基于plc的液位测量课设

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1、目录第一章设计课题和总体方案确1.1设计课题1.2总体方案第二章传感器的选择2.1液位传感器/变送器2.1.1液位变送器种类2.2液位变送器的选择2.2.1工作原理2.2.2技术参数2.2.3液位变送器的零点误差2.2.4液位变送器的满度误差第三章西门子CPU222系列PLC介绍3.1西门子PLC控制系统3.1.1CPU模块3.1.2I/O模块3.1.3电源模块3.2过程建模3.3PLC的基本操作3.4西门子CPU222系列PLC中的PID各参数的意义3.5在PLC中的PID控制的编程第四章水箱设计4.1水箱的选择4.2贮水槽的选择4.3水泵选择第五章变频器

2、的选择5.2变频器的选择5.2.1变频器的基本结构5.2.2变频器的原理5.2.3变频器选择第六章电源的选择6.1直流电源的选择6.1.1直流电源的原理6.1.2考虑的问题6.1.3工作模式6.1.4响应时间6.1.5分辨率第七章设计小结第八章参考文献第一章设计课题和总体方案确1.1设计课题实验水箱热工参数测量与控制测量装置的设计（液位测量）。设计要求：液位高500mm，选用液位传感器或变送器，24VDC供电，二线制接法，电流4～20mA或电压1～5V输出，精度达0.5%1.2总体方案液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法，由于测量状况及条件复杂多样

3、，因而往往采用间接测量，即将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法、热学法等。压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。对常压开口容器，液位高度H与液体静压力P之间有如下关系:P=ρgh式中,是被测液体的密度()。如图所示：设计一个闭环系统，被测对象是水箱中水的液位，通过阀门手动调节液位，在显示器中可以与水箱刻度对比校准。下面是装置设计图：水箱储水池溢出管管道水泵稳压包液位传感器放水阀打开水泵和进水阀，水箱上水；若超过500mm，则通过溢出管返流

4、到储水箱。液位传感器/变送器进过运算之后在显示器上。关闭水泵和进水阀，打开出水阀；手动调节液位，对比刻度和显示器。结构图如下：液位控制对象液位传感变送器数字显示PLCPID变频器和水泵给定值SV仪表测控系统结构图第二章传感器的选择2.1液位传感器/变送器2.1.1液位变送器种类测量单容容器的液位的传感器有多种，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工作原理：压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成

5、一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，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工作原理和差压变送器相同，所不同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，其值被微处理器用来判定输入压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它进行传感器线性化。重置测量范围。工程单位换算、阻尼、开方，，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。D/A转换器把微处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改。数据贮存在EEPROM内，即使断电也保

6、存完整。数字通信线路为变送器提供一个与外部设备(如275型智能通信器或采用HART协议的控制系统)的连接接口。此线路检测叠加在4-20mA信号的数字信号，并通过回路传送所需信息。通信的类型为移频键控FSK技术并依据BeII202标准2.2液位变送器的选择这里选择LR系列WIDEPLUS-L杆式静压液位变送器测量单容容器的液位的传感器有多种，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，这里选择LR系列WIDEPLUS-L杆式静压液位变送器2.2.1工作原理液体中某一点的静压力与该点到液面的距离成正比，即：其中:P～被测点的压力(压强)、ρ介质密度、g重

7、力加速度、h被测点到液面的高度，对已确定的被测介质及地点，ρ、g为常数，故被测点到液面的位置的变化只与被测的压力（压强）有关。静压液位变送器就是通过测定被测点的静压力来确定液面位置的。当里面注入一定液柱高度（h）的水后，开口容器底面上受到的压力:P=h×ρ×g，杆式液位变送器实质上就是压力变送器，单容容器的上限水柱高度为500mm，因此变送器量程为:9.8Pa/mmH2O×500mmH2O=4.9kPa。2.2.2技术参数WIDEPLUS-L杆式静压液位变送器技术参数：工作电压12.5V～36VDC，输出信号4mA～20mADC，测量范围0～4m(最大)，精

8、度0.2级、0.5级，稳定性优于0.1%FS/年，允