基于S7200的恒压供水系统Word下载.docx

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1。

1、课题的背景和意义

日常的生活用水经常随时间而变化的，因季节、昼夜相差很大，

因此用水和供水的不平衡集中表现在水压上，即用水多而供水少则水

压低，用水少而供水多则水压高.保持供水压力可以保持供、用水的

平衡.以往采用水箱和水塔或气罐加压方法，往往容易造成水的二次

污染、造成水质不好。

由于电力电子技术的发展，变频调速技术在自动恒压供水方面获得了广泛的应用。

该系统是集传感器技术、PLC、变频器技术，自动控制原理等学科为一体的综合应用系统。

1.2、PLC的研究现状

当今PLC的发展相当迅速，产品更新换代周期为3年左右，其结构不断改进、功能日益增强、性能价格比越来越高。

目前全世界PLC制造商有200多家，产品有400多个系列。

按地域影响力可以分为三大派，即欧洲产品以西门子（SIEMENS）PLC为代表;

美国产品以A-B（Allen-Bradley）PLC为代表；

日本产品以欧姆龙（OMRON）和三菱FX系列PLC为代表。

它们在我国均得到了广泛使用。

在我国设备技术改造和国产设备生产中大多使用上述公司的PLC。

3、变频器的研究现状

变频器是运动控制系统中的功率变换器。

当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势：

驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。

因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。

中国电力联盟^—P）PGhz

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3、传感器的研究现状

传感器是将非电量信号转化成电信号以实现信息检测的器件。

传统的由分立元件构成的传感器，不仅体积大，不便于安装及维修，而且功能简单,性能指标差，远远满足不了现代科技发展的需要。

集成传感器是采用专门的设计与集成工艺,把构成传感器的敏感元件、晶体管、二极管、电阻、电容等基本元器件，制作在一个芯片上,能完成信号检测及信号处理的集成电路。

因此,集成传感器又被称作传感器集成电路。

随着电子计算机、工业自动化、信息、军事、交通、化工、能源、环保、地球资源开发、宇航及遥感等现代科学技术的发展，对集成传感器的需求量也与日俱增。

目前，集成传感器的应用领域已渗透到国民经济各个部门以及人类的日常生活中。

传感技术对国民经济的发展起着巨大的推动作用.

第二章、可编程控制器的概述

2.1、PLC的定义和特点

1、PLC的定义

1980年，美国全国电气制造商协会（NEMA）对PLC作如下定义：

“可编程控制器（ProgrammableLogicController,简称PLC）是一种数字式的电子装置。

它使用可编程的存储器来存储指令,并实现逻辑运算、顺序控制、计数、定时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程惊醒控制。

"

2、PLC的特点

1）通用性强、灵活性好、接线简单

继电器逻辑孔子系统是针对各种控制要求专门设计的，只要控制系统改变,其接线就要跟着改变,因而其专用性强，通用性查。

另外，接触器的触电数有限，其系统的连线多而复杂，体积大，灵活性和扩展性都很差.PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。

通过选配相应的控制模块，便可适用于各种不同的工业控制系统。

同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内部存储器中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变PLC的硬件,只需改变程序和逻辑控制即可，因此称为“软接线”，其连线较少、灵活性和扩展性都很好。

2）功能强、功能的扩展能力强

现代PLC具有强大的功能系统,PLC利用程序可实现任意复杂的控制功能。

第一、PLC利用程序进行定时、技数、顺序、步进等控制，十分准确可靠。

而继电器逻辑控制时，需要使用大量时间继电器、计数器、步进控制开关等设备，其准确性与可靠性无法与PLC相比.第二、PLC还具有模/数（A/D）和数/模（D/A）转换、数据运算和处理、运动控制等功能,因此，它既可以对开关量进行控制，又可以对模拟量进行控制.第三、PLC具有连网功能，因此它不仅可以控制一台单击=机、一条生产线,还可以控制一个机群，多条生产线；

它既可现场控制，也可远距离地对生产工程进行监控。

3）可靠性高、抗干扰能力强

为了确保PLC在恶劣的工业环境中能可靠地工作，在设计上强化了PLC的抗干扰能力.在硬件方面，采用了电磁屏蔽、滤波、光隔离等一系列抗干扰措施.例如,输入/输出电路都采用了光隔离措施,做到电浮空，有效地隔离了PLC内部电路与输入、输出之间的电联系，从而避免了输入、输出部分窜入的干扰信号而引起的故障和误动作。

在软件上，PLC采取了故障检测、信息保护和恢复、设置警戒时钟,加强对程序的检查和校验、对程序和动态数据进行后备保护等，进一步提高了可靠性和抗干扰能力。

一般PLC允许工作环境温度为60℃，环境湿度为15%～85％,抗噪音、抗射频等能力，因此可靠性极高.

4）定时准确，定时范围宽

PLC内部提供了许多定时器和计数元件，通过不同的赋值，可以实现任意范围内的时间定时，且定时准确。

而继电器逻辑控制系统中的定时器是靠硬件设备来实现的,其定时范围和定时的准确性均受到很大的限制。

2.2、S7-200PLC

S7-200PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、模拟量I/O扩展模块共用户选用,CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。

此外，整体式PLC还配备有许多专用的特殊功能模块，例如热电偶/热电阻模块、通信模块等，使PLC的功能得到扩展。

2.2。

1CPU模块

S7—200CPU有两代产品：

第一代CPU模块为CPU21X，配有4种类型:

CPU212、CPU214、CPU215、CPU216;

第二代CPU模块为CPU22X，也有4种类型：

CPU221、CPU222、CPU224、CPU226。

不同类型的CPU具有不同的技术特征。

表2。

1-1所示为CPU22X系列的主要技术数据。

1—1CPU22X系列的主要技术数据

CPU特性

CPU221

CPU222

CPU224

CPU226

CPU226XM

外形型号mm

90X80X62

120。

5X80X62

190X80X62

程序存储区

2048字

4096字

8192字

数据存储区

1024字

2560字

5120字

掉电保持时间

50小时

190小时

本机I/O

6入/4出

8入/6出

14入/10出

24入/16出

扩展模块数量

2

7

高数计数器

单相

双相

4路30KHz

2路20KHz

6路30KHz

4路20KHz

模拟电位器

1

通讯口类型

1RS-485

1RS—485

2RS-485

浮点数运算

有

I/O映象区

128（128入/128出）

2.2.2、数字量输入/输出模块

数字量输入/输出模块是为了解决本机集成的数字量I/O点不能满足需要而使用的扩展模块，S7—200PLC目前总共可以提供3类,共9种数字量输入/输出模块。

1-2EM221模块的技术性能

型号

EM221数字量输入模块

总体特征

外形尺寸：

46mmX80mmX62mm功耗：

2W

输入特性

本机输入点数:

8点数字量输入

输入电压：

最大DC30V,标准DC24V/4mA

隔离：

光隔离,AC500V,1min，4点/组

输入延时：

最大4。

5ms

电缆长度：

不屏蔽350m，屏蔽500m

耗电

从CPU的DC5V（I/O总线）耗电30mA

接线端子

1M、0.0、0。

1、0.2、0.3为第一组，1M为第一组的公共端

2M、0。

4、0.5、0.6、0。

7为第二组，2M为第二组的公共端

1-3EM222模块的技术性能

EM222数字量（DC）输出模块

外型尺寸:

2W

输出特性

本机输出点数：

8点数字量输出

输出电压：

DC20。

4～28。

8V，标准DC24V

隔离:

光隔离，AC500V，1min.4点/组

输出延时：

OFF到ON50毫秒,ON到OFF200毫秒

电缆长度:

不屏蔽150m，屏蔽500m

从CPU的DC5V（I/O总线）耗电50mA

1M、1L+、0。

0、0。

1、0.2、0。

3为第一组，1L+为第一组的公共端电源正极，1M为第一组电源负极

2M、2L+、0.4、0.5、0。

6、0。

7为第二组，2L+为第一组的公共端电源正极，2M为第一组电源负极

1-4EM223模块的技术性能

EM223数字量（DC输入/继电器输出）组合模块

总体特性

外型尺寸：

71.2mmX80mmX62mm功耗:

3W

4/8/16路数字量输入

最大DC30V，标准DC24V/24mA

光隔离，AC500V,1min.4点/组

输入延时:

最大4.5ms

不屏蔽150m,屏蔽500m

4/8/16路数字量输出

DC5～30V,AC5～250V

输出电流：

2。

0A

最大10ms

从CPU的DC5V（I/O总线）耗电40/80/150mA

输入接线端子

（以16点为例）

1M、0。

0、0.1、…0.7为第一组，1M为第一组的公共端

2M、0.0、0.1、…0。

输出接线端子

1L、0。

0、0.1、0。

2、0.3为第一组，1L为第一组的公共端

2L、0。

4、0.5、0。

7为第二组，2L为第二组的公共端

3L、0.0、0。

1、0.2、0.3为第三组，3L为第三组的公共端

4L、0。

4、0.5、0.6、0.7为第四组，4L为第四组的公共端

M为DC24V电源负极端,L+为DC24V电源正极端

2.2.3、模拟量输入/输出模块

模拟量输入/输出模块提供了模拟量输入和模拟量输出的扩展功能。

S7—200PLC的模拟量扩展模块具有较大的适应性，可以直接与传感器相连，并有很大的灵活性，且安装方便。

下面是一些模块的技术性能表:

表2.1-5EM231模块的技术性能

EM231模拟量输入模块