摘要:分析了高層樓宇供水管道壓力監(jiān)測(cè)的重要性, 提出了一種采用 FX0N-3A 模擬量輸入輸出模塊的壓 力測(cè)量方案,詳細(xì)介紹了 FX0N-3A 模塊的使用方法, #后通過(guò)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了壓力測(cè)量方案的準(zhǔn)確性和可行 性,為變頻恒壓供水系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新助力。AFk壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,壓力、溫度、流量、速度等等都是需 要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的物理量,這些物理量一般需經(jīng)過(guò)單片機(jī)、PLC 等控制器處理成數(shù)字量后,才能在計(jì)算機(jī)或觸摸屏上顯示 并記錄下來(lái)。但這些物理量都是模擬量,需要經(jīng)過(guò)模擬量 輸入輸出模塊,才能傳送給控制器處理。
本文用 FX0N-3A 模擬量輸入輸出模塊實(shí)現(xiàn)水壓的實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)[1-3]。FX0N-3A 是三菱 PLC 模擬量輸入輸出模塊,具有 8 位二進(jìn)制分辨率,2 通道模擬量輸入和 1 通道模擬量輸出,可 以進(jìn)行 2 通道的電壓輸入(DC0 ~ 10 V、DC0 ~ 5 V), 或者電 流輸入(DC4 ~20mA),1 個(gè)通道的模擬量輸出可以是電壓輸 出(DC0 ~ 10 V) 或者電流輸出(DC4 ~ 20mA)。
1 壓力測(cè)量方案
隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn),越來(lái)越多的人涌入城市, 城市中高層建筑如雨后春筍般拔地而起,城市居民生活用 水是目前亟需解決的問(wèn)題,變頻恒壓供水系統(tǒng)是目前城市 #流行的生活用水供水方式,其中,供水管道壓力是一個(gè)需 要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)。
本文用三菱 FX1N-40MR 型 PLC 作為控制器,結(jié)合 FX0N-3A 模擬量輸入輸出模塊,來(lái)監(jiān)測(cè)供水管道壓力,并 顯示和記錄在計(jì)算機(jī)上,壓力測(cè)量方案如圖 1 所示。
壓力傳感器選用
擴(kuò)散硅壓力變送器,用于采 集水壓信號(hào),一方面將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),傳送給FX0N-3A 模塊,進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理;另一方面,其上的數(shù) 顯表可以顯示實(shí)時(shí)壓力值,與計(jì)算機(jī)中顯示壓力值進(jìn)行對(duì) 比,以驗(yàn)證壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
FX0N-3A 模塊包含兩路輸入通道和一路輸出通道,輸 入通道將外部的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)(A/D 轉(zhuǎn) 換),而輸出通道將內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部的模擬信號(hào) (D/A 轉(zhuǎn)換),在測(cè)量壓力之前,需要對(duì) FX0N-3A 模擬量輸 入輸出模塊進(jìn)行偏置與增益調(diào)整。
2 FX0N-3A 模塊的調(diào)整
FX0N-3A 模擬量輸入輸出模塊使用 3 種模擬量輸入 輸出格式,其中有 2 種是電壓輸入輸出格式,1 種是電流輸 入輸出格式,根據(jù)連線方式的差異,可以選擇電流或是電壓 作為模擬量輸入輸出信號(hào),本次偏置與增益的調(diào)整方式采 用電流輸入輸出格式,電流量程是 4 ~ 20 mA。
經(jīng)過(guò)調(diào)試,F(xiàn)X0N-3A模塊的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)際所能達(dá)到的 #大數(shù)值與輸入電流的大小有關(guān),若要達(dá)到FX0N-3A模塊 的 A/D 轉(zhuǎn)換理論#大值 255,輸入電流至少為 22.5 mA。因 電流輸入量程是 4 ~ 20 mA,A/D 轉(zhuǎn)換值無(wú)法達(dá)到 255,本 文設(shè)定輸入電流為 20 mA 時(shí),F(xiàn)X0N-3A 模塊 A/D 轉(zhuǎn)換值 為 215,分辨率為 0.074 mA,如圖 2 所示。
2.1 輸出通道的調(diào)整
向三菱PLC模塊中寫(xiě)入程序如圖4所示,運(yùn)行并監(jiān)控PLC。
2.1.1 偏置調(diào)整
使 X0=ON,X1=OFF,此時(shí)將數(shù)字量“1”進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn) 換,調(diào)節(jié)“D/A OFFSET”旋鈕,使模擬電流輸出值為 4.074 mA。
2.1.2 增益調(diào)整
使 X0=OFF,X1=ON,此時(shí)將數(shù)字量“215”進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn) 換,調(diào)節(jié)“D/AGAIN”旋鈕,使模擬電流輸出值為 20.000mA。至 此,輸出通道已調(diào)整完畢。
2.2 輸入通道的調(diào)整
用 FX0N-3A 模塊的電流模擬量輸出通道作為電流發(fā) 生器,將電流輸出通道連接到一路輸入通道上,連線如圖 5 所示,當(dāng)使用電流輸入時(shí),應(yīng)確保電流輸入端子[IIN*]和電 壓輸入端子[VIN*]短接。
向三菱PLC模塊中寫(xiě)入程序如圖 6,運(yùn)行并監(jiān)控PLC。
2.2.1 偏置調(diào)整
使 X0=ON,X1=OFF,將數(shù)字量“1”進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換,此時(shí)輸出通道電流為 4.074 mA。使 X2=ON,將 4.074 mA 電 流進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換,節(jié)“A/D OFFSET”旋鈕,使數(shù)據(jù)寄存器 D01 的數(shù)值為 1。
2.2.2 增益調(diào)整
使 X0=OFF,X1=ON,將數(shù)字量“215”進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換, 此時(shí)輸出通道電流為 20.000mA。使 X2=ON,將 20.000mA 電 流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,調(diào)節(jié)“A/D GAIN”旋鈕,使數(shù)據(jù)寄存器D01 的數(shù)值為 215。至此,一路輸入通道已調(diào)整完畢。 兩路輸入通道使用相同的偏置與增益,當(dāng)其中一路輸入 通道已經(jīng)調(diào)整好,另一通道也被自行調(diào)整好,而不用另行調(diào)整。
3 水壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)
擴(kuò)散硅壓力變送器的量程是 0 ~ 1 MPa,變 送器的輸出電流是 4 ~ 20 mA,F(xiàn)X0N-3A 模塊的 A/D 轉(zhuǎn)換 值對(duì)應(yīng)為 0 ~ 215,三者之間的換算關(guān)系見(jiàn)表 1。
根據(jù)壓力測(cè)量方案,搭建好壓力監(jiān)控系統(tǒng),通電實(shí)驗(yàn) 后,計(jì)算機(jī)中顯示的實(shí)時(shí)壓力值和
壓力變送器的顯示值 如圖 7 所示,從圖中可以看出,兩者是完全一致的。
4 結(jié)論
本文介紹了樓宇供水壓力監(jiān)控系統(tǒng)方案,闡述了 FX0N-3A 模擬量輸入輸出模塊的校準(zhǔn)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì) 比,驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和可行性,為該方法在變頻恒壓 供水系統(tǒng)中的推廣提供有力支撐。
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