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毕业设计（论文）

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基于PLC控制的供水系统设计毕业论文

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基于PLC控制的供水系统设计毕业论文

摘要：随着我国城市化进程的加快，供水系统的安全性和稳定性要求越来越高。PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工业自动化控制的设备，具有编程灵活、可靠性高、易于维护等优点。本文针对传统供水系统的不足，提出了一种基于PLC控制的供水系统设计。通过对PLC的工作原理和供水系统运行特性的分析，设计了PLC控制系统硬件和软件，实现了供水系统的自动化控制和远程监控。本文首先介绍了PLC的基本原理和控制策略，然后详细阐述了供水系统的设计过程，包括系统总体设计、硬件选型、软件编程和系统测试等。最后，通过实验验证了该系统在实际运行中的稳定性和可靠性，为我国供水系统的智能化升级提供了有益的参考。

随着社会经济的发展，人们对生活品质的要求越来越高，供水系统作为城市基础设施的重要组成部分，其安全性和稳定性直接影响着人们的日常生活。传统的供水系统往往存在自动化程度低、人工干预多、运行效率不高、故障处理不及时等问题。为了解决这些问题，近年来，PLC（可编程逻辑控制器）技术在供水系统中的应用越来越广泛。PLC具有编程灵活、可靠性高、易于维护等优点，使得其在自动化控制领域得到了广泛的应用。本文旨在研究基于PLC控制的供水系统设计，以提高供水系统的自动化程度，提高运行效率，降低运行成本，保障供水系统的安全稳定运行。

一、1.PLC技术概述

1.1PLC的发展历程

(1)可编程逻辑控制器（PLC）自20世纪60年代初期问世以来，已经走过了半个多世纪的发展历程。其发展历程大致可以分为三个阶段。第一阶段是从1960年到1970年，这一时期PLC主要应用于汽车制造业，其特点是体积大、功耗高、可靠性低。以美国通用电气公司（GE）推出的首台PLC产品为例，其体积相当于一个冰箱大小，而其功能仅限于简单的逻辑控制。

(2)第二阶段是从1970年到1980年，这一时期PLC技术得到了快速发展。随着微电子技术的进步，PLC的体积逐渐减小，功耗降低，可靠性提高。同时，PLC的功能也日益丰富，可以完成更为复杂的控制任务。例如，日本欧姆龙公司（OMRON）在这一时期推出的PLC产品，其体积已经缩小到可手持的程度，而其功能则涵盖了逻辑控制、定时、计数、模拟控制等多个方面。

(3)第三阶段是从1980年至今，这一时期PLC技术进入了成熟阶段。PLC产品已经广泛应用于各个行业，如制造业、能源、交通、医疗等。随着网络技术的发展，PLC也逐渐实现了网络化、智能化。例如，德国西门子公司（Siemens）推出的SIMATICS7系列PLC，具有强大的网络通信功能，可以实现远程监控和控制。据统计，全球PLC市场规模在2018年已经达到200亿美元，预计未来几年仍将保持稳定增长。

1.2PLC的工作原理

(1)PLC的工作原理基于数字逻辑和可编程存储器，它通过接收输入信号，按照预定的程序进行逻辑运算，然后输出控制信号来控制外部设备。其核心部件包括中央处理单元（CPU）、输入输出单元（I/O）、存储器和通信接口。CPU是PLC的大脑，负责执行用户程序和监控整个系统的运行。I/O单元负责将外部设备的状态信息传递给CPU，并将CPU的控制信号传递给外部设备。

以三菱FX3U系列PLC为例，其CPU模块包含一个16位中央处理器和两个独立的工作内存，一个用于存储程序，另一个用于存储数据。该系列PLC支持多种编程语言，包括梯形图、指令列表和结构化文本等。在编程时，用户根据控制需求编写程序，然后将程序下载到PLC中。当PLC接收到输入信号时，CPU会按照程序逻辑进行数据处理，并通过I/O单元输出相应的控制信号。

(2)PLC的工作过程可以分为输入采样、程序处理和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC读取所有输入模块的状态信息，并将其存储在内存中。在程序处理阶段，CPU根据用户编写的程序逻辑，对输入信号进行处理，生成相应的输出信号。在输出刷新阶段，PLC将处理后的输出信号发送到输出模块，从而控制外部设备。

以某工厂的自动化生产线为例，PLC通过输入模块采集生产线上各个设备的运行状态，如设备启动、停止、故障等。然后，CPU根据预设的程序逻辑，控制输送带、机器人等设备的运行。例如，当设备出现故障时，PLC会立即停止输送带，并通知操作人员进行处理。据统计，采用PLC控制的生产线，其生产效率提高了30%，故障率降低了40%。

(3)PLC的编程通常采用图形化编程语言，如梯形图、指令列表和结构化文本等。梯形图是PLC中最常用的编程语言，它以电气控制电路图为