液位控制系統(tǒng)硬件設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 10:27 本頁面
【文章內容簡介】 S7300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM33模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入輸出模塊SM334和SM335，通常選用SM334系列的模塊。它既有模擬量輸入通道，又有模擬量輸出通道，用于連接模擬量傳感器和執(zhí)行器。這種模塊目前有SM334 AI4/AO28/8位和SM334 A4/AO212位兩個型號。這里選用的是SM334 AI4/AO28/8位的模塊，它具有4個輸入、2個輸出，精度是8位。它是不可編程的，通過硬件連線來定義測量和輸出類型。實物如圖23所示。模擬量輸入模塊用于將模擬信號轉換為CPU內部處理用的數字信號，其主要部分是A/D轉換器。模擬量輸入模塊的輸入信號一般是模擬量變送器輸出的標準直流電壓、電流信號。各模擬量通道轉換是順序執(zhí)行的，每個模擬量通道的輸入信號是被依次輪流轉換的。由圖24知，模擬量輸入模塊由多路開關、A/D轉換器、光隔離元件、內部電源和邏輯電路組成。圖24 SM334模擬量輸入模塊原理圖SM334模擬量輸入模塊的接線如圖25所示。圖25 SM334模擬量輸入端子接線圖模擬量輸出模塊用于將CPU送給它的數字信號轉換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構進行調節(jié)或控制，其主要轉換部分是D/A轉換器。如圖26所示。圖26 SM334模擬量輸出模塊原理圖 電源模塊的選用 電源模塊選用的是PS307 2A，電源效率是83%。模塊輸入電壓為單相交流120/230V，50/60Hz；輸出電壓為DC24V，具有短路和斷路保護。正常狀態(tài)時，綠色LED亮；當輸出電路過載時，LED指示燈會閃爍；如果輸出端斷路，則輸出電壓為0，此時LED變暗。輸入電壓過高，可能損壞模塊；輸入欠壓，模塊關閉，停止工作。如圖27所示。 圖27 電源模塊變頻器選用的是MICROMASTER 420系列，MM 420是用于控制三相交流電機速度的變頻器系列。本變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運行可靠性和功能多樣性。具有易于安裝、調試，快速相應，正常狀態(tài)下無跳閘運行，更好的動態(tài)特性，過/欠電壓保護，短路保護等優(yōu)點。本變頻器必須可靠接地，斷開電源后可進行電源及電機端子的接線，接線方法如圖28所示。圖28 電動機和電源接線方法 可采用擴散硅液位變送器，用于收集液位信號，產生4~20mA模擬信號，作為模擬量輸入信號傳遞給PLC，進行進一步控制。液位變送器包括一個表頭，兩邊都有蓋子，打開蓋子，一邊的表內部可以調節(jié)零點或滿量程，另一邊內部用于接線。如圖29所示。圖29 變送器接線和調節(jié)圖水位開關分為：電容式水位開關、電子式水位開關、電極式水位開關、光電式水位開關、音叉式水位開關、浮球式水位開關等。這里選用的是電子式水位開關BZ2401，檢測方式為有水時閉合。它可以直接與PLC搭配工作，判斷有水時輸出24V，無水時0V，電流容量2A 。高低電平的信號可通過PLC來讀取，并驅動水泵等用電器工作?？梢匀我夥较虬惭b，當橫向安裝時，水位到達藍線就動作，且精度較高。產品豎向安裝時，水位到達紅線就動作，有一定的防波浪功能。而且具有耐污、耐顛簸、抗摔性強、耐酸堿，不怕磁場影響、不怕金屬體影響、不怕水壓變化影響、不怕光線影響，沒有盲區(qū)，不怕固體漂浮物的影響的優(yōu)點。下圖210為BZ2401普通型電子式水位開關豎向安裝時的工作情況，適用常溫水體環(huán)境。 圖210 電子式水位開關BZ24013 液位控制系統(tǒng)的軟件設計單容水箱液位控制系統(tǒng)控制框圖如下圖31所示。圖31 液位控制系統(tǒng)框圖其中A/D轉換、PLC調節(jié)、D/A轉換等運算都是在PLC內部執(zhí)行，同時為上位機提供可用的數據，用以顯示。上位機也可對相應的地址進行賦值，來設定相關參數。如圖32所示，以S7300 作為控制器，西門子公司的變頻器MM 420作為執(zhí)行器，并利用它的順序控制功能，輸出7個可設定的固定頻率來控制電機的轉速，從而控制進水流量達到控制水位的目的。其中，液位信號由液位變送器LT和水位檢測開關傳送給PLC，作為控制依據，并由PLC向變頻器輸出3個開關量信號。圖32 水位控制系統(tǒng) PLC程序設計 固定頻率的設定、它們與變頻器輸出頻率之間的關系如表31所示。表31 變頻器輸出頻率與PLC輸出的關系速度0010Hz01010Hz01115Hz10020Hz10130Hz11040Hz11150Hz000不用 PLC控制要求和策略 水位檢測信號的安置如圖33所示，一共設置4個水位檢測開關，檢測方式為有水時閉合。除了上、下限位之外，開關2的作用是將水位劃分為3個狀態(tài)，狀態(tài)Ⅰ為水位偏高,Ⅱ為適中，Ⅲ為偏低。 控制要求和策略：1) 上限位：點亮上限位報警指示燈，開關輸出組合為001（0Hz）。2) 下限位：點亮下限位報警指示燈，開關輸出組合為111（50Hz）。3) 狀態(tài)Ⅰ：延時若干時間后若依然為狀態(tài)Ⅰ，則開關輸出組合減1，使MM420的輸出頻率下調一個級別，直至
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