基于PLC的液位控制
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。
该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。
本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。
PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。
首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。
液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。
传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。
PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。
其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。
当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。
当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。
通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。
此外，本系统还将具备一定的保护功能。
当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。
同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。
为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。
程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。
同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。
最后，本设计将进行系统的仿真和调试。
通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。
在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。
通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。
同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。
基于PLC的液位控制系统设计
基于PLC的液位控制系统设计液位控制系统是工业自动化中常见的一种控制系统，主要用于监测和控制液体或粉末在容器中的液位。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的自动化控制器，它通过编程逻辑和输入输出模块实现自动控制。
本文将基于PLC的液位控制系统进行设计和讨论。
首先，我们需要了解液位控制系统的基本原理。
液位控制系统主要由三个组成部分组成：传感器、控制器和执行器。
传感器用于监测液位高度，常用的传感器有浮球传感器、电容传感器和超声波传感器。
控制器根据传感器获得的液位信号，通过编程逻辑判断液位是否达到设定值，并根据结果控制执行器的开关状态。
执行器可以是电磁阀、泵或搅拌器，用于调节液位。
PLC作为控制器可以实现复杂的逻辑控制，并且具有可编程性和可扩展性。
下面是基于PLC的液位控制系统的设计步骤：第一步是确定系统需求和设计目标。
根据具体的液位控制需求，确定液位控制系统的功能要求和性能指标，例如需要实现液位的自动控制、报警功能和远程监控等。
然后确定设计目标，例如控制系统的稳定性、精度和可靠性。
第二步是选择适当的控制器和传感器。
根据设计目标和系统需求，选择适合的PLC控制器和液位传感器。
PLC控制器应具有足够的输入输出模块和计算能力，以满足液位控制系统的需求。
液位传感器的选择应考虑液体的性质、工作环境和控制精度等因素。
第三步是进行系统硬件设计。
根据选定的PLC控制器和传感器，设计系统的硬件连接和布置。
将传感器与PLC控制器连接，确保信号的稳定传输。
同时，还需要考虑系统的电气安全和防护措施。
第四步是进行PLC编程。
根据设计需求和目标，编写逻辑控制程序。
程序应能够实现液位的监测、判断和控制，同时具备保护和报警功能。
编程语言通常使用ladder diagram（梯形图），也可以使用其他编程语言如指令列表和函数图。
第五步是进行系统调试和优化。
完成PLC编程后，进行系统调试和优化。
对系统进行全面的测试，确保液位的检测和控制功能正常运行。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文摘要：本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种液位控制系统，该系统能够实时监测液位，并根据设定值进行液位控制。
本文详细介绍了该系统的硬件设计、软件设计以及系统测试，并对系统的性能进行了评估和分析。
实验结果表明，该液位控制系统能够稳定可靠地实现对液位的控制。
关键词：PLC；液位控制；硬件设计；软件设计；系统测试1.引言液位控制是工业中常见的一种控制过程。
在各种工业领域，如化工、能源、水利等，在液位控制方面都有较高的需求。
随着自动化技术的不断发展，PLC技术成为液位控制的一个重要工具。
2.系统硬件设计在本系统硬件设计中，我们采用了PLC、液位传感器、电磁阀等关键元件。
PLC作为控制中心，接收传感器的信号，根据设定值来控制电磁阀的开启和关闭。
液位传感器负责实时监测液位的变化，并将信号传输给PLC。
电磁阀根据PLC的指令来控制液位的增减。
3.系统软件设计在本系统软件设计中，我们使用了PLC编程语言来实现液位控制的逻辑。
首先，我们定义了PLC的输入和输出信号，然后根据设定的逻辑进行编程。
具体来说，当液位高于设定值时，PLC会关闭电磁阀，减少液位的上升；当液位低于设定值时，PLC会打开电磁阀，增加液位的下降。
通过循环执行这些逻辑，系统可以实现对液位的控制。
4.系统测试为了验证系统的可行性和性能，我们进行了一系列的测试。
首先，我们针对液位控制器的输入输出进行了测试，确保其正常工作。
然后，我们使用液位泵和液位计进行了实际测试，记录了系统在不同液位变化条件下的性能。
实验结果表明，该液位控制系统具有良好的稳定性和可靠性。
5.结果和分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：该液位控制系统能够满足不同液位变化条件下的控制需求；系统响应速度较快，能够在短时间内完成液位的调整；系统具有良好的稳定性，能够稳定地维持设定的液位。
6.结论本文基于PLC技术设计了一种液位控制系统，并进行了详细的硬件设计、软件设计和系统测试。
基于PLC的液位控制系统设计
基于PLC的液位控制系统设计液位控制系统是一种自动控制系统，用于控制液体在容器中的液位。
PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于液位控制系统中，因为它具有可编程性、易于安装和维护以及可靠性高的特点。
在本文中，我们将基于PLC设计一个液位控制系统。
首先，我们需要选择适合的PLC设备。
根据液位控制系统的规模和需求，我们可以选择不同型号和品牌的PLC，例如西门子、施耐德等。
一个PLC系统通常包括CPU、输入和输出模块、通信模块等组成部分。
根据液位控制系统的需求，我们可以选择适当的输入和输出模块来连接传感器和执行器。
接下来，我们将设计液位传感器和执行器的布置。
液位传感器用于检测液位的高度，并将信号传输给PLC系统。
常用的液位传感器包括浮球传感器、压力传感器等。
根据液位控制系统的需求，我们可以将传感器布置在不同的位置和高度。
执行器用于控制液位，例如开关泵来增加液位或者打开泄水阀来降低液位。
然后，我们需要设计PLC的逻辑控制程序。
PLC的逻辑控制程序决定了液位控制系统的工作方式。
我们可以使用PLC编程语言（如ladder diagram）来编写逻辑控制程序。
在程序中，我们可以定义液位的上下限，并根据实际液位与设定值之间的偏差来控制执行器的开关状态。
例如，当液位低于设定值时，PLC会启动泵来增加液位；当液位高于设定值时，PLC会打开泄水阀来降低液位。
最后，我们需要测试和调试液位控制系统。
在测试过程中，我们可以使用仿真工具来模拟真实情况，并验证PLC的逻辑控制程序是否正确。
如果发现问题，我们可以对逻辑控制程序进行修改或优化。
一旦测试通过，我们就可以将液位控制系统部署到实际环境中，并进行调试。
在调试过程中，我们需要确保PLC系统能够稳定地控制液位，并及时响应外部输入和输出信号。
总结起来，基于PLC的液位控制系统设计包括选择PLC设备、设计液位传感器和执行器布置、编写逻辑控制程序以及测试和调试系统等步骤。
通过合理设计和调试，PLC可以有效地控制液位，提高系统的自动化程度和稳定性。
基于PLC与组态的液位控制系统设计
基于PLC与组态的液位控制系统设计液位控制系统是工业自动化中的重要组成部分，在许多工业领域中都有广泛的应用。
本文将基于PLC（可编程逻辑控制器）与组态软件对液位控制系统进行设计。
首先，我们需要明确液位控制系统的基本原理。
液位控制系统主要通过监测液位传感器的信号，并根据设定的液位值进行控制，以实现液位的稳定控制。
在设计液位控制系统之前，我们需要进行系统的需求分析，包括液体的性质、液位范围、控制精度要求等。
接下来，我们可以选择适合的PLC型号，并搭配相应的组态软件。
PLC作为液位控制系统中的核心控制设备，负责接收和处理液位传感器的信号，并输出控制信号控制液位的变化。
组态软件负责图形化地配置PLC 的输入和输出，以及实现控制逻辑图的编程。
在液位控制系统的设计中，需要将液位传感器与PLC进行接线，并进行参数的配置。
液位传感器可以选择合适的类型，如浮球式、电容式或超声波式等，以满足实际应用的需求。
接线和参数配置的正确与否直接影响到液位控制系统的准确性和可靠性。
接下来，我们需要在组态软件中进行逻辑控制的编程。
根据系统的需求分析，我们可以设置液位的目标值、偏差范围，同时结合输出控制信号的方式（如开关量控制、模拟量控制等），设计相应的控制逻辑。
在组态软件中，我们可以使用逻辑语言来实现这些控制逻辑，如梯形图、功能块图等。
此外，还可以设置报警功能，当液位超过预设范围时，及时发出报警信号，保证系统的安全性。
完成逻辑控制的编程后，我们需要进行系统的调试与测试。
可以通过手动调节液位传感器的输入信号，观察PLC输出的控制信号是否满足预期要求，以及液位的变化是否稳定。
如果发现问题，可以对液位控制系统的参数和控制逻辑进行调整，直到满足实际应用需求。
最后，我们还可以根据实际应用的需求，对液位控制系统进行扩展和优化。
例如，可以增加远程监控和控制功能，通过网络连接，实现对液位控制系统的远程监控和操作。
此外，还可以根据不同的液位范围和控制精度要求，选择不同型号的液位传感器和PLC，以满足不同工业领域的应用需求。
基于PLC的液位控制系统设计
毕业设计开题报告1. PID 简述简述 过程控制通常是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制程中的自动控制,它是自动化技术的一个极其重要的方面。
本次毕业设计是基于PLC 的液位控制系统的设计，它的控制对象是水箱的液位，是过程控制中经常遇到热工参数。
本人在这次设计中主要负责控制策略——PID 算法的确定，就在次将PID 算法作个简要的介绍。
算法作个简要的介绍。
在生产过程自动控制的发展历程中在生产过程自动控制的发展历程中,PID ,PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。
它简单实用制方式。
它简单实用,,易于实现易于实现,,适用范围广适用范围广,,鲁棒性好鲁棒性好,,在现今的工业过程中获得了广泛的应用广泛的应用..据统计据统计,,目前工业控制器中约有90%90%仍是仍是PID 控制器。
PID 控制器的设计及其参数整定一直是控制领域所关注的问题。
其设计和整定方法得到国内外广泛研究, 著名的如Ziegler-Nichols 法、基于内模控制的方法及基于误差的积分的优化方法。
基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因,,在PID 优化设计中被广泛采用。
（1）在工业生产过程控制中,模拟量的模拟量的 PID (比例、比例、积分、积分、微分)调节是常见的一种控制方式,这是由于这是由于PID 调节不需要求出控制系统的数学模型,至今为止,很难求出许多控制对象准确的数学模型,对于这一类系统,使用使用PID 控制可以取得比较令人满意的效果,同时同时PID 调节器又具有典型的结构,可以根据被控对象的具体情况,采用各种PID 的变种,有较强的灵活性和适用性。
在模拟量的控制中,经常用到经常用到PID 运算来执行来执行PID 回路的功能,PID 回路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易。
如果一个果一个 PID 回路的输出回路的输出M ( t)是时间的函数,则可以看作是比例项、积分项和微分项三部分之和(2)，即：，即：dt de K M edt K e K t M C tc C *+++*=⎰00)( 式中式中 e ——偏差；——偏差；T i ——积分常数；——积分常数；T d ——微分常数；——微分常数；K c ——放大倍数（比例系数）——放大倍数（比例系数）M 0——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加以上各量都是连续量,第一项为比例项,最后一项为微分项,中间两项为积分项。
「基于PLC的液位控制系统设计1」
「基于PLC的液位控制系统设计1」液位控制系统是工业领域最常见的自动控制系统之一，它可以实现对液体的实时监控和自动控制。
本文将介绍基于可编程逻辑控制器（PLC）的液位控制系统的设计。
首先，我们需要了解液位控制系统的基本组成部分。
液位控制系统一般包括液位传感器、执行器（如泵或阀门）、PLC和人机界面。
液位传感器用于检测液体的高度，然后将信号传输到PLC。
PLC通过逻辑控制算法，根据液位传感器的信号来控制执行器的操作，从而达到对液位的控制。
人机界面用于操作人员与液位控制系统直接交互，如设置液位控制参数、显示液位信息等。
在设计液位控制系统时，首先需要确定液体的容器类型和液位的测量范围，选择适合的液位传感器。
常见的液位传感器包括浮球传感器、压阻式传感器和超声波传感器等。
然后，选择合适的执行器来控制液位，如泵或阀门。
根据液位控制的需求，确定PLC的规格和类型，如简单控制任务可以选择小型PLC，而复杂控制任务可能需要使用高性能PLC。
接下来，需要进行液位控制的逻辑设计。
液位控制系统的逻辑设计可以使用Ladder Diagram或Structured Text进行编程。
通过编程实现对液位的监测和控制。
例如，当液位低于一定值时，PLC通过控制执行器来注入液体，当液位高于一定值时，PLC通过控制执行器来排出液体。
在设计过程中，要考虑到液位变化的延迟和波动。
针对这个问题，可以使用滤波技术和控制算法来解决。
滤波技术可以减少传感器信号中的噪音和干扰，控制算法可以根据液位变化的速率来调整执行器的操作，从而使液位控制更加精确和稳定。
最后，测试和调试液位控制系统。
在测试中，需要验证液位传感器的准确性和PLC的控制性能。
通过对系统的模拟和实际运行进行测试，可以发现和解决潜在问题，确保液位控制系统的正常运行。
总结起来，基于PLC的液位控制系统设计需要考虑液位传感器的选择、执行器的选择、PLC的规格和类型、逻辑设计、滤波技术、控制算法以及测试和调试。
基于PLC的液位控制系统设计
2024年7月16日
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基于PLC的液位控制系统设计
液位控制系统的硬件组成
计算机液位控制系统电路图如图所示。在本控制系统中、用计算机实现控 制算法, PLC控制系统带有A/D模块SM331和D/A模块SM332。电动调节阀作为 执行机构。
控制系统硬件电路连接图
2024年7月16日
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基于PLC的液位控制系统设计
液位变送器 : 采用液位变送器 BP800采用工业用的扩散硅压力变送器， 含不绣钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补 偿 。压力传感器用来对上水箱和下水箱的液位进行检测，变送器为二 线制，故工作时需串接24VDC电源 。
电动调节阀 : 采用智能型电动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。。 电动调节阀号为: QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、 推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作 方便等优点，控制信号为4—20mADC或1—5VDC，输出4—2OmADC的阀位信 号，使用和校正非常方便。
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基于PLC的液位控制系统设计
建立数学模型
被控对象的数学模型 :
将Q1作为被控过程的输入变量，h为其输出变量，则该被控过程的数学模型 就是h与Q1之间的数学表达式。根据动态物料平衡关系有:
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基于PLC的液位控制系统设计
表示为增量形式:
式中: ΔQ1，ΔQ2，Δh分别为偏离某一平衡状态的增量；A为水箱截 面积。
基于PLC的液位控制系统设计
本文设计的主要目的是控制下水箱的液位。使下水箱的 液位在某一比较小的范围变化。
研究对象是双容水箱的串级系统。 液位控制系统的组成：
控制器 电动调节阀 上水箱、下水箱 液位变送器等 电动调节阀用于调节上水箱的进水量大小，液位变送器 用于检测上水箱和下水箱的液位。控制器的输出量用于控制 调节阀的开度。
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摘要本次课程设计的课题是基于PLC的水箱液位控制系统的设计。
涉及到的主要内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析，S7-300可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和应用PLC语句编程来控制水箱水位。
关键词：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、压力变送器、电动调节阀、变频器，PID指令。
目录摘要 (I)第1章引言 (1)1.1 实验目的 (1)1.2 实验原理 (1)1.3 设计方案的确定 (2)第2章系统硬件介绍 (2)2.1 西门子PLC控制系统简介 (2)2.3模拟量输入模块 (3)2.4模拟量输出模块 (3)2.5 电源模块 (4)第三章系统硬件控制设计 (5)3.1 系统设计 (5)3.2 硬件设计 (6)3.2.1 检测单元 (6)3.2.2 执行单元 (7)第四章软件设计 (8)4.1 FC105 介绍： (8)4.2 FC 106 介绍： (8)4.3 FB41 介绍 (9)4.4 软件控制流程图： (10)第五章程序实现 (10)5.1 step 7 软件编程： (10)5.2程序调试与结果 (15)5.3 过程中出现的问题与解决办法 (15)第6章实验心得与体会 (19)附录：程序清单 (20)参考文献 (24)第1章引言1.1 实验目的1熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。
2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的设置及编程。
3、掌握模拟量模/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环境的使用。
4 掌握过程控制的中pid的调节方法，实现液位的自由控制。
1.2 实验原理本次实验采用PLC 控制，将液位控制在设定高度，根据上水箱液位信号输出给PLC ，PLC根据P I D 参数进行PID 运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制水泵供水系统的进水流量，从而达到控制液位的恒定的目的。
单容水箱液位的控制原理：图1-1单容水箱液位的控制原理：本次实验原理：根据设定的流量输出给PLC ，用PLC 的输出来控制变频器，用流量计测出流量信号的反馈给PLC ，有PLC 进行比较和运算输出给变频器，从而达到流量的平衡。
图1-2液位控制系统原理框图1.3 设计方案的确定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。
把液位变送器检测到的水位信号4～20mA送入至S7-300 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。
过程控制在工业生产中应用广泛，在理论的研究与生产的实践中发展出很多的控制算法，主要有，PID控制算法，预测控制自适应控制，智能控制。
大量的事实证明，传统的PID控制算法对于绝大部分工业过程的被控对象(高达90%)可取得较好的控制结果。
采用改进的PID算法或者将PID算法与其他算法进行有机的结合往往可以进一步提高控制质量。
图1-3实验系统流程图第2章系统硬件介绍2.1 西门子PLC控制系统简介S7-300的CPU模块集成了过程控制功能，用于执行用户程序。
每个CPU都有一个编程用的RS-485接口，可以和计算机连接，PLC作为下位机，利用计算机作为上位机进行编程。
功能强大的CPU的RAM存储容量为512KB，有8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量通道最大为4096个，由于使用Flash EPROM，CPU断电后无需后备电池可以长时间保持动态数据，使S7-300成为完全无维护的控制设备。
S7-300系列PLC的主要特点是：（1）功能强●极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过SIMECLAMS联网的网络功能，使S3-300功能更强。
●强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能、口令保护，便利的连接系统和无槽位限制的模块化结构。
●快速，极其快速的指令处理大大地缩短了循环周期。
（2）通用，着眼未来●满足各种要求的高性能模块和三种CPU适用于任一场合。
●模块可扩展至最多三个扩展机架，相当高的安装密度。
●用于与SIMATIC其他产品相连的接口，集成了MMI(人机界面)设备，用户友好的Windows STEP7编程，使得S7-300成为对未来的安全投资。
2.2 CPU模块CPU 314C-2 DP( 6ES7 314-6EH04-0AB0)：是紧凑型CPU，适合安装在分布式结构中。
通过其扩展工作存储器，该紧凑型CPU也适用于中等规模的应用。
集成的数字量和模拟量I/O 可直接与过程连接，PROFIBUS DP 主站/从站接口允许连接独立的I/O 单元。
因此，CPU 314C-2 DP 既可以用作本地单元进行快速预处理，也可以用作带从属现场总线系统的一个高级控制。
通过集成的与过程相关的功能还可以实现其它应用：计数，频率测量，PID 控制。
2.3模拟量输入模块系统中从检测装置过来的模拟量需经过A/D转换才能输入到CPU处理，这就要求PLC有模拟量输入处理模块。
SM 331模拟量输入[简称模入(AI)] 模块目前有三种规格型号，即128⨯AI位模块和12AI位模块、168⨯AI位模块。
2⨯本次实验的模拟量输入/输出模块采用，SM331 AI8x12bit(6ES7 331-7KF02-0AB0)，该模块有8输入通道（默认地址：PIW256-PIW271）、测量范围：0～10V电压、0～10KΩ电阻或Pt 100），输出范围0～10V电压值或4～20mA电流值SM 331输入模块主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离元件、逻辑电路组成。
A/D转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法。
2.4模拟量输出模块经过CPU处理后的结果是数字量，而执行机构能接收的信号是模拟信号，这就要求PLC配有模拟量输出模块。
SM 332模拟量输出[简称模出(AO)]模块目前有3种规格型号：12AO位模4⨯块、12AO位模块。
本次实验采用的SM331 A04x12bit(6ES74⨯2⨯AO位模块和16332-5HDO1-0AB0)该模块有4路输出通道（默认地址：PQW272-PQW279）SM 332可以输出电压，也可以输出电流。
在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路与负载连接。
2.5 电源模块PS 307电源模块是西门子公司为S7-300专配的DC24V电源，PS 307系列模块除输出额定电流不同外(有2、5、10A)，其工作原理和参数都一样。
系统选用5A的电源模块。
PS 307 5A模块基本电路如图2-1所示。
PS 307 5A模块的输入接单相交流系统，输入电压120/230V，50/60HZ，在输入和输出之间有可靠的隔离。
输出电压允许范围20(%±)V，最大上升时间2.5s，最大残留纹波150mV，PS 307可安装5在导轨上，除了给S7-300供电，也可给I/O模块提供负载电源。
图2-1PS 307电源模块(10A)基本电路图第三章系统硬件控制设计3.1 系统设计在这个部分中控制的是上水箱的液位。
单相泵正常运行，打开出水阀，电动调节阀以一定的开度来控制进入水箱的水流量，调节手段是通过将液位变送器检测到的电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换成与变频器开度相对应的电信号送入变频器，然后由变频器控制水泵，从而达到控制液位的目的。
当上水箱的液位小于设定值时，液位变送器检测到的信号小于设定值，设定值与反馈值的差就是PID调节器的输入偏差信号。
经过运算后即输出控制信号给变频器，使其值增大，从而电动调节阀的开度增大，以使通道里的水流量变大，增加水箱里的储水量，液位升高。
当液位升高到设定高度时，设定值与控制变量平衡，PID调节器的输入偏差信号为零，电动调节阀就维持在那个开度，流量也不变，同时水箱的液位也维持不变。
系统的控制框图如图4-1所示。
其中SP为给定信号，由用户通过计算机设定，PV为控制变量，它们的差是PID调节器的输入偏差信号，经过PLC的PID程序运算后输出，调节器的输出信号经过PLC的D/A转换成4~20mA的模拟电信号后输出到变频器，调节电动调节阀的开度，以控制水的流量，使水箱的液位保持设定值。
水箱的液位经过液位变送器检测转换成相关的电信号输入到PLC的输入接口，再经过A/D转换成控制量PV，给定值SP与控制量PV经过PLC的CPU 的减法运算成了偏差信号e ,又输入到PID调节器中，又开始了新的调节。
所以系统能实时地调节水箱的液位。
图3-1 上水箱液位自动调节系统控制框图3.2 硬件设计3.2.1 检测单元在过程控制系统中，检测环节是比较重要的一个环节。
本次采样的对象时液位。
液位变送器分为浮力式、静压力式、电容式、应变式、超声波式、激光式、放射性式等。
系统中用到的液位变送器是SP0018G压力变送器，属于静压力式液位变送器，量程为0~10KPa，精度为%0.1，由24V直流电源供电，可以从PLC 的电源中获得，输出为4~20mA直流，接线如图4-2所示。
图3-2 压力变送器的接线图接线说明：传感器为二线制接法，它的端子位于中继箱内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源24V+接中继箱内正端(+)，中继箱内负端(—)接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接24V-。
传感器输出4~20mA电流信号。
图3-3压力变送器工作原理图 压力变送器的工作原理见图4-3。
大气压力为P A ，选定的零液位处压力为P B ，零液位至液面高度为H ，其产生的压差ΔP 为g H P P P A B ρ=-=∆ (4-1)式中，ρ为水的密度，g 为重力加速度。
根据式(4-1)，利用压力变送器将P B 转换成DC4~20mA 统一标准信号送入PLC 中，便得知被测的液位。
3.2.2 执行单元变频器作为此次设计的执行单元，接受来自调节单元的输出信号，并转换成相应的数字量 ，从而控制水泵供水系统的进水流量，从而达到控制液位的目的。
3.2.3 控制单元控制单元是整个系统的心脏。
在系统中，PLC 是控制的中心元件，它是控制单元设计的重要部分。
系统应用的是西门子S7-300系列的PLC ，其结构简单，使用灵活且易于维护。
它采用模块化设计，本系统主要包括CPU 模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和电源模块。
PLC 可以与计算机连接，便于计算机对PLC 进行编程和管理。