集成24个输入、16个输入共40个数字量I/O点，最大可扩展至 248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点  · 13K字节的程序和数据存储空间  · 6个独立的30KHz的高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲 输出，并具有PID控制器  · 2个RS485通讯/编程接口，具有PPI通信协议、MPI通讯协议 和自由方式通讯能力  · I/O端子排可很容易的整体拆卸 2) 模拟输入模块采用EM 235，其输入信号可选择4~20mA信号，本实验即要求输入量为该数，满足要求，因此选用该型号。 3 液位控制的基本原理和应用 3.1 液位控制的基本原理 本课题设计要求为水罐的液位闭环系统，本控制系统主体由S7-200 PLC、水泵、液位传感器、水罐和电磁阀组成，电磁阀用于控制水罐出水口的流量；液位传感器用于检测水箱液位；控制器的输出用于控制电动调节阀的开度，液位控制过程如图3-1所示 由图可知，此设计的控制原理和系统特性：在上位机显示屏设定液位，并设定高低限报警水位，水罐由水泵上水，编写PLC程序，比较当前水位与设定水位，确定电磁阀的开闭。 3.2 液位控制的应用 液位控制被测介质主要为为水、油、酸、碱、工业污水等导电及非导电液体。液位控制广泛应用于石油、化工、电站、冶金、轻工、制药、造纸、食品及自来水厂和污水处理等领域的自动控制系统中，主要对多种敞口和密闭容器及地下水池、水槽内介质进行测量和远程控制，并可在中央控制室或仪表控制台上进行监控、显示、报警。 例如水塔的水位控制。在我国，传统的水塔供水系统是非常的普遍，应用比较广泛，但是缺点就是能耗大、控制精度低。但是，基于自控原理的水位控制器，会依据不断变化的用水量进行自行的调节，不仅可以满足用户用水的需求，和能够提高用户用水的质量。液位控制系统有很多的优点，结构简单，成本低，安装方便，灵敏性好，节约能源等。应用液位控制系统即可轻松实现水塔水位的控制。 在以前往往是人员低水箱进行操作，但是这样的话无法对水位进行时刻监视，就无法对水位进行控制，这是非常大的缺点。因此，液位控制的发展对水位控制的重要性不言而喻，液位控制系统解决了这个难题，可以对水位进行监视和控制，最大限度的避免发生意外，提高了生产效率，节省了资源。 除此之外，在工业作业流程的日渐完善的情况下，液位控制系统在工业设备上的应用也非常的广泛，在当今的造船、发电机设备、水处理、电工造纸、印刷、等方面都得到了广泛的应用，获得了广大用户的一致好评。 4 控制系统中的硬件选择 4.1 液位传感器的选型 4.1.1 液位传感器的选型考虑因素 液位变送器是一种常用的测量仪器，应用的范围是很广泛的，在很多的领域当中都有一定的应用。液位变送器在选型的时候也是有一定的标准的，用户可以根据标准来选型。 1、测量对象，如被测介质的物理和化学性质，以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等； 　　 2、测量和控制要求，如测量范围、测量（或控制）精确度、显示方式、现场指示、远距离指示、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。 　　 3、液位变送器在生产的时候有很多的于行业规范和标准的要求，需要进行特殊环境的工艺处理，既要求量程小、精度高，又要求耐高温、耐腐蚀及高过载承受能力的液位变送器。所以在液位计选型的时候一定明确业危机的适用范围。 4.1.2 CFBPY投入式液位器 1、概述 CFBPY投入式液位传感器，将扩散硅充油芯体封装在不锈钢壳体内，前端防护帽起保护传感器膜片的作用， 也能使液体流畅地接触到膜片，防水导线与外壳密封连接，通气管在电缆内与外界相连，内部结构防结露设计。CFBPY型内置微型信号处理电路，可进行远程传输，具有良好的稳定性和可靠性。 CFBPY投入式液位传感器广泛应用于水利、环保、工业过程控制、石油、化工、医药等领域的液位测量控制。 2、 特点 · 坚固密封 · 高可靠，高精度 · 多种封装类型可选择 · 防结露、防雷击设计 · 抗干扰强，长期稳定性好 · 质保期：12个月 3、 性能参数 · 电源电压：典型24VDC · 外壳材质：316不锈钢 · 测量范围：0-0.1M—200M水柱 · 综合精度：±0.5%FS(典型) · 输出信号：二线制4-20MA 1-5V 红黑两根线 · 介质温度：-40-150℃ · 环境温度：-40-85℃ · 存贮温度：-55-125℃ · 零点温度漂移：±0.03%FS/℃ · 灵敏度：2.0mV/V · 过载压力：150%FS · 长期稳定性：<0.2%FS/年 4、 电气接线图 电气接线图（图4-1） 5、现场连接图 现场连接图（图4-2） 6、零位和调满度 拧下接线盒端盖，即可看到线路板上调零电位器W0及满度电位器W1。外接标准电流表（0.2级以上）即可调整，步骤如下： 1　 在液位为零时,调W0电位器,使标准电流表指示为4.00mA ; 2　 加满量程液位,调W1电位器,使电流表指示为20.00mA ; 3　 反复第1.2步骤两三次,直至符合要求。 7、注意事项 1)安装时应根据产品连接方式和螺纹类型,查对现场接口是否与产品接口一致。若为螺纹接口,应慢速拧紧,注意密封,不能把转矩直接加到变送器壳体上,只能加在压力接口的六方上。 2)接线应严格按照我公司使用说明要求进行。 3)本产品系精密的换能仪表,禁止随意拆卸、碰撞、跌落、用力甩打或用尖锐器具捅引压孔。 4)变送器通电后即可工作,但预热30分钟后输出稳定。 5)使用中若发现异常,应关掉电源,停止使用,进行检查,或直接向我公司技术部门联系。 6)运输、储存时应恢复原包装,存放在阴凉,干燥,通风的库房内。 7)质量保证期12个月。 4.2 电磁阀的选型考虑因素 电磁阀选型首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场工况（即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择）。 4.2.1 电磁阀的选型依据 1、根据管道参数选择电磁阀的：通径规格（即DN）、接口方式 （1）按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径（DN）尺寸； （2）接口方式，一般>DN50要选择法兰接口，≤DN50则可根据用户需要自由选择。 2、根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组 （1）腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀； （2）高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的； （3）流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25时一定要区分开来； （4）流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。 3、根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种 （1）公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定； （2）工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。 4、电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。 5、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电 （1）当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多于关闭的时间应选用常开型； （2）要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型； （3）但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。 6、根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水。 4.2.2 电磁阀的选型原则 1、安全性： ①腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介 质必须选用隔离膜片式。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。 ②爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。 ③电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。 2、适用性： （1）介质特性 ①质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀； ②介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命； ③介质粘度，通常在50cSt以下。若超过此值，通径大于15mm时，用多功能电磁阀；通径小于15mm时，用高粘度电磁阀。 ④介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时，可选用直动膜片式电磁阀； ⑤介质若是定向流通，且不允许倒流，需用双向流通； ⑥介质温度应选在电磁阀允许范围之内。 （2）管道参数 ①根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号； ②根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径； ③工作压差：最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。 （3）环境条件 ①环境的最高和最低温度应选在允许范围之内； ②环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀； ③环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀； ④在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀型； ⑤环境空间若受限制，需选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。 （4）电源条件 ①根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便； ②电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V； ③电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许±%10左右，如若超差，须采取稳压措施； ④应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。 （5）控制精度 ①普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时需选用多位电磁阀； ②动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间； ③泄漏量：样本上给出的泄漏量数值为常用经济等级。 3、可靠性： （1）工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。 （2）工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。 （3）工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。 （4）动作可靠性：严格地来说此项试验尚未正式列入中国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等 ，切不可掉以轻心。特别重要的，还应采取两只连用双保险。 4、经济性： 它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的经济。 经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。 更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜错选而造成损害群是巨大的。 总之，电磁阀选型首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场工况。 4.2.3 ZCZ DN15 电磁闸阀 本次设计要求二位控制。因此选用电磁闸阀。由于本设计所用电磁阀资料为图片格式。因此在资料介绍中，部分资料截图并辅以文字说明。 1、 电磁阀外形 ZCZ DN15电磁阀外形（图4-3） 2、此系列电磁阀型号表示方法 型号表示（图4-4） 3、 技术参数 技术参数表（表4-1） 公称通径 DN10,15mm 连接方式 内螺纹 工作原理 电动闸板式 阀体材质 不锈钢 密封材质（可选） 丁晴橡胶NBR、氯橡胶FKM、聚四氯乙烯PTFE 适用介质 液体、气体，蒸汽、油类以及略带颗粒物的液体气体 介质温度 W1 -20℃~80℃ W2 -20℃~130℃ W3 -20℃~220℃ 环境温度 标准型：-20℃~60℃ 安装方式 水平安装 线圈垂直向上（其他方式请咨询） 防护登记 铁壳型：IP54 塑封型：IP65 浇封防爆型：IP65 隔爆型：IP54 · 备注：其它特殊阀体、密封材质或特殊连接方式、温度亦可根据客户要求涉及选型制造。 4、电源参数 电源参数表（表4-2） 电源参数 AC：220V 110V 50/60HZ DC：24V 12V 额定功率 1638 AC18VA DC11W 1642 AC20VA DC28W 1871 AC32VA DC20W 2285 AC64VA DC30W 电压偏差 ±10% 电气连接 普通型：标准接线盒 防爆型：M14×1.5内螺纹，G1/或NPT内螺纹，内置接线盒 5、 产品功能选型 产品功能选型（表4-3） 符号 功能名称 功能内容 略 常闭 通电阀开、断电阀闭 K 常开 通电阀关、断电阀闭 备注 防爆合格证编号 GYB12.1474X 生产许可证编号 XK06-014-01624 6、 产品外形尺寸 产品外形尺寸（图4-5） 7、 外形结构 外形结构（图4-6） 4.3 工控机简介 工控机（Industrial Personal Computer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。 早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，而在工控机中异军突起，后来居上，应用日趋广泛。 工控机定义 工控机即工业控制计算机，但现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。 技术特点： 1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。 2、采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。 3、机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。 4、配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。 5、电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。 6、具有自诊断功能。 7、可视需要选配I/O模板。 8、设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。 9、开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。 10、可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。 11、可采用无源母板（底板），方便系统升级。 主要结构： 1、全钢机箱：IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。 2、无源底板：无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡，包括CPU卡、显示卡、控制卡、I/O卡等。 3、工业电源：为AT开关电源，平均无故障运行时间达到250，000小时。 4、CPU卡：IPC的CPU卡有多种，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根据处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板，用户可视自己的需要任意选配。其主要特点是：工作温度0-60℃；装有“看门狗”计时器；低功耗，最大时为5V/2.5A。 5、其他配件：IPC的其他配件基本上都与PC机兼容，主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。国内生产工控机的厂家有研祥、华北工控、研华、爱雷丝等。国外的工控机西门子的很出名。工控机箱标准长度为19英寸，高度为4U。 6、适用领域：目前，IPC已被广泛应用于工业及人们生活的方方面面。例如：控制现场、路桥收费、医疗、环保、通讯、智能交通、监控、语音、排队机、POS、数控机床、加油机、金融、石化、物探、野外便携、环保、军工、电力、铁路、高速公路、航天、地铁等等。 工控机特点 工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点： 1） 机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。 2） 机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 3） 机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。 4） 要求具有连续长时间工作能力。 5) 一般采用便于安装的标准机箱（4U标准机箱较为常见） 注：除了以上的特点外，其余基本相同。另外，由于以上的专业特点，同层次的工控机在价格上要比普通计算机偏贵，但一般不会相差太多。 目前工控机的劣势 尽管工控机与普通的商用计算机机相比，具有得天独厚的优势，但其劣势也是非常明显的--数据处理能力差，具体如下： 1) 配置硬盘容量小； 2) 数据安全性低； 3) 存储选择性小。 4）价格较高 工控机箱分类： （1） 高度一般分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U（178MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一个1U的高度是44MM，其他高度依次类推； （2） 长度：国际标准的长度有两种450MM与505MM，根据客户的具体要求还可以扩分其他长度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸机箱占市场需求的90%以上；加长型机箱的作用主要是有以下3个：一个是安装双CPU至强12” * 13”的主板，必须要 520MM的长度才能安装这样的大板；另外一个是安装工业CPU长卡或者是300MM长的视频卡等需要足够的扩展空间；最后一个是散热空间的考虑，由于有些监控用户需要安装多路视频卡与多个硬盘，比如64路，128路等，10个硬盘就需要很好的散热效果； （3） 卧式与壁挂式 壁挂式：此外，由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求，因此针对此种客户需求，推出了壁挂式的机箱。例如某品牌的IPC－6606/6608壁挂机箱系列。这类机箱由于体积小，并且应用环境在某设备内部，因此设计理念也重在散热和扩展性能上。 4.4 仪表电源箱 DFY仪表电源箱系列主要用于以仪表构成的系统或其它以24V DC电源为供电方式的系统中，是一种连续工作的直流稳压电源装置。 仪表电源箱性能参数： 输入电压： 220VAC ± 15% 50HZ 输出电压： 24V ± 0.5VDC 输出直流电流： 1~20A 直流输出电压稳定度： 当输入交流电压在 220V ± 15% 范围内变化时≤± 1% ； 当负载电流在 10~90% 范围内变化时： 在输出端不接隔离二极管时≤± 1% ； 在输出端接隔离二极管时≤± 3% 纹波电压有效值≤ 150mV 保护功能：具有过流、短路保护功能； 10A 以上电源设置 有过热保护功能。还可根据用户要求，设置输 出过压、欠压保护。 工作条件：环境温度 0~50 0 C ；相对湿度≤ 85% 外形尺寸：架装式(宽×高×长) 140 × 175 × 380mm 选用此型号仪表电源，可给液位传感器和电磁阀提供稳点电压电流。 产品如图 5 控制方案设计 5.1二位式控制方法 目前使用的控制系统中最简单的控制规律就是位式控制，说到位式控制，可以说几乎所有的人都使用过，如家中开关电灯、开关水龙头(尤其是快开、快关水龙头更形象)就是个位式控制的过程，其基本思想和生产过程中使用的位式控制是一样的，即位式控制就是决定一个被控变量的给定值，然后根据实际值与给定值的偏差符号，来决定操作变量两种状态选取的工作过程。简单说位式控制的控制动作就是“开”和“关”两种状态的交替。所以又称其为开关控制。 位式控制是一种非线性控制方法，理想情况的控制量是矩形波。位式控制分二位式和三位式。二位式控制只有高位和低位状态，即控制输出只有100%输出和0输出两种状态.当测量值（被控量）小于设定值时，继电器开关闭合，控制输出为100%，即控制量OP处于高位状态；当测量值大于设定值时，继电器开关断开，控制输出为零，即控制量OP处于低位状态。 二位控制是位式控制规律中最简单的一种。本实验的被控对象是水罐，被控制量是水罐液位，由于二位控制实质上是一个典型的非线性控制。执行器只有“开”或“关”两种极限输出状态，因此我们选择使用合适的电磁阀（只有开、关两种状态）控制，我们选用电磁阀工作，模拟过程：我们可以使电磁阀处于两种状态，一是电磁阀开度是0％（即“关”），二是电磁阀开度是100％（即“开”）。 该系统的工作原理是当被控制的液位测量值HP=H小于给定值HS时，即测量值小于给定值，且当e=HS-HP≥dF时，调节阀处于关闭状态。随着液位H的升高，HP也不断增大，e相应变小。若H高于给定值，即HP 〉HS，e为负值，若e≤-dF时，则两位调节阀处于开度状态，由于这种控制方式具有冲击性，易损坏元器件，只是在对控制质量要求不高的系统才使用。 如图1位式控制系统的方框图所示，液位给定值在智能仪表上通过设定获得。被控对象为水箱，被控制量为液位。它由液压传感器测定输出。根据给定值加上dF与测量的液位相比较调节阀发出控制信号，从而达到控制水箱液位的目的。 由过程控制原理可知，双位控制系统的输出是一个断续控制作用下的等幅振荡过程，如图5-2所示。因此不能用连续控制作用下的衰减振荡过程的温度品质指标来衡量，而用振幅和周期作为品质指标。一般要求振幅小，周期长，然而对同一双位控制系统来说，若要振幅小，则周期必然短；若要周期长，则振幅必然大。因此通过合理选择中间区以使振幅在限定范围内，而又尽可能获得较长的周期。 下图为二位式控制流程框图（图5-3） 5.2 S-7200模拟量输入方法 5.2.1 EM235模拟量输入模块 本设计中，我们研究模拟量输入模块，使用EM235模拟量扩展模块。 EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面是EM235内部电路图，如图5-4。 1、 EM235模拟量输入模块常用技术参数 EM235的常用技术参数如表5-1 模拟量输入特性 模拟量输入点数 4 输入范围 电压（单极性）0~10V 0~5V 0~1V 0~50mV 0~100mV 0~50mV 电压（双极性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV 电流0~20mA 数据字格式 双极性 全量程范围-3200~+32000 单极性 全量程范围~32000 分辨率 12位A/D转换器 模拟量输出特性 模拟量输出点数 1 新号范围 电压输出±10V 电流输出0~20mA 数据字格式 电压-32000~+32000 电流0~32000 2、 模拟量DIP开关输入设置 EM235模块有4路AI和1路AO。通过拨码开关设置来选择4路AI通道的输入信号量程，如下表所示，这个模块可以测量毫伏级（mV）的信号；1路AO是：电压信号 ±10V；或电流信号0~20mA（4~20mA），可以根据硬件接线方式（M-V或M-I）选择输出信号类型。 · S7-200模拟量模块都有一个DIP的配置开关可选择模拟量输入范围 · 只有正确的设置DIP开关才能正确输入信号 下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。（如表5-2） EM235开关 单/双极性选择 增益选择 衰减选择 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON 单极性 OFF 双极性 OFF OFF ×1 OFF ON ×10 ON OFF ×100 ON ON 无效 ON OFF OFF 0.8 OFF ON OFF 0.4 OFF OFF ON 0.2 根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如表5-3 注意： · 模拟量输入模块可以通过拨码开关设置为不同的测量方法。开关的设置应用于整个模拟量输入模块，一个模块只能设置为一种测量范围（开关设置后只有在重新商店后才能生效） · 为避免共模电压影响，须将M端与所有信号负端连接 · 若使用了一个自供电或隔离的传感器电源，两个电源没有彼此连接，这将会产生一个很高的上下震动的共模电压，影响模拟量输入值。 5.2.2 传感器与模拟量输入模块的连接 由于本设计中选择的液位传感器为CFBPY投入式液位变送器。根据其产品说明，知道此传感器输出信号为二线制4-20mA 1-5V。 二线制测量传感器也叫做无源传感器，因为它们通常通过模拟量模块供电。 要将2线制测量传感器连接到标准模拟量模块、紧凑型CPU，需要一个外部24V电源。 24V电源、传感器、模块的输入口三者连线：将电源的负极接模块的A-端，将 传感器输出负极接RA端，RA端与A+端并接一起，这样由传感器负极输出的4～ 20ma电流由RA流入250Ω标准电阻产生0～5V 电压并加在A+与A-输入端。如图5-5。 5.2.3 模拟量输入的A/D转换 不同的传感器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，需要推导出相应的转换公式。 本设计中所选用的是CFBPY投入式液位传感器： 液位测量范围：0～600mm，传感器输出信号为4～20mA。 选用S7-200的模拟量输入模块EM235的参数为依据对上述传感器进行转换公式的推导。 对于本实验所用的CFBPY投入式液位传感器，其模拟量输入设置为0～20mA电流信号。20mA对应数字量为32000，4mA对应数字量为6400； 传感器测得液位为H=600mm时，输出电流I=20mA，模块转换数字量AIW=32000；测得液位为H=0mm时，输出电流I=4mA，模块转换数字量AIW=6400。 由于是线性关系，函数关系可以表示为A＝f(D)， 其数学方程如下：（A、D分别代表模拟量和数字量） (2-1) 将该方程式进行逆变换，得出函数关系式H＝f(I)数学方程如下： (2-2) 例如设置最高报警界限为550mm。则将H=550带入公式2-2， D=(A-0)*（32000-6400）/（600-0）+6400得到：29866。所以当AIWO的值为29866时，关闭水阀。 本设计中的A/D转换编程如图5-6。 5.3 系统设计方案 1、选择PLC控制的优点 ① 从控制方式上比较：用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、控制要求设计控制程序，而且在以后的修改中只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。 ② 从工作方式上比较：电器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制约，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。 ③ 从控制速度上比较：电器控制速度慢，触点易抖动；而PLC通过通过半导体来控制，速度很快，无触点，故无抖动一说。 ④ 从可靠性，可维护性上比较：电器控制接触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线较多，可靠性，维护性差；而PLC无触点，采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，能适应工作现场的恶劣环境，使用寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便 2、系统控制原理 水箱控制系统具体需求如下： a.水泵自动上水； b.由上位机显示屏设定水位H1，高位报警水位H2，低位报警水位H3,液位传感器实时监视当前液位H； c.当前液位H>H1时，打开电磁阀，使水罐水位下降，直至目标水位；当前液位HH2或HH>H3 3、系统控制流程 由于现场有一个电磁阀作为被控对象，可以使用单台PLC进行单个对象的控制，只要适当的选用高性能的PLC,完全能够胜任此功能。 系统控制原理如图5-7所示,系统主要是由水泵、S-7200 PLC、液位传感器、电磁阀等组成。 5.4 软件编程 5.4.1 程序设计 系统开始运行后，设定报警液位和目标液位，液位传感器检测到液位值送入PLC中，在PLC中进行液位值判定 (1)当前液位值和设定值一样时，维持电磁阀当前状态。 (2)当前液位值和设定值不一样时，系统对检测到的液位值与设定的报警液位比较，判定是否执行报警操作，同时开闭电磁阀。 5.4.2 STEP7—Micro/WIN4.0编程软件项目的创建 1）创建一个项目或打开一个已有的项目 在进行控制程序编程之前，首先应创建一个项目。执行菜单【文件】→【新建】选项或单击工具栏的 新建按钮，可以生成一个新的项目。执行菜单【文件】→【打开】选项或单击工具栏的 打开按钮，可以打开已有的项目。项目以扩展名为. mwp 的文件格式保存。新建或打开项目界面如图5-8。 2）、设置与读取PLC的型号 在对PLC编程之前，应正确地设置其型号，以防止创建程序时发生编辑错误。如果指定了型号，指令树用红色标记“Ｘ”表示对当前选择的PLC无效的指令。设置与读取PLC的型号可以有两种方法：①执行菜单【PLC】→【类型】选项，在出现的对话框中，可以选择PLC型号和CPU版本如图2所示。②双击指令树的【项目1】，然后双击PLC型号和CPU版本选项，在弹出的对话框中进行设置即可。如果已经成功地建立通信连接，单击对话框中的【读取PLC】按钮，可以通过通信读出PLC的信号与硬件版本号。如图5-9。 3）、 选择编程语言和指令集 S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC编程模式选择，可以执行菜单【工具】→【选项】→【常规】→【SIMATIC】选项来确定。 编程软件可实现3种编程语言（编程器）之间的任意切换，执行菜单【查看】→【梯形图】或【STL】或【FBD】选项便可进入相应的编程环境。如图5-10。 4）、确定程序的结构 简单的数字量控制程序一般只有主程序，系统较大、功能复杂的程序除了主程序外，可能还有子程序、中断程序。编程时可以点击编辑窗口下方的选项来实现切换以完成不同程序结构的程序编辑。用户程序结构选择编辑窗口如图5-11所示。 主程序在每个扫描周期内均被顺序执行一次。子程序的指令放在独立的程序块中，仅在被程序调用时才执行。中断程序的指令也放在独立的程序块中，用来处理预先规定的中断事件，在中断事件发生时操作系统调用中断程序。 5.4.3 梯形图编程 1、将液位传感器输出的模拟量转化为PLC可读取的数字量，如图5-12。 2、对测定液位与设定液位相比较，执行电磁阀的开闭操作。如图5-13。 3、比较测定液位和报警水位，若低于低报警水位或高于高报警水位则触发报警。程序如图5-14。 6 模拟仿真 6.1 S7-200 SIM 2.0 由于西门子S7-200 PLC没有官方的模拟软件，因此本设计中使用的是网上常见的S7-200 SIM模拟仿真软件。 仿真软件的界面如下（图6-1）所示，和所有基于Windows的软件一样，仿真软件最上方是菜单，仿真软件的所有功能都有对应的菜单命令；在工件栏中列出了部分常用的命令（如PLC程序加载，启动程序，停止程序、AWL、KOP、DB1和状态观察窗口等）。 此软件操作方便、简单，在此不过多描述述。以下是简单的使用教程： ①在 Step 7 MicroWin 中新建一个项目； ②输入程序，编译正确后在文件菜单中导出为 AWL 文件； ③打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的CPU图案上双击)； ④在弹出的对话框中选择CPU型号，要与你项目中的型号相同； ⑤点“程序”-“载入程序”(或工具条中的第二个按钮)； ⑥会有个对话框，这里要选择你的Step 7 Micro/Win 的版本； ⑦将先前导出的 AWL 文件打开； ⑧点“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮)。 6.2 本设计的仿真 由于软件中不能设定输入参数，而本设计的输入为传感器所采集数据，因此在模拟过程中，为演示仿真结果鲜明，直接将数据代入梯形图进行演示。 1、电磁阀的控制仿真 设定模拟量输入通道AIW0采集到的数据为1。由于没有设定目标水位VD16，则默认VD16为0。 RS触发器指令真值表如下（表6-1）： R S 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 - 因为VD12>VD16，因此S输出为1；又因为VD12>VD20，R输出为0。综上， =1。则有Q0.0输出为1，灯0亮，如下（图6-2）： 2、报警程序的仿真 设定模拟量输入通道AIW0采集到的数据为1。因为没有设定高报警水位VD20和低报警水位VD24，仿真程序中默认两者为0。 所以VD12>VD20输出1，VD12计划

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