江西理工大学电气工程与自动化学院 基于S7-300 双容水箱液位控制系统 第2章 硬件选型
2.1. 硬件选型
本设计硬件主要包括，过程控制系统设备一套（包括三个流动水箱、一个储水水箱、若干水管、开关若干、抽水泵一个等）、流量计一个、电动阀一个、变频器一套等。
考虑到液位的精度和准确度，本设计采用上海艾特自动化仪表有限公司的MLF-1液位计。
变频器采用西门子全新一代标准变频器MicroMaster420,它是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。它友好的用户界面，让你的安装、操作和控制象玩游戏一样灵活方便。全新的IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。
水泵电动机采用浙江松久电机有限公司的A02-7112系列三项异步电动机，功率为370W，额定电压380伏，额定电流1.0A，额定频率50HZ，转速2780r/min，绝缘等级B，噪声65dB
硬件组态采用可编程控制器CPU 314C-2 PN/DP，CPU 314C-2 DP 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输入和输出可与过程信号直接连接。集成的 的PROFIBUS DP 主站/从站以及 PROFINET IO 控制器/I-设备接口，用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式连接。这使得 CPU 314C-2 PN/DP 可作为进行快速处理的分布式单元使用，也可作为 PROFIBUS 和 PROFINET 系统中具有低端现场总线系统的上位控制器。
采用西门子电源模块PS307/5A，6ES7307-1EA01-0AA0西门子PS307/5A/10A电源模块单元为S7-300/ET 200M提供电源，将120/230伏交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压输出电流2安、5安或10安 。S7-300需要24伏直流电源。PS 307负载电源模块将120 或230伏交流电压转变为24伏直流工作电压。24伏直流电源用来为SIMATIC S7-300和传感器及执行元件供电
模拟量输入采用SM331,命令地址为6ES7 331-7KF02-OABO，标称型号是AI8*12Bit，光电隔离，U/I/热电偶/电阻中断，诊断；分辨率9、12、14位，八位模拟量输入。
模拟量输出采用SM332，命令地址为6ES7 332-5HD01-OABO，标称型号是AO4*12Bit，光电隔离，U/I诊断；分辨率11、12位，四位模拟量输出。 数字量模块 SM 323 数字量输入/ 输出模块,8 输入，8输出。24VDC；8出，24VDC，0.5A，晶体管输出，光电隔离，扩展温度范围
PS 307 5A
AI8*12Bit 6ES7 331-7KF02-OABO AO4*12Bit 6ES7 332-5HD01-OABO DI8/DO8*DC24V/0,5A 6ES7 323-1BH01-0AA0 2.2. 选型步骤
硬件的选型是从本设计的核心去实现的，硬件方面要符合标准输入电压、电
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江西理工大学电气工程与自动化学院 基于S7-300 双容水箱液位控制系统 流、频率等。
因此选型的步骤可以分为如下几步来进行：
（1）了解设计所提供的硬件资源，根据所有的设备进行实践选型； （2）确定流量最大时流量计的最大值，以确定所选AD采集设备符合要求； （3）确定电源模块是否符合设备的规格； （4）确定变频器所能设置的最大频率值； （5）确定DA采集到的数据值是否符合设备要求； 2.3. 选型的结果
最终确定采用的硬件设备主要有，上海艾特自动化仪表有限公司的MLF-1流量计，变频器采用西门子全新一代标准变频器MicroMaster420，水泵电动机采用浙江松久电机有限公司的A02-7112系列三项异步电动机，硬件组态采用可编程控制器CPU 314C-2 PN/DP。 2.4. 选型的技术参数 一、变频器MicroMaster420
200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-5.5kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW； 模块化结构设计，具有最多的灵活性； 标准参数访问结构，操作方便。 二、可编程控制器
西门子可编程控制器6ES7314-6EH04-0AB0SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP COMPACT CPU WITH 192 KBYTE WORKING MEMORY, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ), 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, FRONT CONNECTOR (2 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED， 三、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(?5%)V，最大上升时间2.5s，最大残留纹波150mV，PS 307可安装在导轨上，除了给S7-300供电，也可给I/O模块提供负载电源。
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江西理工大学电气工程与自动化学院 基于S7-300 双容水箱液位控制系统 第3章 硬件结构设计
3.1. 整体结构设计
系统硬件设计总体框图如下图 3.1所示。
硬件整体设计构架过程控制设备电磁阀液位计变频器DA输出阀度值AD采集流量值DA输出频率值PLC控制设备 图 3.1 系统设计总体框图
3.2. 硬件连接图
下图所示的位在组态软件中的硬件连接图，在设计的过程中，其实是分为两种硬件连接的，一种是单环的情况，一种是双环的情况。在这里由于各方面的原因，给出双环杰控组态的硬件连接图。见图 3.2所示。
图 3.2 双环硬件组态图
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江西理工大学电气工程与自动化学院 基于S7-300 双容水箱液位控制系统 主要部分系统控制图连接如下，这里画出的是单环液位控制的情况，具体如下图 3.3示。
阀门蓄水箱 阀门液位计电动阀磁力泵储水箱PLC变频器AD模块DA模块PCPC客户端客户端图 3.3 硬件设备连接图
3.3. 系统I/O分配表
控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址编号如下表所示：
符号 FC105_IN FC105_OUT BIPOLAR SP_INT PV_IN GAIN TI LMN FC106_IN FC106_OUT PQW276 PQW278 地址 PIW262 MD102 I8.0 MD200 MD102 DB1.DBD14 MD160 MD150 MD150 MW250 MW250 27648 备注 模拟量输入 模拟量输出 启动转换模式 初始给定值 反馈输入 比例值 积分时间 PID调节输出 数字量输入 数字量输出 变频器给定值 电动阀给定值 3.4. 硬件组态和变频参数设置
3.4.1. 硬件组态设置
由于三个任务的硬件都是一样的，唯一的区别在于双容水箱多了一个水箱的检测环节，
其余的和单容水箱一致。是以下面的硬件泽太部分其实是一致的，具体见如下图 3.4。
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图 3.4 硬件组态图
3.4.2. 变频器参数设置
电动机的额定参数：功率0.37KW
电压380V 电流1.0A
转速2780r/min
快速调试： 步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 参数名 P0010 P0100 P0304 P0305 P0307 P0310 P0311 P0700 P1000 P1080 P1082 P1120 P1121 P3900 设定值 1 0 380 1.8 0.37 50 2780 2 1 0 50 10 10 1 参数说明 进入快速调试 电网频率 额定电压 额定电流 额定频率 额定频率 额定转速 内控1；外控2 内控1；外控2 最小频率 最大频率 斜坡上升时间 斜坡下降时间 结束快速调试 备注 内控/外控选择
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