基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制设计说明.doc

. . . 基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制设计 1项目描述 1.1、项目控制要求 有一水箱可向外部用户供水，用户用水量不稳定，有时大有时少。水箱进水可由水泵泵入，现需对水箱中水位进行恒液位控制，并可在0~200mm(最大值数据可根据水箱高度确定)范围内进行调节。如设定水箱水位值为100mm时，则不管水箱的出水量如何，调节进水量，都要求水箱水位能保持在100cm位置，如出水量少，则要控制进水量也少，如出水量大，则要控制进水量也大。水箱如图17-1所示。 图17-1 水箱示意图 1.2控制思路 因为液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把压力传感器检测到的水位信号4~20mA送入至PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。 水泵电机的转速可由变频器来进行调速。 1.3元件选型 1. PLC及其模块选型 PLC可选用S7-200 CPU224，为了能接收压力传感器的模拟量信号和调节水泵电机转速，特选择一块EM235的模拟量输入输出模块。 2. 变频器选型 为了能调节水泵电机转速从而调节进水量，特选择西门子sinamics G110的变频器。 3. 触摸屏选型 为了能对水位值进行设定其对系统运行状态的监控，特选用西门子人机界面TP170B触摸屏。 2 EM235模块 2.1EM235的端子与接线 SIEMENS S7-200模拟量扩展EM235含有 4路输入和1路输出，为12位数据格式，其端子及接线图如图17-2所示。RA、A+、A-为第一路模拟量输入通道的端子，RB、B+、B-为第二路模拟量输入通道的端子，RC、C+、C-为第三路模拟量输入通道的端子，RD、D+、D-为第四路模拟量输入通道的端子。M0、V0、I0为模拟量输出端子，电压输出大小为-10V~+10V，电流输出大小为0~20mA。L+、M接EM235的工作电源。 图17-2 EM235端子接线图 在图17-2中，第一路输入通道的输入为电压信号输入的接法，第二路输入通道为电流信号输入的接法。若模拟量输出为电压信号，则接端子V0与M0。 2.2DIP设定开关 EM235有6个DIP设定开关，如图17-3所示。通过设定开关，可选择输入信号的满量程和分辨率，所有的输入信号设置成相同的模拟量输入范围和格式，如表17-1所示。 图17-3 DIP设定开关 表17-1 DIP开关设定表 如本项目中压力传感器输出4~20mA的信号至EM235，该信号为单极性信号，DIP开关应设为：ON、OFF、OFF、OFF、OFF、ON。 2.3EM235的技术规范 EM235技术规范具体如表17-2所示。 表17-2 EM235技术规范 3 项目实现 3.1PLC的I/O分配及电路图 1. PLC的I/O分配 PLC的I/O分配如下： 启动按钮：I0.0 停止按钮：I0.1 Q0.0：控制水泵电机运行 2. 电路图 PLC与压力传感器、变频器的连接电路如图17-3所示。 图17-3 电路图 3.2变频器参数设置 sinamics G110变频器参数设置如表17-3所示。 参数号 参数名称 设定值 说明 P0304 电机额定电压 220V P0305 电机额定电流 0.5 单位：A P0306 电机额定功率 单位：KW P0310 电机额定频率 50 单位：Hz P0311 电机额定转速 1460 单位：RPM P0700 选择命令信号源 2 由端子排输入 P1000 选择频率设定值 2 模拟设定值 P1080 最小频率 5 单位：Hz 3.3PLC编程 编程符号表如表17-4所示。 表17-4 符号表 PLC程序如图17-4所示。 图17-4 PLC程序 3.4触摸屏监控 触摸屏监控画面如图17-5、17-6和17-7所示。 图17-5 水位控制画面 图17-6 PID参数设置画面 图17-7 水位监控曲线画面