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基于plc的液位衡量课设

  基于plc的液位丈量课设_讯息与通讯_工程科技_专业材料。目 安排课题 1.1 安排课题 1.2 总体计划 录 第一章 安排课题和总体计划确 第二章 传感器的选取 2.1 液位传感器 变送器 液位传感器/变送器 2.1.1 液位变送器品种 2.2 液

  目 安排课题 1.1 安排课题 1.2 总体计划 录 第一章 安排课题和总体计划确 第二章 传感器的选取 2.1 液位传感器 变送器 液位传感器/变送器 2.1.1 液位变送器品种 2.2 液位变送器的选取 2.2.1 管事道理 2.2.2 身手参数 2.2.3 液位变送器的零点差错 2.2.4 液位变送器的满度差错 第三章 西门子 CPU222 系列 PLC 先容 3.1 西门子 PLC 管制体系 3.1.1 CPU 模块 CPU 3.1 3.1.2 I/O 模块 3.1 3.1.3 电源模块 3.2 流程修模 3.3 PLC 的基础操作 3.4 西门子 CPU222 系列 PLC 中的 PID 各参数的道理 3.5 正在 PLC 中的 PID 管制的编程 第四章 水箱安排 4.1 水箱的选取 4.2 贮水槽的选取 4.3 水泵选取 第五章 变频器的选取 5.2 变频器的选取 5.2.1 变频器的基础布局 5.2.2 变频器的道理 5.2.3 变频器选取 第六章 电源的选取 6.1 直流电源的选取 6.1.1 直流电源的道理 6.1.2 研讨的题目 6.1.3 管事形式 6.1.4 响合时间 6.1.5 判袂率 第七章 安排小结 第八章 参考文献 第一章 第一章 安排课题和总体计划确 1.1 安排课题 尝试水箱热工参数丈量与管制丈量装备的安排(液位丈量)。 尝试水箱热工参数丈量与管制丈量装备的安排(液位丈量)。 安排哀求□□□:液位高 500mm,选用液位传感器或变送器,24V DC 供电,二线 总体计划 液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种措施, 因为丈量状态 及条款繁复众样, 于是往往采用间接丈量, 即将液位信号转化为其它合连 信号实行丈量,如压力法、浮力法、电学法、热学法等。 压力法凭借液体重量所爆发的压力实行丈量。 因为液体对容器底面产 生的静压力与液位高度成正比, 以是通过测容器中液体的压力即可测算出 液位高度。 对常压启齿容器,液位高度 H 与液体静压力 P 之间有如下合联: P=ρgh 式中, ρ 是被测液体的密度( kg / m 3 )。 如图所示□□:安排一个闭环体系,被测对象是水箱中水的液位,通过阀 门手动调度液位,正在显示器中能够与水箱刻度比拟校准。 下面是装备安排图□□: 溢出管 水箱 水阀 液 位 传 感 器 水泵 管 储水 掀开水泵和进水阀,水箱上水;若高出 500mm,则通过溢出管返流到 储水箱。液位传感器/变送器进过运算之后正在显示器上。 合上水泵和进水阀, 掀开出水阀; 手动调度液位, 比拟刻度和显示器。 布局图如下□□□: 液 位 控 制 对 象 液位传感变送器 显示 变 泵 器和水 PLC PID SV 仪外测控体系布局图 第二章 传感器的选取 2.1 液位传感器 变送器 液位传感器/变送器 2.1.1 液位变送器品种 丈量单容容器的液位的传感器有众种, 采用传感器与变送器合二为一 的静压杆式压力变送器较好。 静压杆式压力变送器管事道理□□:压力变送器被测介质的两种压力通 入高、低两压力室,效力正在δ元件(即敏锐元件)的两侧分隔膜片上,通过 分隔片和元件内的填充液传送到丈量膜片两侧。 丈量膜片与两侧绝缘片上 的电极各构成一个电容器。 当两侧压力不相同时, 以致丈量膜片爆发位移, 其位移量和压力差 成正比,故两侧电容量就不等,通过振荡妥协调症结,转换成与压力成正 比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的管事道理和差压变送器不异, 所区别的是低压室压力是大气压或真空。 A/D 转换器将解调器的电流转换成数字信号, 其值被微管束器用来 决断输入压力值。微管束器管制变送器的管事。其余,它实行传感器线性 化。重置丈量畛域。工程单元换算、阻尼、开方, ,传感器微调等运算, 以及诊断和数字通讯。 D/A 转换器把微管束器来的并经校正过的数字信号微调数据, 这些 数据可用变送器软件删改。 数据储存正在 EEPROM 内, 纵使断电也存在完好。 数字通讯线道为变送器供应一个与外部摆设(如 275 型智能通讯器或采用 HART 和议的管制体系)的衔尾接口。此线mA 信号的数字信号,并通过 回道传送所需讯息。通讯的类型为移频键控 FSK 身手并凭借 BeII202 尺度 2.2 液位变送器的选取 这里选取 LR 系列 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器 丈量单容容器的液位的传感器有众种,采用传感器与变送器合二为一的静压杆 式压力变送器较好,这里选取 LR 系列 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器 2.2.1 管事道理 液体中某一点的静压力与该点到液面的间隔成正比,即□□:个中:P~被测点的压 力(压强)、ρ介质密度、g 重力加快率 、h 被测点到液面的高度,对已确定的被测 介质及位置,ρ、g 为常数,故被测点到液面的地点的转折只与被测的压力(压强) 相合。静压液位变送器便是通过测定被测点的静压力来确定液面地点的。当内部注 入肯定液柱高度(h)的水后,启齿容器底面上受到的压力: P=h×ρ×g,杆式液位 变送器实际上便是压力变送器,单容容器的上限水柱高度为 500mm,以是变送器度 程为:9.8Pa/mmH2O×500 mmH2O=4.9kPa。 2.2.2 身手参数 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器身手参数□□□:管事电压 12.5V~36V DC,输出信号 4mA~20mA DC,丈量畛域 0~4m (最大),精度 0.2 级、0.5 级,安静性优于 0.1%FS/年,应允温度□□:常温型介质 -20℃~70℃,境况 -20℃~70℃,储存 -20℃~ 80℃,相对湿度 0~95%RH ,与介质接触材 料□□:不锈钢 1Gr18Ni9Ti,密封□□:氟橡胶、聚四氟乙烯、焊接密封,膜片□□□: 不锈钢 316L 陶瓷电容流程衔尾体例,外螺纹 G1 1/2 法兰(默以为 DN20, PN0.6), 防护等第□□: 传感器个别防护等第 IP68 接线) 特质□□:精度高,牢靠性好,温度影响小,安静性±0.1%FS/年,智能化,小型化, 管制参数暗号锁定、确保和平,丈量畛域大,软件赔偿,量程改良时能够不引入压 力,阻滞自诊断、长途设定通信、长途管制,防水、防尘、防震、防爆、防腐,现 场总线 HART 和议通讯 2.2.3 液位变送器的零点差错 为了使流体的压力或许通报到变送器的膜片, 以是杆式液位变送器的底部取压 口脱离容器底面稀有毫米的清闲,这数毫米就成为液位丈量固定的体系差错(零点 差错) 而杆式液位变送器没有调零的功用, 。 该零点差错可正在数显仪外的丈量显示的 量程下限配置值 SUL 中矫正之。 2.2.4 液位变送器的满度差错 将单容容器的带刻度的水柱高度行动变送器的尺度压力输入,变送 器输出正在 250 欧姆,负载上的 1~5V 为被校值,用数字电压外丈量,从而 校验出变送器的满度差错和非线性差错; 该杆式液位变送器没有调满度功 能,满度差错可正在数显仪外的丈量显示的量程上限配置值 SUH 中矫正之, 非线性差错可调偏 SUL、SUH 值来治理。 第三章 第三章 西门子 CPU222 系列 PLC 先容 3.1 西门子 PLC 管制体系 CPU222 系列是西门子公司推出的产物, 是目前运转速率最疾的小 型 PLC 之一。 下面咱们以 CPU222 系列为例先容PLC的硬件构成。 2.1 图 为 PLC 的道理图。 CPROM EPROM 外 存 接 口 其 他 接 口 A/D D/A 揣度机 其他摆设 RAM ROM RAM 中间管束器 CPU 编辑器 输入接口 光电耦合 输出接口 继电器或晶体 管 图 2.1 PLC 的道理图 3.1.1 CPU 模块 CPU 是 PLC 的重心构成个别,与通用微机的 CPU 一律,它正在 PLC 体系 中的效力相同于人体的神经中枢,故称为“电脑” 。其功用是□□: 1、PLC 中体系顺序给与的功用,授与并存储从编程器输入的用户程 序和数据。 2、用扫描体例担当现场输入装备的形态,并存入映像寄存器。 3、诊断电源、PLC 内部电道管事形态和编程流程中的语法谬误。 正在 PLC 进入运转形态后, 从存储器中逐条读去用户顺序, 按指令原则 的使命,爆发相应的管制信号,去起闭相合管制电道。 3.1.2 I/O 模块 I/O 模块是 CPU 与现成 I/O 装备或其他外部摆设之间的衔尾部件。 PLC 供应了各式操作电平与驱动材干的 I/O 模块和各式用处 I/O 元件供用户选 用。如输入/输出电平转换、电气分隔、串/并行转换、数据传送、误码校 验、A/D 或 D/A 变换以及其他功用模块等。I/O 模块将外部输入信号变换 成 CPU 能担当的信号, 或将 CPU 的输出信号变换成必要的管制信号去驱动 管制对象,以确保所有体系寻常的管事。 个中输入信号要通过光电分隔,通过滤波进入 CPU 管制板,CPU 发出 输出信号至输出端。输出体例有三种□□□:继电器体例、晶体管体例和晶闸管 体例。 3.1.3 电源模块 按照 PLC 的安排特质, 它对电源并无特别需求, 它可操纵平常工业电 源。 3.2 流程修模 流程管制体系的品德,是由构成体系的流程和流程检测管制仪外各症结的个性 和体系的布局所决心。正在组成管制体系的剖释和安排中,流程的数学模子是极其重 要的根基材料。因此,修筑流程的数学模子,对完成坐褥流程主动化有着相当首要 的道理。能够如此说,一个流程管制体系的优劣,苛重取决于对坐褥工艺流程的了 解和修筑流程的数学模子。 3.3 PLC 的基础操作 Plc 面板睹前页,PV 为丈量值,SV 为设定值,SET 为参数设定选取键,△、液位变送器与plc接法 ▽为设定值的增减键。 按压 SET 键,查看或设定一级参数。 正在实际一级参数 CLK=132 时, 同时按压 SET 键和△键 30 秒, 则进入二级参数 设定正在一、二级参数设定后,按 SET 键 30 秒,则返回丈量值显示。 正在仪外主动管制输出下, 同时按 SET 键和▽键, 仪外将进入手动管制输出形式, A/M 指示灯亮,此时按△、▽键,可改良 SV 值,从而仪外主动跟踪输出量。再同 时按 SET 键和▽键,A/M 指示灯灭,仪外进入主动管制输出形式。 PLC 的 CPU222 及其扩展模块 3.4 西门子 CPU222 系列 PLC 中的 PID 各参数的道理 西门子 PID 各参数的注解 COM_RST :=初试化 MAN_ON :=手动 PVPER_ON:=流程变量外设接通 P_SEL :=比例分量接通 I_SEL :=积分分量接通 INT_HOLD:=积分分量连结 I_ITL_ON:=积分分量初始化接通 D_SEL :=微分分量接通 CYCLE :=采样时候 SP_INT :=内部设定值 PV_IN :=流程变量输入 PV_PER :=流程变量外设输入 MAN :=手动值 GAIN :=比例增益 TI :=复位时候 TD :=微分时候 TM_LAG :=微分分量的滞后时候 DEADB_W :=死区宽度 LMN_HLM :=被控量上限 LMN_LLM :=被控量下限 PV_FAC :=流程变量系数 PV_OFF :=流程变量偏移量 LMN_FAC :=被控量系数 LMN_OFF :=被控量偏移量 I_ITLVAL:=积分分量初始值 DISV :=扰乱变量 LMN :=被控量 LMN_PER :=被控量外设 QLMN_HLM:=被控量上限值来到 QLMN_LLM:=被控量下限值来到 LMN_P :=比例分量 LMN_I :=积分分量 LMN_D :=微分分量 PV :=流程变量 ER :=差错信号 3.5 正在 PLC 中的 PID 管制的编程 第四章 水箱安排 4.1 水箱的选取 H=600mm,d=300mm,原料□□□:有机玻璃 总哀求□□□:液位高 500mm,选用液位传感器或变送器,24V DC 供电,二 线% 水箱必需比哀求稍微高点,直径节省原料,选取直径 300mm,有机玻璃。 4.2 贮水槽的选取 a=600mm,b=600mm,c=300mm,原料□□□:有机玻璃。 必需比必要的水的总体积众,V=0.108(m3)。 4.3 水泵选取 选取三相水泵,与变频器相配构成调速水泵成为液位、压力、流量三种调度系 统中的奉行机构,通过调速水泵去调度单容容器进水管内的水流量,使这三个被调 参数抵达给定值。 第五章 变频器的选取 5.2 变频器的选取 5.2.1 变频器的基础布局 变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各式频率的相易电源, 以完成电机的 变速运转的摆设,个中管制电道已毕对主电道的管制,整流电道将相易电变换成直 流电,直流中央电道对整流电道的输出实行光滑滤波,逆变电道将直流电再逆形成 相易电。液位变送器与plc接法对待如矢量管制变频器这种必要大宗运算的变频器来说,有时还必要一个 实行转矩揣度的 CPU 以及少少相应的电道。 5.2.2 变频器的道理 变频器是操纵电力半导体器件的通断效力将工频电源变换为另一频率的电能控 制装备。咱们现正在操纵的变频器苛重采用交—直—交体例(VVVF 变频或矢量管制 变频) 先把工频相易电源通过整流器转换成直流电源, , 然后再把直流电源转换成频 率、电压均可管制的相易电源以供应电动机。变频器的电道平常由整流、中央直流 症结、逆变和管制 4 个个别构成。整流个别为三相桥式不成控整流器,逆变个别为 IGBT 三相桥式逆变器,且输出为 PWM 波形,中央直流症结为滤波、直流储能弛缓 冲无功功率。 5.2.3 变频器选取 相易变频器、直流变频器、 西门子 MM420 是用于管制三订交流电动机速率的变频器系列。 该系列有众种型号。 YL-335B 选用的 MM4290,该变频器额定参数为□□: 电源电压□□:380V~480V,三订交流 额定输出功率□□□:0·75KW 额定输入电流□□:2·4A 额定输出电流□□□:2·1A 外形尺寸□□□:A 型 操作面板□□:基础操作板(BOP) MM420 变频器外部接线引脚 变频器外部接线 外部接线引脚 变频器方框图 第六章 电源的选取 6.1 直流电源的选取 6.1.1 直流电源的道理 直流稳压电源是常用的电子摆设, 它能担保正在电网电压震撼或负载发作转折时, 输出安静的电压。一个低纹波、高精度的稳压源正在仪器仪外、工业管制及丈量范畴 中有着首要的实质运用代价。本安排给出的稳压电源的输出电压畛域为 0~18 V, 额定管事电流为 0.5 A,并具有+、-步进电压调度功用,其最小步进为 0.05 V,液位变送器与plc接法 纹波不大于 10 mV,别的,还可用 LCD 液晶显示器显示其输出电压值。体系硬件设 计本体系由电源模块、调压模块、D/A 转换模块、显示与键盘模块构成,图 1 所 示是该直流数控稳压电源的布局道理框图。 体系电源模块 220 V 市电经 220 V/17.5 V 变压器降压后取得的双 17.5 V 相易电压, 原委一个全桥整流后可取得±21 V 两道 电压,个中一块+21 V 电压供应调解管,行动电源对外输出,另一块经三端稳压器 7815 取得+15 V,再原委 7805 取得+5 V 的电压。-21 V 的电压则经三端稳压器 MC7915 取得-15 V 电压,以行动体系自己的管事电源。 6.1.2 研讨的题目 选取电源的基础凭借电压和电流畛域,这是两个最容易确定的目标,只消按照 电道的功耗揣度出即可。只是若仅用简单的直流电压给 UUT 供电时,应试虑测试 UUT 的高、低供电电压极值。大无数固定电源应允输出电压±10%的畛域内转折, 假如这还不行知足电道哀求,可选用输出可调的或应允更大转折畛域的电源。假如 用该电源给组合式装备供电,则装备所需最大的电流的 75%到 90%由一个电源提 供,不足个别可并接两个或更众电源。为半固定检测试验台供电的电源,必需具有 检测试验台所需电流的起码 125%的容量。 6.1.3 管事形式 险些一起的直流电源都管事正在恒压源形式,也便是说正在所有电流转折畛域内输 出电压可连结稳固。 也有一批电源还能够正在肯定畛域内管事正在值流源形式。 电源输 出的转折畛域不驻受限于电源自己的电压或电流输出材干,并且还与电源管事形态 相合, 正在自适合形式, 电源可正在容量稳固的条件下主动调解电压或电流的输出畛域。 有少数电源还起电子摆设负载的效力,正在这种形式下,此电源可用来测试其它恒压 或恒流源。 6.1.4 响合时间 当电源或许长途摇控或电源是行动测试体系的一个别时,那么从发出管制敕令 到电源输出安静到期望值的延迟时候便是一个尽头首要的身分(比如,掀开或改良 电压) 。响合时间从几毫秒到几十毫秒不等。少量的电源可有高出 IV/us 的火速转 换率。这些电源可用于制作大功率的自便波形发作器。 6.1.5 判袂率 身手参数局限的输出电压或电流的最小可调增量。有些电源正在所有输出畛域内 具有不异的判袂率,而有些正在区别的输出畛域内判袂率各不不异。 第七章 安排小结 此次课程安排使我有了一次通过外面干系实质,来治理实质题目的资历,它培 养了我方剖释题目,治理题目的材干,以及上钩检索讯息的材干。实在学到的常识 实在是次要的,首要的是咱们搜索常识的流程,这个流程便是一小我自决练习材干 的外示,它将影响着我此后的兴盛。 第八章 参考文献 1.张毅等编著 主动检测身手及仪外管制体系 化 学 工 业 出 版 社 2005 2.贺安之等编著 当代传感器道理及运用 宇航出书社 1995 3.厉玉鸣主编 化工仪外及主动化 第三版 化学工业出书社 1999 4.刘君华主编 智能传感器体系 西安电子科技大学出书社 1999 5.王立吉编著 计量学根基 中邦计量出书社 1988 6.施仁,刘文江编 主动化仪外与工程管制 电子工业出书社 1991

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