基于plc的液位測量課設(shè)

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1、目錄第一章設(shè)計(jì)課題和總體方案確1.1設(shè)計(jì)課題1.2總體方案第二章傳感器的選擇2.1液位傳感器/變送器2.1.1液位變送器種類2.2液位變送器的選擇2.2.1工作原理2.2.2技術(shù)參數(shù)2.2.3液位變送器的零點(diǎn)誤差2.2.4液位變送器的滿度誤差第三章西門子CPU222系列PLC介紹3.1西門子PLC控制系統(tǒng)3.1.1CPU模塊3.1.2I/O模塊3.1.3電源模塊3.2過程建模3.3PLC的基本操作3.4西門子CPU222系列PLC中的PID各參數(shù)的意義3.5在PLC中的PID控制的編程第四章水箱設(shè)計(jì)4.1水箱的選擇4.2貯水槽的選擇4.3水泵選擇第五章變頻器

2、的選擇5.2變頻器的選擇5.2.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)5.2.2變頻器的原理5.2.3變頻器選擇第六章電源的選擇6.1直流電源的選擇6.1.1直流電源的原理6.1.2考慮的問題6.1.3工作模式6.1.4響應(yīng)時(shí)間6.1.5分辨率第七章設(shè)計(jì)小結(jié)第八章參考文獻(xiàn)第一章設(shè)計(jì)課題和總體方案確1.1設(shè)計(jì)課題實(shí)驗(yàn)水箱熱工參數(shù)測量與控制測量裝置的設(shè)計(jì)（液位測量）。設(shè)計(jì)要求：液位高500mm，選用液位傳感器或變送器，24VDC供電，二線制接法，電流4～20mA或電壓1～5V輸出，精度達(dá)0.5%1.2總體方案液位檢測總體上可分為直接檢測和間接檢測兩種方法，由于測量狀況及條件復(fù)雜多樣

3、，因而往往采用間接測量，即將液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為其它相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測量，如壓力法、浮力法、電學(xué)法、熱學(xué)法等。壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進(jìn)行測量。由于液體對(duì)容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比，因此通過測容器中液體的壓力即可測算出液位高度。對(duì)常壓開口容器，液位高度H與液體靜壓力P之間有如下關(guān)系:P=ρgh式中,是被測液體的密度()。如圖所示：設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，被測對(duì)象是水箱中水的液位，通過閥門手動(dòng)調(diào)節(jié)液位，在顯示器中可以與水箱刻度對(duì)比校準(zhǔn)。下面是裝置設(shè)計(jì)圖：水箱儲(chǔ)水池溢出管管道水泵穩(wěn)壓包液位傳感器放水閥打開水泵和進(jìn)水閥，水箱上水；若超過500mm，則通過溢出管返流

4、到儲(chǔ)水箱。液位傳感器/變送器進(jìn)過運(yùn)算之后在顯示器上。關(guān)閉水泵和進(jìn)水閥，打開出水閥；手動(dòng)調(diào)節(jié)液位，對(duì)比刻度和顯示器。結(jié)構(gòu)圖如下：液位控制對(duì)象液位傳感變送器數(shù)字顯示PLCPID變頻器和水泵給定值SV儀表測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第二章傳感器的選擇2.1液位傳感器/變送器2.1.1液位變送器種類測量單容容器的液位的傳感器有多種，采用傳感器與變送器合二為一的靜壓桿式壓力變送器較好。靜壓桿式壓力變送器工作原理：壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成

5、一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和絕對(duì)壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號(hào)微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi)，即使斷電也保

6、存完整。數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)與外部設(shè)備(如275型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測疊加在4-20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)2.2液位變送器的選擇這里選擇LR系列WIDEPLUS-L桿式靜壓液位變送器測量單容容器的液位的傳感器有多種，采用傳感器與變送器合二為一的靜壓桿式壓力變送器較好，這里選擇LR系列WIDEPLUS-L桿式靜壓液位變送器2.2.1工作原理液體中某一點(diǎn)的靜壓力與該點(diǎn)到液面的距離成正比，即：其中:P～被測點(diǎn)的壓力(壓強(qiáng))、ρ介質(zhì)密度、g重

7、力加速度、h被測點(diǎn)到液面的高度，對(duì)已確定的被測介質(zhì)及地點(diǎn)，ρ、g為常數(shù)，故被測點(diǎn)到液面的位置的變化只與被測的壓力（壓強(qiáng)）有關(guān)。靜壓液位變送器就是通過測定被測點(diǎn)的靜壓力來確定液面位置的。當(dāng)里面注入一定液柱高度（h）的水后，開口容器底面上受到的壓力:P=h×ρ×g，桿式液位變送器實(shí)質(zhì)上就是壓力變送器，單容容器的上限水柱高度為500mm，因此變送器量程為:9.8Pa/mmH2O×500mmH2O=4.9kPa。2.2.2技術(shù)參數(shù)WIDEPLUS-L桿式靜壓液位變送器技術(shù)參數(shù)：工作電壓12.5V～36VDC，輸出信號(hào)4mA～20mADC，測量范圍0～4m(最大)，精

8、度0.2級(jí)、0.5級(jí)，穩(wěn)定性優(yōu)于0.1%FS/年，允