摘要：本設計是以S7-300為計算中心的超聲波明渠流量計，特點是流速傳感器和液位傳感器是分開的，數據輸入給PLC進行計算，較後通過軟件編程，把計算結果輸出到數顯儀表上。需要注意的是流速傳感器和液位傳感器的安裝位置要合理，較好在明渠的水位和流速平穩的區段，不要離入口和出口太近。優點是可以通過編程軟件修改參數，尤其是流量單位的任意轉換。
1設計原理
本文設計的
超聲波明渠流量計以流速-水位運算法為基礎，流速測量和液位測量是兩個不同的儀表，較後采集這兩個
模擬量進行計算。本設計采用了先進的超聲波流速測量儀和電容式水位測量儀，流速和水位雙探頭的實時模擬量數據經過S7-300平台的計算，輸出到一個數顯儀表上。原理如圖1所示。計算公式
(1)
2硬件設計
2.1測速儀表
本設計的測速儀表采用超聲波探頭，如圖1所示，把兩個探頭布設在溝渠兩邊，這兩點之間與溝渠的邊緣不能垂直，A點到B點時間為t1，由B點發A點收時間為t2，由於流速的存在，逆水時間長，順水時間短，時間差Δt=t1-t2，流速υ與Δt有線性關係[1]。經過計算，可以得出AB線段上的平均流速，並轉換成4~20mA輸出。探頭要放在水位的中點左右，不能在溝渠底部，也不能露出液麵，否則數據都不準確[2]。
2.2香蕉视频在线网址
由公式(1)可知，溝渠寬度W是規則的，液位的高h是流量大小的重要變量。本設計采用的香蕉视频在线网址是依據電容感應原理，當被測介質淹沒香蕉视频在线网址測量電極時，引起其電容變化。它可將物位、液位介質高度的變化轉換成標準電流信號4~20mA。
香蕉视频在线网址的安裝位置要選取得當，因為大多數的溝渠底部都不太平坦，這都會影響香蕉视频在线网址的準確性。如果溝渠底部很平坦，就可以直接插到底部；若是低窪不平，就離底部一段距離[3]，但是在計算液位時，要加上這段距離。
2.3計算中心和顯示儀表
本設計是基於PLC的S7-300係列的，由於流速和液位都是模擬量輸入到PLC，而且經過PLC的計算後要輸出到數字顯示儀表中，所以PLC至少要有AI模塊和AO模塊。這裏使用的CPU是315係列，AI模塊使用的是6ES7-331係列，AO使用的是6ES7-332係列。同時要把AI與AO通道的輸出範圍改寫為4-20mA的標準信號。
數顯儀表的功能很多，香蕉视频色版在线观看需要一個標準電流信號4~20mA的輸入，以及可以設置量程和報警等信號的數顯儀表即可。
3組態編程
3.1工程組建
裝好編程軟件Step7，新建一個SIMATIC300站點，創建站點後進入硬件的圖標。接著要創建導軌，之後就可以添加自己要用的模塊了。當香蕉视频色版在线观看把AI與AO模塊在編程軟件中插入後，軟件會自動分配地址，所以香蕉视频色版在线观看在編程中要注意AI和AO變量的使用。本設計中，AI分配的地址是從PIW272開始的，AO分配的地址是從PQW288開始的。
3.2程序編寫
在香蕉视频色版在线观看建立一個新的工程後，點擊“S7程序”下拉菜單中的塊，右邊空白的地方就會顯示一個組織塊OB1，在這裏麵編寫就可以了，但香蕉视频色版在线观看還需要一些組織塊，根據香蕉视频色版在线观看的需要加一些組織塊模塊訪問出錯組織塊(OB122)等，為了香蕉视频色版在线观看方便查找問題。
功能塊FC105和FC106不需手動添加。在編程界麵下，在Programelements中的Libraries下的StandardLibrary下的TI-S7ConvertingBlocks中就可以找到。FC105是處理AI的功能塊，IN管腳是AI通道，地址從PIW272開始，也就是硬件配置那裏係統自動分配的地址，一定要與之對應；HI_LIM和LO_LIM是AI的量程；BIPOLAR是極性設置，信號為4~20mA（單極性信號），則設置為0。
FC106是處理AO的功能塊，其與FC105一樣，因為是輸出模塊，所以OUT管腳是模擬量輸出通道，地址從PQW288開始，這也是係統自動分配的地址，必須與之對應。程序段如圖2所示。其中的加法功能塊加上了0.19m，是因為香蕉视频在线网址離底部是0.19m。較後麵的乘法功能塊是流量單位L/s與m3/h之間的換算關係所致。
4結語
本超聲波明渠流量計優點在於測速傳感器和液位傳感器是分開的，可以更準確的對溝渠的流量進行監測，如果哪一個儀表出現問題導致流量不準確，可以隻替換有問題的那部分，可以節約成本。還可以通過S7-300平台編程對輸出的流量單位進行任意的換算，非常方便。不過，它也是有缺點的，也就是溝渠必須要規則。還有超聲波明渠流量計的安裝位置必須是比較平穩的水段，不能離入口太近，也不能離出口太近，否則都會影響流量的準確性。
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