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過程控制儀表課程設計論文報告-液位控制系統(編輯修改稿)

2026-02-17 18:24 本頁面

　

【文章內容簡介】為OFF時，表示水塔水位高于水塔下限水位。當水塔液面高于水塔上限水位時，則水塔上限水位開關S4為OFF，水泵停止。當水塔水位低于下限水位，同時水池水位也低于下限水位時，水泵不能啟動。水塔液位控制系統框圖：調節器2液位變送器2水泵水塔液位變送器1調節器1電磁閥水池副調節器2副調節器1 水塔液位控制系統框圖由于電磁閥的開關是需要一個過程的，而且控制水池與水塔中水位要能使系統保持穩定，需要考慮很多方面。比如需要水泵的抽水量要與電磁閥門處的級水量保持一個穩定的范圍，才不會使電磁閥的開度始終搖擺不定，或者是使水泵的轉動大小變化太大，這樣會減小電動機的壽命，嚴重者還會導致電機燒壞或者是出現事故。通過水塔液位控制系統的示意圖可知，主要對變送器的選擇和電子執行器的選擇：（1）變送器的選擇：此處需要兩個液位變送器為LSRY或者LART，液位變送器1：安裝在水池上的變送器，輸入量程為0——100mm水，變送輸出為4——20mA；它控制這水池的上下限報警控制以及電磁閥的開度問題；液位變送器2：安裝在水塔上的變送器，輸入量程為0——100mm水，變送輸出為4——20mA；它控制這水塔上上下限報警控制以及水泵的功率大小。（2）電子執行器的選擇：電子式調節閥微電子大流量調節閥，電動調節閥的輸入4——20mA電流信號，對應閥門輸出開度0——100%。在我們選擇電子執行器時要盡量選擇步長較短的電子執行器。（3）水泵的轉動的驅動電機也需要用電子式控制方式，電動調節閥的輸入4——20mA電流信號，對應的電動機功率為0——Pmax。由以上的系統控制框圖可知，由于水池控制回路與說他的控制回路之間存在相互關聯，相互耦合，電磁閥和水泵是由單回路一和單回路二的輸出共同影響的，構成了雙輸入雙輸出的變量控制系統，因此在使用控制算法的時候就要用到解耦控制使系統框圖變得簡單。解耦控制的原理：解耦控制的主要目的就是通過設計解耦補償裝置，使各控制器只對各自相應的被控量施加作用，從而消除回路的相互影響。就相當于將一個多變量控制系統的閉環傳遞函數矩陣轉換成為一個對角線矩陣，這樣就可以使各控制回路之間是相互獨立的。這個系統用到的到的電子開關很多，所以選擇有S7—200PLC來實現系統的控制，雖然PLC的成本較高，但是水塔系統是一個較大的工程，需要比較穩定的控制硬件來實現，所以相比之下，用PLC是最好的選擇。而S7—200PLC是德國西門子公司生產的一種小型PLC，其許多功能達到大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的一樣，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統的集成非常方便，并且可以很容易的組成PLC網絡。同時，它具有功能齊全的編程和工業控制組態軟件，使得在完成控制的設計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務。一下有PLC的具體優點：高可靠性（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優良的開關電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊。為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。采用模塊化結構為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。（單純的邏輯控制）水塔液位控制系統的主電路圖水塔液位控制系統的主電路圖 I/O接口的分配表41 水塔液位控制系統PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號輸入變量名輸出信號輸出變量名水塔上限位電磁閥水塔下限位水泵水池上限位水池下限指示燈a1水池下限位水池上限指示燈a2控制開關水塔下限指示燈a3水塔上限指示燈a4報警指示燈a5注意：水塔上下限位的開關是由液位變送器1給出的信號控制完成的水池的上下限位的開關是有液位變送器2給出的，他需要采用A/D轉換

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