液位单回路控制系统设计

目录

1 绪论 0

1.1课题研究的背景[1] 0

1.2本课题的研究方案及内容 0

1。3本课题设计的目的和意义 0

2 硬件电器选型 (1)

2。1仪表及阀门选型 (1)

2。2。1 液位变送器 (1)

2。2.2 阀门 (2)

3 控制系统设计 (3)

3.1 控制方案 (3)

3.2 PLC模块选型［3］ (3)

3.2.1 电源模块 (3)

3。2.2 CPU模块 (3)

3。2。3 模拟量输入模块 (4)

3。2.4 模拟量输出模块 (4)

4 总结 (5)

参考文献 (7)

1 绪论

1.1课题研究的背景［1]

随着工业生产的迅速发展,工艺条件越来越复杂。对过程控制的要求越来越高。过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。为了满足上述特点与工艺要求,

过程控制中的控制方法是十分丰富的.通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统.

在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡,因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出,

要求设计一个液位控制系统。

对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用单回路控制系统进行设计。单回路控制系统又称简单控制系统,是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。单回路控制系统根据被控量的系统、液位单回路控制系统等.

单回路控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍,这类系统占控制回路的绝大多数。单回路控制系统虽然简单,但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础.对单回路控制系统进行分析,设计，调试处理的方法,理解单回路控制系统对各个环节的影响，就可以分析处理好更复杂的设计问题。此处，我选择的是一个单回路液位控制系统的设计。

1。2本课题的研究方案及内容

图1-1 单回路液位控制方案图

整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。在本次控制系统中控制器为PLC，调节器为阀门，测量变送为LT，被控对象为流量LV。结构组成如下图1。2所示.

当系统启动后，液位传感器检测出水槽的液位,将液位信息传递向PLC,PLC将测量值与设定值进行比较，进行控制阀门开度.从而保证液位在设定值范围内。

1。3本课题设计的目的和意义

可编程控制器(PLC）因为抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便,易于使用，设计、施工、调试、的周期短，体积小，维护操作方便,易于实现网络化,可实现三电一体化等优势已经成为应用面最广,最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。通过PLC对程序设计，提高液位系统的控制水平。因此PLC在液位控制系统中应用非常广泛，具有很高的应用价值.

2 硬件电器选型

2.1仪表及阀门选型

2.2。1 液位变送器

本次我选用的液位变送器为赛亚福特生产的SY2088—A投入式液位变送器,产品型号为SY2088。2088投入式液位变送器采用高性能的扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，经过高可靠性的放大处理电路及精密温度补偿，将被测介质的表压或绝压转换为标准的电压或电流信号。本产品体积小巧,使用安装方便，直接投入水中即可测量出变送器末端到液面的液位高度。

特点:

（1)多种量程，最大可测200m（水柱压力)；

（2）采用316L不锈钢隔离膜片,适用于多种测量介质；

(3）配置灵活，根据需要可选择不同配置;

（4）一体式、分体式可选；反极性和过电压保护；

（5）抗冲击、防雷击设计;

（6）激光调阻温度补偿，零点、量程可现场调节；

（7）范围宽抗腐蚀，适于多种介质;

（8）过载及抗干扰能力强，性能稳定。

表2-1 液位变送器技术参数

产品选型：

由本次需求我选用的液位变送器型号为SY2088—1E2A3C2D1

2。2.2 阀门

本次选用ZSSV气动V型活塞式调节球阀

ZSSV气动V型活塞式调节球阀(简称调节球阀），是一种旋转型调节球阀,为气动单元组合仪表中的执行单元，一般与电气阀门定痊器或气动阀门定位器组合使用。阀芯开有V型切口，与阀座相对转动产生剪切力，防止卡死。特别适用于泥浆和含有纤维介质，以及含有微小固体悬浮物介质的调节。因而广泛应用于石油、化工、制药、冶金、轻纺、造纸、污水处理等生产部门的气体、蒸汽、液体输送管道中介质流量调节，以达到生产过程按控制要求。

主要技术参数

表2—3 阀门参数表

3 控制系统设计3。1 控制方案

图3-1控制方案方框图3。2 PLC模块选型

3.2.1 电源模块

选用PS307 5A

订货号：“标准模块"

6ES7307-1EA00—0AA0

属性：

PS 307；5 A 电源模块的属性：

● 输出电流为5 A

● 输出电压为24 VDC；短路和断路保护

● 与单相交流电源连接

(额定输入电压120/230 V AC，50/60 Hz)

●安全隔离符合EN 60 950

● 可用作负载电源

图3—2 电源模块接线图

①“24 VDC 输出电压工作”显示

②24 VDC 输出电压接线端

③固定装置

④主回路和保护性导体接线端

⑤24 VDC 开关

⑥电源选择器开关

3.2。2 CPU模块

选用CPU314