plc的恒压供水系统设计(附件)【字数:10117】
摘 要摘 要众所周知,水和人们的生活紧密联系。离开水无人可以存活。然而为了追求经济的可持续发展,人们对原本和谐的生态环境任意践踏,带来了水资源的污染和匮乏等种种的后果。甚至连传统的供水方式都有水质易污染,能耗还多,损坏设备的弊端。总而言之,这些都无疑加重了供水问题的严重性。因此在如今高科技迅猛发展的时代,当务之急就是把这些先进技术巧妙融合到供水环节中去来缓解问题。 根据变频恒压供水系统的结构和工作原理可知,变频调速不仅有利于资源更好的配置,还能节约能源。这种安全可靠的方式让供水系统在最佳条件下运行的同时,很大程度上提高了人们生活水平以及生产的效率。这次设计方案结合了PLC编程简单,耗能少,易维护,系统设计周期短等特点,将它与变频器相结合,再加上水泵机组和压力传感器等设备设计了一个操作简单的变频恒压供水系统。本文分析了变频调速在恒压供水系统中的工作原理,并确定了它的控制方案。同时着重阐述了系统的硬件和软件设计。主要任务是编写PLC的控制程序并应用三菱软件调试,即主、自动手动控制和报警显示子程序。关键词PLC;变频器;恒压供水;控制程序
目 录
第一章 绪论
1.1 变频恒压供水的开发背景和意义 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 2
1.3 PLC可编程控制器 3
1.3.1 可编程控制器的发展和特点 3
1.3.2 可编程控制器的主要应用 4
1.3.2 可编程控制器的基本结构和工作原理 5
1.4 变频器 6
1.4.1 变频器的发展和特点 6
1.4.2 变频器的主要应用 7
1.4.3 变频器的构成 7
1.5 本文的主要研究内容 7
第二章 系统的分析及控制方案确定
2.1 恒压供水对控制的要求 9
2.2 变频恒压供水系统组成 9
2.3 变频恒压供水系统的工作原理 10
2.4 变频恒压供水系统加减水泵分析 11
2.5 恒压供水系统的控制流程 12
第三章 恒压供水系统的硬件设计
3.1 元器件选型 14
3.2 系统主电路设计 1 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论
1.1 变频恒压供水的开发背景和意义 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 2
1.3 PLC可编程控制器 3
1.3.1 可编程控制器的发展和特点 3
1.3.2 可编程控制器的主要应用 4
1.3.2 可编程控制器的基本结构和工作原理 5
1.4 变频器 6
1.4.1 变频器的发展和特点 6
1.4.2 变频器的主要应用 7
1.4.3 变频器的构成 7
1.5 本文的主要研究内容 7
第二章 系统的分析及控制方案确定
2.1 恒压供水对控制的要求 9
2.2 变频恒压供水系统组成 9
2.3 变频恒压供水系统的工作原理 10
2.4 变频恒压供水系统加减水泵分析 11
2.5 恒压供水系统的控制流程 12
第三章 恒压供水系统的硬件设计
3.1 元器件选型 14
3.2 系统主电路设计 1 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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4
3.3 系统控制电路设计 15
3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 16
第四章 恒压供水系统的软件设计
4.1 PLC控制程序结构 17
4.2 主程序设计 17
4.3 控制系统子程序设计 19
4.3.1 手动控制子程序设计 19
4.3.2 自动控制子程序设计 20
4.3.3 报警显示程序 27
第五章 程序调试 29
结 语 37
致 谢 38
参 考 文 献 40
第一章 绪论
1.1 变频恒压供水的开发背景和意义
如今我国的人口总数快接近十四亿了,可想而知平均每天消耗的生态能源都非常惊人。尤其近些年,因为之前人们对生态资源的过度开采利用,有些地方的资源状况非常恶劣。其中水资源的污染和匮乏现象最为突出。
众所周知,生命离不开水,水是世间万物的载体。本来我国水资源就匮乏,而工业制造和人们生活每时每刻都需要用水,所以供水公司通常又不间断的工作。还有水泵电机本身运作时的耗电量就非常庞大,属于一种高耗能机械。从相关调查能看出,供水公司水泵电机的耗电额占据全国总额中很大的比例。所以在高科技迅猛发展的现代社会,巧妙把它们融合在供水系统中具有非常重大的经济意义。
在恒压供水技术还没有被发现之前,国内很多传统的供水方式都是恒速控制系统。然后用阀门来控制供水量的。经过整理,其具体特点如下:
(1)恒速泵直接供水:虽然它结构简单,造价低,但它需要人为的控制水泵的数量,所以自动化水平低。而且长期都是满负荷运行的电机设备的损耗相当严重,会造成管网水压的波动,供水质量差。
(2)恒速泵+水塔供水:使用者从水塔获得的用水是水泵之前提供的。接着,它的基本思路同高水位箱的供水方式相差无几,它们都能让供水压力保证相对稳定。但是它们的设施价格非常的贵,占的空间也大,不能调节水压,而且还会带来额外的能耗以及污染问题。
(3)射流泵(结构非常特别)+水箱供水:用水是利用压差和不同直径的水管来提供的。然而这种模式的技术在当前社会还不是很成熟,可能会出现有水压但是没有水的状况,可想而知它并不适合高层建筑的供水。
(4)恒速泵+气压罐(封闭的)供水:虽然这种技术相对其它方式而言特别简单,水质也可以得到保障,但是它所能调节的量相当小。此外,它占空小,比第二种水塔的方式花费低,但与此同时,它对设备的条件相当严格。且水泵电机启动频率高,给工人的维修造成许多不便。
(5)单片机变频调速:但是由于其系统的开发周期长,对维修工人的技术指标比较高。也正因为如此,它不是很可靠。
鉴于以上描述,我们可以看出传统供水方式成本大,耗费多,可靠性还得不到保障。因此在恒压供水系统中使用PLC,可以让系统的运行效率极大程度上得到提高。此外,它的经济人力投入也相对较少,甚至连一般工人都可以操作。这对于如今我国水资源短缺的现状具有极其深远的现实意义。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
经过一系列的研究,恒压供水具有过载,短路,断相等等优势,此外,它还具备调节精度高,操作简单方便,高效节能,双泵定的切换,一用一备控制,构造紧凑,占的空间小,又易于维护的意义。
随着人们对变频调速技术探索脚步的加快,变频恒压供水系统变的更加稳定可靠,与此同时,国外一些生产商抓住机遇制作了恒压供水变频器。拿我们的邻国Japan来说,它旗下的SAMCO公司就制作了相关的基板,并配有“变频泵循环或者固定模式”两种模式。SAMCO公司把PID调节器和PLC等器件都安装在了变频器控制基板上面。目的就是便于使用可编程逻辑语言来控制变频供水系统,。不可否认这种具备多功能模块的变频器,可以大大减少生产系统的花费。但是它的弊端是维修特别困难,如果不能在有效时间内进行维修,别无他法也只能拿回原厂修理。并且它通信功能不是很完善,接口扩展也比较费时费力,因此它还不能在现实中得到普及。现在国外很多都采用操作容易的一拖一的途径,即一个供水系统中一台变频器去控制另一台水泵,但这种方法就会导致有多个变频器。这完全是多余的,只会让有些变频器空在那里,造成额外的浪费。
国内用常见的一拖一和一拖多的途径,针对恒压供水变频器也做了很多,但缺点是其中第二种途径下的系统对水泵电机的数量有一定限制,不能超出额度。另外一种方式是采用单片机的,虽然和之前绝大部分还都依赖外国制造的变频器的途径相比,它的花费已经减少了很大程度。但是人们对系统稳定性和节能性的期望值相当高,这种途径还远远不能达标。再举一例Emerson的森兰变频器。这个变频器好就好在它不需要在外面增加比例微分积分调节器和PLC,就可以满足水压恒定的要求了。虽然逻辑控制和闭环调节等模块都在它里面合成,但是它所能承受的容量不是太大(因为负载被它的接口限制住了)。而且它的性能也不是很完善,本身根本没法进行数据通信,最大程度也只可以与四台泵相连接构成恒压供水系统。如果现实状况对控制和负载所能承受容量的指标都很低,那么我们才会考虑使用它。
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