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基于plc的液位丈量课设

时间:2020-03-24 06:04来源:公司简介
基于plc的液位衡量课设_新闻与通讯_工程科技_专业原料。目 打算课题 1.1 打算课题 1.2 总体计划 录 第一章 打算课题和总体计划确 第二章 传感器的挑选 2.1 液位传感器 变送器 液位传感

  基于plc的液位衡量课设_新闻与通讯_工程科技_专业原料。目 打算课题 1.1 打算课题 1.2 总体计划 录 第一章 打算课题和总体计划确 第二章 传感器的挑选 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 打算课题 1.1 打算课题 1.2 总体计划 录 第一章 打算课题和总体计划确 第二章 传感器的挑选 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 液位变送器的挑选 2.2.1 事情道理 2.2.2 本领参数 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 操纵体系 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 流程筑模 3.3 PLC 的根本操作 3.4 西门子 CPU222 系列 PLC 中的 PID 各参数的意旨 3.5 正在 PLC 中的 PID 操纵的编程 第四章 水箱打算 4.1 水箱的挑选 4.2 贮水槽的挑选 4.3 水泵挑选 第五章 变频器的挑选 5.2 变频器的挑选 5.2.1 变频器的根本布局 5.2.2 变频器的道理 5.2.3 变频器挑选 第六章 电源的挑选 6.1 直流电源的挑选 6.1.1 直流电源的道理 6.1.2 推敲的题目 6.1.3 事情形式 6.1.4 响当令间 6.1.5 差别率 第七章 打算小结 第八章 参考文献 第一章 第一章 打算课题和总体计划确 1.1 打算课题 试验水箱热工参数衡量与操纵衡量安装的打算(液位衡量)。 试验水箱热工参数衡量与操纵衡量安装的打算(液位衡量)。 打算央浼□□□□□: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手腕□□□□, 因为衡量状态 及要求庞大众样□□□□□, 所以往往采用间接衡量□□□□□, 即将液位信号转化为其它联系 信号举办衡量□□□□,如压力法、浮力法、电学法、热学法等。 压力法依照液体重量所形成的压力举办衡量。 因为液体对容器底面产 生的静压力与液位高度成正比□□□, 所以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□□□:打算一个闭环体系□□□□□,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。 下面是安装打算图□□□□□: 溢出管 水箱 水阀 液 位 传 感 器 水泵 管 储水 翻开水泵和进水阀□□□,水箱上水;若胜过 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。 封闭水泵和进水阀□□□, 翻开出水阀; 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 传感器的挑选 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 衡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事情道理□□□□:压力变送器被测介质的两种压力通 入高、低两压力室□□□□,功用正在δ元件(即敏锐元件)的两侧分开膜片上□□□□,通过 分开片和元件内的填充液传送到衡量膜片两侧。 衡量膜片与两侧绝缘片上 的电极各构成一个电容器。 当两侧压力纷歧概时□□□□, 以致衡量膜片形成位移□□□□, 其位移量和压力差 成正比□□□□□,故两侧电容量就不等□□□□,通过振荡妥协调枢纽□□□□□,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事情道理和差压变送器一致□□□□, 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□□□, 其值被微治理器用来 判决输入压力值。微治理器操纵变送器的事情。其余□□□□,它举办传感器线性 化。重置衡量限度。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 转换器把微治理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修削。 数据储存正在 EEPROM 内□□□□, 尽管断电也存在完美。 数字通讯线道为变送器供应一个与外部筑造(如 275 型智能通讯器或采用 HART 和议的操纵体系)的联贯接口。此线mA 信号的数字信号□□□□,并通过 回道传送所需新闻。通讯的类型为移频键控 FSK 本领并依照 BeII202 程序 2.2 液位变送器的挑选 这里挑选 LR 系列 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器 衡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□□□□□,这里挑选 LR 系列 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器 2.2.1 事情道理 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 介质及处所□□□,ρ、g 为常数□□□□□,故被测点到液面的名望的变动只与被测的压力(压强) 相合。静压液位变送器即是通过测定被测点的静压力来确定液面名望的。液位变送器与plc接法当内里注 入必定液柱高度(h)的水后□□□□,启齿容器底面上受到的压力: P=h×ρ×g□□□,杆式液位 变送器实际上即是压力变送器□□□□,单容容器的上限水柱高度为 500mm□□□□,所以变送度量 程为:9.8Pa/mmH2O×500 mmH2O=4.9kPa。 2.2.2 本领参数 WIDEPLUS-L 杆式静压液位变送器本领参数□□□:事情电压 12.5V~36V DC□□□,输出信号 4mA~20mA DC□□□□,衡量限度 0~4m (最大)□□□□□,精度 0.2 级、0.5 级□□□,安谧性优于 0.1%FS/年□□□,准许温度□□□:常温型介质 -20℃~70℃□□□,情况 -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 陶瓷电容流程联贯形式□□□□,外螺纹 G1 1/2 法兰(默以为 DN20, PN0.6)□□□, 防护等第□□□□□: 传感器局部防护等第 IP68 接线) 特性□□□□:精度高,牢靠性好□□□□,温度影响小□□□□□,安谧性±0.1%FS/年□□□□□,智能化,小型化□□□□□, 操纵参数暗码锁定、确保安详□□□,衡量限度大□□□□□,软件积累□□□□□,量程更正时能够不引入压 力□□□,毛病自诊断、长途设定通信、长途操纵□□□,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 为了使流体的压力可能通报到变送器的膜片□□□, 所以杆式液位变送器的底部取压 口摆脱容器底面稀有毫米的闲暇□□□□,这数毫米就成为液位衡量固定的体系差错(零点 差错) 而杆式液位变送器没有调零的功效□□□, 。 该零点差错可正在数显仪外的衡量显示的 量程下限成立值 SUL 中厘正之。 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为变送器的程序压力输入□□□□,变送 器输出正在 250 欧姆□□□,负载上的 1~5V 为被校值□□□□,用数字电压外衡量□□□□□,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衡量显示的量程上限成立值 SUH 中厘正之□□□□, 非线性差错可调偏 SUL、SUH 值来办理。 第三章 第三章 西门子 CPU222 系列 PLC 先容 3.1 西门子 PLC 操纵体系 CPU222 系列是西门子公司推出的产物□□□, 是目前运转速率最速的小 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 企图机 其他筑造 RAM ROM RAM 核心治理器 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 的主题构成局部□□□□□,与通用微机的 CPU 雷同□□□□,它正在 PLC 体系 中的功用好似于人体的神经中枢□□□□,故称为“电脑” 。其功效是□□□□□: 1、PLC 中体系次第给予的功效□□□,接纳并存储从编程器输入的用户程 序和数据。 2、用扫描形式领受现场输入安装的形态□□□,并存入映像寄存器。 3、诊断电源、PLC 内部电道事情形态和编程流程中的语法舛错。 正在 PLC 进入运转形态后□□□, 从存储器中逐条读去用户次第□□□, 按指令规则 的工作□□□□□,形成相应的操纵信号□□□,去起闭相合操纵电道。 3.1.2 I/O 模块 I/O 模块是 CPU 与现成 I/O 安装或其他外部筑造之间的联贯部件。 PLC 供应了种种操作电平与驱动才智的 I/O 模块和种种用处 I/O 元件供用户选 用。如输入/输出电平转换、电气分开、串/并行转换、数据传送、误码校 验、A/D 或 D/A 变换以及其他功效模块等。I/O 模块将外部输入信号变换 成 CPU 能领受的信号□□□□, 或将 CPU 的输出信号变换成须要的操纵信号去驱动 操纵对象□□□□,以确保全豹体系平常的事情。 个中输入信号要通过光电分开□□□□□,通过滤波进入 CPU 操纵板□□□□□,CPU 发出 输出信号至输出端。输出形式有三种□□□□:继电器形式、晶体管形式和晶闸管 形式。 3.1.3 电源模块 遵循 PLC 的打算特性□□□□, 它对电源并无迥殊需求□□□, 它可行使通常工业电 源。 3.2 流程筑模 流程操纵体系的品德□□□□,是由构成体系的流程和流程检测操纵仪外各枢纽的特质 和体系的布局所确定。正在组成操纵体系的了解和打算中□□□□□,流程的数学模子是极其重 要的根基原料。于是□□□,征战流程的数学模子□□□□,对告终分娩流程自愿化有着非常紧张 的意旨。能够如许说□□□□,一个流程操纵体系的优劣□□□□,合键取决于对分娩工艺流程的了 解和征战流程的数学模子。 3.3 PLC 的根本操作 Plc 面板睹前页□□□□□,PV 为衡量值□□□,SV 为设定值□□□□,SET 为参数设定挑选键□□□,△、 ▽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□□□□,则返回衡量值显示。 正在仪外自愿操纵输出下□□□□□, 同时按 SET 键和▽键□□□□, 仪外将进入手动操纵输出形式□□□□□, A/M 指示灯亮□□□,此时按△、▽键□□□□,可更正 SV 值□□□□,从而仪外自愿跟踪输出量。液位变送器与plc接法再同 时按 SET 键和▽键□□□□□,A/M 指示灯灭□□□,仪外进入自愿操纵输出形式。 PLC 的 CPU222 及其扩展模块 3.4 西门子 CPU222 系列 PLC 中的 PID 各参数的意旨 西门子 PID 各参数的外明 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:=积分分量维持 I_ITL_ON:=积分分量初始化接通 D_SEL :=微分分量接通 CYCLE :=采样年华 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 :=复位年华 TD :=微分年华 TM_LAG :=微分分量的滞后年华 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 :=作对变量 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 操纵的编程 第四章 水箱打算 4.1 水箱的挑选 H=600mm,d=300mm□□□,资料□□□:有机玻璃 总央浼□□□□:液位高 500mm□□□□□,选用液位传感器或变送器□□□□□,24V DC 供电□□□□,二 线% 水箱必需比央浼稍微高点□□□,直径俭省资料□□□,挑选直径 300mm□□□□,有机玻璃。 4.2 贮水槽的挑选 a=600mm,b=600mm,c=300mm□□□,资料□□□:有机玻璃。 必需比须要的水的总体积众□□□□,V=0.108(m3)。 4.3 水泵挑选 挑选三相水泵□□□,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 统中的实行机构□□□,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 变频器的挑选 5.2 变频器的挑选 5.2.1 变频器的根本布局 变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成种种频率的互换电源□□□□□, 以告终电机的 变速运转的筑造□□□□,个中操纵电道完结对主电道的操纵□□□□,整流电道将互换电变换成直 流电□□□,直流中央电道对整流电道的输出举办滑润滤波□□□□□,逆变电道将直流电再逆酿成 互换电。关于如矢量操纵变频器这种须要大批运算的变频器来说□□□□,有时还须要一个 举办转矩企图的 CPU 以及少许相应的电道。 5.2.2 变频器的道理 变频器是欺骗电力半导体器件的通断功用将工频电源变换为另一频率的电能控 制安装。咱们现正在行使的变频器合键采用交—直—交形式(VVVF 变频或矢量操纵 变频) 先把工频互换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、电压均可操纵的互换电源以提供电动机。变频器的电道通常由整流、中央直流 枢纽、逆变和操纵 4 个局部构成。整流局部为三相桥式不成控整流器□□□□□,逆变局部为 IGBT 三相桥式逆变器□□□□□,且输出为 PWM 波形□□□□□,中央直流枢纽为滤波、直流储能弛缓 冲无功功率。 5.2.3 变频器挑选 互换变频器、直流变频器、 西门子 MM420 是用于操纵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□□□□:根本操作板(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 电源的挑选 6.1 直流电源的挑选 6.1.1 直流电源的道理 直流稳压电源是常用的电子筑造□□□, 它能保障正在电网电压动摇或负载发作变动时□□□□, 输出安谧的电压。一个低纹波、高精度的稳压源正在仪器仪外、工业操纵及衡量规模 中有着紧张的本质利用价格。本打算给出的稳压电源的输出电压限度为 0~18 V□□□□□, 额定事情电流为 0.5 A□□□□□,液位变送器与plc接法并具有+、-步进电压调度功效□□□,其最小步进为 0.05 V□□□□, 纹波不大于 10 mV□□□□,液位变送器与plc接法其它□□□□,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 变压器降压后获得的双 17.5 V 互换电压□□□, 进程一个全桥整流后可获得±21 V 两道 电压□□□□□,个中一块+21 V 电压提供安排管□□□,行为电源对外输出□□□□,另一块经三端稳压器 7815 获得+15 V□□□□□,再进程 7805 获得+5 V 的电压。-21 V 的电压则经三端稳压器 MC7915 获得-15 V 电压□□□□,以行为体系自己的事情电源。 6.1.2 推敲的题目 挑选电源的根本依照电压和电流限度□□□□,这是两个最容易确定的目标□□□,只须遵循 电道的功耗企图出即可。可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。大无数固定电源准许输出电压±10%的限度内变动□□□□□, 若是这还不行满意电道央浼□□□□□,可选用输出可调的或准许更大变动限度的电源。若是 用该电源给组合式安装供电□□□,则安装所需最大的电流的 75%到 90%由一个电源提 供□□□□□,不敷局部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。液位变送器与plc接法 6.1.3 事情形式 险些一切的直流电源都事情正在恒压源形式□□□□□,也即是说正在全豹电流变动限度内输 出电压可维持褂讪。 也有一批电源还能够正在必定限度内事情正在值流源形式。 电源输 出的变动限度不驻受限于电源自己的电压或电流输出才智□□□□,况且还与电源事情形态 相合□□□□□, 正在自合适形式□□□□, 电源可正在容量褂讪的条件下自愿安排电压或电流的输出限度。 有少数电源还起电子筑造负载的功用□□□□,正在这种形式下□□□□□,此电源可用来测试其余恒压 或恒流源。 6.1.4 响当令间 当电源可能长途摇控或电源是行为测试体系的一局部时□□□□□,那么从发出操纵号召 到电源输出安谧到希冀值的延迟年华即是一个绝顶紧张的成分(比如□□□□□,翻开或更正 电压) 。响当令间从几毫秒到几十毫秒不等。少量的电源可有胜过 IV/us 的迅疾转 换率。这些电源可用于创制大功率的随意波形发作器。 6.1.5 差别率 本领参数限度的输出电压或电流的最小可调增量。有些电源正在全豹输出限度内 具有一致的差别率□□□□□,而有些正在区别的输出限度内差别率各纷歧致。 第七章 打算小结 这回课程打算使我有了一次通过外面合联本质□□□,来办理本质题目的资历□□□□,它培 养了本身了解题目□□□□,办理题目的才智□□□,以及上彀检索新闻的才智。原来学到的学问 原来是次要的□□□□□,紧张的是咱们搜索学问的流程□□□□,这个流程便是一个体自立进修才智 的呈现□□□□,它将影响着我以来的进展。 第八章 参考文献 1.张毅等编著 自愿检测本领及仪外操纵体系 化 学 工 业 出 版 社 2005 2.贺安之等编著 新颖传感器道理及利用 宇航出书社 1995 3.厉玉鸣主编 化工仪外及自愿化 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 自愿化仪外与工程操纵 电子工业出书社 1991

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