基于s7-300的單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-31 21:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖23 SM334 模擬量輸入/輸出模塊 模擬量模塊（SM）的確定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(gè)型號(hào)。這里選用的是SM334 AI4/AO28/8位的模塊，它具有4個(gè)輸入、2個(gè)輸出，精度是8位。它是不可編程的，通過(guò)硬件連線來(lái)定義測(cè)量和輸出類型。實(shí)物如圖23所示。模擬量輸入模塊用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要部分是A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓、電流信號(hào)。各模擬量通道轉(zhuǎn)換是順序執(zhí)行的，每個(gè)模擬量通道的輸入信號(hào)是被依次輪流轉(zhuǎn)換的。由圖24知，模擬量輸入模塊由多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、光隔離元件、內(nèi)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(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制，其主要轉(zhuǎn)換部分是D/A轉(zhuǎn)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(hù)。正常狀態(tài)時(shí)，綠色LED亮；當(dāng)輸出電路過(guò)載時(shí)，LED指示燈會(huì)閃爍；如果輸出端斷路，則輸出電壓為0，此時(shí)LED變暗。輸入電壓過(guò)高，可能損壞模塊；輸入欠壓，模塊關(guān)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(jī)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(yùn)行可靠性和功能多樣性。具有易于安裝、調(diào)試，快速相應(yīng)，正常狀態(tài)下無(wú)跳閘運(yùn)行，更好的動(dòng)態(tài)特性，過(guò)/欠電壓保護(hù)，短路保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本變頻器必須可靠接地，斷開(kāi)電源后可進(jìn)行電源及電機(jī)端子的接線，接線方法如圖28所示。圖28 電動(dòng)機(jī)和電源接線方法 可采用擴(kuò)散硅液位變送器，用于收集液位信號(hào)，產(chǎn)生4~20mA模擬信號(hào)，作為模擬量輸入信號(hào)傳遞給PLC，進(jìn)行進(jìn)一步控制。液位變送器包括一個(gè)表頭，兩邊都有蓋子，打開(kāi)蓋子，一邊的表內(nèi)部可以調(diào)節(jié)零點(diǎn)或滿量程，另一邊內(nèi)部用于接線。如圖29所示。圖29 變送器接線和調(diào)節(jié)圖水位開(kāi)關(guān)分為：電容式水位開(kāi)關(guān)、電子式水位開(kāi)關(guān)、電極式水位開(kāi)關(guān)、光電式水位開(kāi)關(guān)、音叉式水位開(kāi)關(guān)、浮球式水位開(kāi)關(guān)等。這里選用的是電子式水位開(kāi)關(guān)BZ2401，檢測(cè)方式為有水時(shí)閉合。它可以直接與PLC搭配工作，判斷有水時(shí)輸出24V，無(wú)水時(shí)0V，電流容量2A 。高低電平的信號(hào)可通過(guò)PLC來(lái)讀取，并驅(qū)動(dòng)水泵等用電器工作?？梢匀我夥较虬惭b，當(dāng)橫向安裝時(shí)，水位到達(dá)藍(lán)線就動(dòng)作，且精度較高。產(chǎn)品豎向安裝時(shí)，水位到達(dá)紅線就動(dòng)作，有一定的防波浪功能。而且具有耐污、耐顛簸、抗摔性強(qiáng)、耐酸堿，不怕磁場(chǎng)影響、不怕金屬體影響、不怕水壓變化影響、不怕光線影響，沒(méi)有盲區(qū)，不怕固體漂浮物的影響的優(yōu)點(diǎn)。下圖210為BZ2401普通型電子式水位開(kāi)關(guān)豎向安裝時(shí)的工作情況，適用常溫水體環(huán)境。 圖210 電子式水位開(kāi)關(guān)BZ24013 液位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換、PLC調(diào)節(jié)、D/A轉(zhuǎn)換等運(yùn)算都是在PLC內(nèi)部執(zhí)行，同時(shí)為上位機(jī)提供可用的數(shù)據(jù)，用以顯示。上位機(jī)也可對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，來(lái)設(shè)定相關(guān)參數(shù)。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(gè)可設(shè)定的固定頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制進(jìn)水流量達(dá)到控制水位的目的。其中，液位信號(hào)由液位變送器LT和水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)傳送給PLC，作為控制依據(jù)，并由PLC向變頻器輸出3個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)。圖32 水位控制系統(tǒng) PLC程序設(shè)計(jì) 固定頻率的設(shè)定、它們與變頻器輸出頻率之間的關(guān)系如表31所示。表31 變頻器輸出頻率與PLC輸出的關(guān)系速度0010Hz01010Hz01115Hz10020Hz10130Hz11040Hz11150Hz000不用 PLC控制要求和策略 水位檢測(cè)信號(hào)的安置如圖33所示，一共設(shè)置4個(gè)水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)方式為有水時(shí)閉合。除了上、下限位之外，開(kāi)關(guān)2的作用是將水位劃分為3個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)Ⅰ為水位偏高,Ⅱ?yàn)檫m中，Ⅲ為偏低。 控制要求和策略：1) 上限位：點(diǎn)亮上限位報(bào)警指示燈，開(kāi)關(guān)輸出組合為001（0Hz）。2) 下限位：點(diǎn)亮下限位報(bào)警指示燈，開(kāi)關(guān)輸出組合為111（50Hz）。3) 狀態(tài)Ⅰ：延時(shí)若干時(shí)間后若依然為狀態(tài)Ⅰ，則
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