s7300plc钢管厂循环水监控系统控制设计【字数：12212】
摘 要本设计是基于S7-300 PLC的钢管厂循环水监控系统的设计，采用S7-300 PLC为控制核心，外加WINCC组态软件为上位机，结合变频器，压力传感器、水位传感器、温度传感器等，对钢管厂循环水控制进行了设计。通过读取压力和设定压力进行比较，进行增减泵控制，压力低执行定时增泵，压力高执行定时减泵，进行恒压供水控制。根据检测的压力和设定压力，计算压力偏差和压力偏差变化率，根据模糊控制规则表，驱动PID控制使用的GAIN增益，TI积分、TD微分值，进行PID控制，PID输出，控制变频器变频运行。根据水位传感器进行缺水保护。通过泵1、2、3温度传感器检测泵1、2、3温度，进行温度高报警和温度过高停机。系统具有多种保护措施，具有短路过流保护、过载保护、急停保护、缺水保护、变频保护、温度过高保护等，具有较高的安全性。系统具有自动手动控制模式，控制方便灵活。使用WINCC进行监控，画面设有自动手动控制。进行参数设定、模糊PID参数设定后，可以查看实时、历史曲线、实时和历史报警画面。通过不断地调试与分析，设计符合预期的要求。
目录
1. 绪论 1
2. 总体设计 3
2.1 设计要求 3
2.2 设计方案 3
2.3 PID控制方案 4
2.4 软硬件设计方案 6
3. 硬件设计 7
3.1 硬件设计总体框架 7
3.2 PLC选型 7
3.3 系统电气原理图设计 8
3.3.1 主回路设计 8
3.3.2 控制电路设计 10
3.3.3 PLC模块设计 11
3.4 PLC的I/O分配 12
4．软件设计 14
4.1 控制程序流程图设计 14
4.2 PLC内部使用地址 17
4.3 硬件配置 21
4.4 梯形图程序设计 21
4.4.1泵1变频FC1程序 21
5．组态设计 26
5.1 建立项目 26
5.2 建立变量 26
5.3 组态画面 29
6．调试与分析 32
6.1 硬件调试 32 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
6.2 程序调试 32
6.3 组态调试 34
7．总结与展望 41
参考文献 42
致 谢 43
附 录 44
附录1：电气原理图 44
绪论
1.1研究意义
变频调速技术随着时代不断地发展，使用变频器来控制水泵，控制功能能更好的实现。所以在恒压供水系统中变频调速被广泛的应用。让水泵工作在变频状态，更加的节能，对企业来说，有着重要的意义。
现在变频恒压供水控制技术，具备以下几个特点：
节水节能。根据工厂实际的用水情况设定系统的压力，能自动的控制水泵的出水量，从而减少漏水现象的出现。因为应用了变频器来进行调速，使水泵的节能效果更加的明显。提高了企业的生产价值。
系统运行稳定可靠。水泵由变频器控制实现了软启动，启动电流可以从零慢慢的达到电机的额定值。减小了启动电流的冲击力，增加了设备的使用寿命。
控制方式灵活多变。可以选择定时供水，分段式供水，手动自动等工作方式。
系统有较好的保护功能。如果系统中某台水泵工作时出现故障，就会向上位机发出警报，停止水泵和变频器工作。操作人员可以报警显示进行快速的排故，减少企业的损失。
实时联网监控。采用了上位机组态软件，可以实现远程数据传输通信和控制功能的实现，可以实时的监控各个站点的运行状态，以及供水系统相关数据的实时变化，出现问题可以更快捷的解决。
1.2国内研究现状
随着我国工业的快速发展，用水量也不断的增长。为了提高工业用水的重复利用率，我国近几年来，不断地发展水循环技术，很多企业已经研发出适合自身企业的水循环处理系统。大大的节约了工业用水量，也减少了环境污染程度。
钢管厂生产产品的过程中一定要有循环水，循环水用来冷却产品，设备和淬火，而且循环水在供给的过程中水压必须非常的稳定。如果供水系统水压不足以及短时间内出现断水的问题，那么产品的质量会达不到生产，甚至会产生废品，更甚者会损坏生产设备，造成重大损失。所以为了达到这一要求，保证供水的可靠性，我国大多企业采用恒压变频供水。根据系统的设计要求，设置变频器的最高频率和最低频率，最高频率的设置是防止水泵长时间的过载运行，最低频率的设置是为了达到静扬程的需求。供水泵采用变频泵和工频泵相互作用的供水方式，可以根据现场的运行变化，变频器来改变水泵的转速。这种供水方式不仅高效节能，故障率低，而且设备的使用寿命长，对企业具有重大意义。
1.3国外研究现状
近年来，国外研制了各种适合生产要求的专用变频器，如恒压供水专用变频器，这种变频器有着以下几个优点：系统成本低，供水可靠性提高，通讯简单不易受到干扰等。国外的供水专用变频器已经集成了模糊PID控制技术，只需改变变频器的参数就能实现PID控制，无需编写具体的程序，大大的减少了调试时间，提高了系统的稳定性。
在功率器件方面，国外变频器调速技术实现了高电压和大电流器件的生产以及大功率、高电压变频器的生产。串并联技术应用得到了很大的提高。
总体设计
2.1 设计要求
钢管厂循环水系统共有3台水泵，1台变频器，以1拖3的控制方式。供水压力使用压力传感器来检测，水池水位用水位传感器检测，水泵温度用温度传感器检测。具体如下：
根据检测的压力和设定的压力进行模糊PID控制，并根据模糊控制进行PID参数设定，PID运算，输出PID信号，控制变频器运行速度。
根据检测的水位跟设定的报警低水位比较，进行缺水判断，若缺水则进行报警，并停止水泵和变频器运行。
根据检测的水泵温度跟设定的高温报警温度、高温停机温度比较，延迟一定时间后，进行报警和停机（停止相应泵）处理。
根据检测的压力和设定的压力比较，进行增减泵控制，压力低，延迟一定时间执行增泵，压力高延迟一定时间执行减泵，任何时候最多一台泵变频运行，其他的泵工频运行。同时为了进行保护，设定变频最低运行频率为10赫兹。
2.2 设计方案
循环水控制系统共用3台驱动电机，分别是泵1、泵2、泵3驱动电机，采用三相异步电机进行控制，工频运行时，从电网供50赫兹工频电压控制，变频运行时，从变频器供变频电压控制。采用一台变频器进行恒压供水控制，任何时候最多只能一台水泵变频运行，其他泵工频运行。
使用压力传感器和变送器检测管网压力，经模拟量输入模块读取压力，进行工程单位转换，得到实测压力，跟设定的压力进行比较，若压力低执行增泵，定时1分钟，定时到，先进行变频工频切换，停止变频器，前次变频运行水泵执行工频运行，然后定时10秒，切换水泵，下一台水泵执行变频运行（泵1→泵2→泵3→泵1）。若压力高，则启动定时，执行减泵。
目录
1. 绪论 1
2. 总体设计 3
2.1 设计要求 3
2.2 设计方案 3
2.3 PID控制方案 4
2.4 软硬件设计方案 6
3. 硬件设计 7
3.1 硬件设计总体框架 7
3.2 PLC选型 7
3.3 系统电气原理图设计 8
3.3.1 主回路设计 8
3.3.2 控制电路设计 10
3.3.3 PLC模块设计 11
3.4 PLC的I/O分配 12
4．软件设计 14
4.1 控制程序流程图设计 14
4.2 PLC内部使用地址 17
4.3 硬件配置 21
4.4 梯形图程序设计 21
4.4.1泵1变频FC1程序 21
5．组态设计 26
5.1 建立项目 26
5.2 建立变量 26
5.3 组态画面 29
6．调试与分析 32
6.1 硬件调试 32 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
6.2 程序调试 32
6.3 组态调试 34
7．总结与展望 41
参考文献 42
致 谢 43
附 录 44
附录1：电气原理图 44
绪论
1.1研究意义
变频调速技术随着时代不断地发展，使用变频器来控制水泵，控制功能能更好的实现。所以在恒压供水系统中变频调速被广泛的应用。让水泵工作在变频状态，更加的节能，对企业来说，有着重要的意义。
现在变频恒压供水控制技术，具备以下几个特点：
节水节能。根据工厂实际的用水情况设定系统的压力，能自动的控制水泵的出水量，从而减少漏水现象的出现。因为应用了变频器来进行调速，使水泵的节能效果更加的明显。提高了企业的生产价值。
系统运行稳定可靠。水泵由变频器控制实现了软启动，启动电流可以从零慢慢的达到电机的额定值。减小了启动电流的冲击力，增加了设备的使用寿命。
控制方式灵活多变。可以选择定时供水，分段式供水，手动自动等工作方式。
系统有较好的保护功能。如果系统中某台水泵工作时出现故障，就会向上位机发出警报，停止水泵和变频器工作。操作人员可以报警显示进行快速的排故，减少企业的损失。
实时联网监控。采用了上位机组态软件，可以实现远程数据传输通信和控制功能的实现，可以实时的监控各个站点的运行状态，以及供水系统相关数据的实时变化，出现问题可以更快捷的解决。
1.2国内研究现状
随着我国工业的快速发展，用水量也不断的增长。为了提高工业用水的重复利用率，我国近几年来，不断地发展水循环技术，很多企业已经研发出适合自身企业的水循环处理系统。大大的节约了工业用水量，也减少了环境污染程度。
钢管厂生产产品的过程中一定要有循环水，循环水用来冷却产品，设备和淬火，而且循环水在供给的过程中水压必须非常的稳定。如果供水系统水压不足以及短时间内出现断水的问题，那么产品的质量会达不到生产，甚至会产生废品，更甚者会损坏生产设备，造成重大损失。所以为了达到这一要求，保证供水的可靠性，我国大多企业采用恒压变频供水。根据系统的设计要求，设置变频器的最高频率和最低频率，最高频率的设置是防止水泵长时间的过载运行，最低频率的设置是为了达到静扬程的需求。供水泵采用变频泵和工频泵相互作用的供水方式，可以根据现场的运行变化，变频器来改变水泵的转速。这种供水方式不仅高效节能，故障率低，而且设备的使用寿命长，对企业具有重大意义。
1.3国外研究现状
近年来，国外研制了各种适合生产要求的专用变频器，如恒压供水专用变频器，这种变频器有着以下几个优点：系统成本低，供水可靠性提高，通讯简单不易受到干扰等。国外的供水专用变频器已经集成了模糊PID控制技术，只需改变变频器的参数就能实现PID控制，无需编写具体的程序，大大的减少了调试时间，提高了系统的稳定性。
在功率器件方面，国外变频器调速技术实现了高电压和大电流器件的生产以及大功率、高电压变频器的生产。串并联技术应用得到了很大的提高。
总体设计
2.1 设计要求
钢管厂循环水系统共有3台水泵，1台变频器，以1拖3的控制方式。供水压力使用压力传感器来检测，水池水位用水位传感器检测，水泵温度用温度传感器检测。具体如下：
根据检测的压力和设定的压力进行模糊PID控制，并根据模糊控制进行PID参数设定，PID运算，输出PID信号，控制变频器运行速度。
根据检测的水位跟设定的报警低水位比较，进行缺水判断，若缺水则进行报警，并停止水泵和变频器运行。
根据检测的水泵温度跟设定的高温报警温度、高温停机温度比较，延迟一定时间后，进行报警和停机（停止相应泵）处理。
根据检测的压力和设定的压力比较，进行增减泵控制，压力低，延迟一定时间执行增泵，压力高延迟一定时间执行减泵，任何时候最多一台泵变频运行，其他的泵工频运行。同时为了进行保护，设定变频最低运行频率为10赫兹。
2.2 设计方案
循环水控制系统共用3台驱动电机，分别是泵1、泵2、泵3驱动电机，采用三相异步电机进行控制，工频运行时，从电网供50赫兹工频电压控制，变频运行时，从变频器供变频电压控制。采用一台变频器进行恒压供水控制，任何时候最多只能一台水泵变频运行，其他泵工频运行。
使用压力传感器和变送器检测管网压力，经模拟量输入模块读取压力，进行工程单位转换，得到实测压力，跟设定的压力进行比较，若压力低执行增泵，定时1分钟，定时到，先进行变频工频切换，停止变频器，前次变频运行水泵执行工频运行，然后定时10秒，切换水泵，下一台水泵执行变频运行（泵1→泵2→泵3→泵1）。若压力高，则启动定时，执行减泵。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1136.html
