基于plc控制的恒压变频供水电气系统设计(附件)【字数：12873】
摘 要我国虽然淡水储量丰富，然而却是严重缺水的国家，传统的供水方式不仅不利于水资源的分配，还会造成一定程度的水资源浪费及不卫生的问题。本文将所学知识付诸实践，完成了该系统。本文进行了恒压供水系统的设计，以三菱的PLC作为主要的控制核心，结合组态王软件进行恒压供水的设计与控制，首先本课题关于恒压供水的背景，首先介绍了本课题的基本信息，然后将国内外关于变频恒压供水系统进行了详细的介绍，然后对恒压供水的理论进行了分析，也就是关于电动机变频调速给出了理论性的支持，并分析了使用PCL作为主要控制器的理论原因，接着设计了硬件部分，进行了PLC的选型以及变频器的选型，水泵机组的选型，压力变送器的选型，液位变送器的选型等硬件选型，接着给出了恒压供水的软件流程，并分析了PID控制器的参数整定算法，最后利用组态王软件给出了恒压供水系统的设计，并给出了梯形图设计。本设计的控制算法主要就是PID，并利用变频器来设计调速，通过压力变送器，控制器，控制算法，变频器以及水泵等完成整个系统的设计，并利用组态王软件来实现对整个系统的监控，能够将运行状态数据实时的显示、处理、查询等，实现了恒压供水的设计初衷，取得了较好的预期效果。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.2 国内恒压供水研究现状 2
1.3 论文主要组成 3
1.4 本章总结 4
第二章 恒压供水的系统分析与方案选择 5
2.1电动机变频调速的原理 5
2.2 变频恒压供水的系统组成 5
2.3 恒压供水控制系统方案论述 6
2.4 本章总结 9
第3章 恒压供水控制系统的硬件设计及选型 10
3.1 PLC介绍 10
3.2 系统主电路的设计 13
3.3 PLC选型 14
3.4 恒压供水控制系统硬件接线 14
3.5 控制系统的I/O分配 16
3.6 水泵机组的选型 17
3.7 压力传感器选型 17
3.8 变频器以及交流接触器的选型 18
3.9 本章小结 21
第4章 水泵控制系统的软件设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
23
4.1 水泵恒压控制系统流程图 23
4.2 组态王软件的概述 25
4.3 恒压水泵控制系统梯形图 27
4.4 本章小结 30
第5章 总结 31
致 谢 32
参考文献 34
附录：梯形图程序 36
第一章 绪论
1.1课题背景与研究意义
当前，乡镇居民的用水逐渐增加，而且更加重视水源的质量，而我国的乡镇居民目前仍然无法实现恒压供水，还是从地下井中直接抽水作为生活用水，这种直接提取的地下水并不能保证其卫生，而且供水极不稳定，受到地下水的波动影响，如果在缺水季节，地下水短缺，就不能保证抽取到足够的水源，而且，乡镇人民的主要水源就是地下水，如果地下水安全出现问题，那么人民的生活用水就无法保证，所以人们亟待需要一种集中供水的方式来统一分配水资源，这样不仅仅有利于将资源的合理优化供应，还能大大提升水的质量。
本文设计的变频恒压供水系统，能够高效节能的实现供水，而且是自动运行，恒压供水，设计的机构也很简单，而且使得水源的质量更加的安全、卫生，符合了乡镇老百姓的迫切需要，这种恒压供水系统能够根据用水的变化，来自动的调节各个参数的整定，并且如果用水量发生了变化，那么通过调节频率来实现水压的恒定，这种供水方式是一种非常先进的供水方式，也是设计非常合理的。这种通过变频调速的方式来改变水泵的转速，进而控制水泵的出水量，是一种非常优质的调速方式，比常见的调压调速、变极调速等技术都要先进，是当今电机调速领域效率最高，性能也最好的调速方式，实现了调速精度高、调速范围宽，而且调速效率高的几个特点，这种调速方式以变频器为核心，并结合PLC控制器，组成控制系统，这种系统可靠性非常高，而且极具抗干扰能力，并设计灵活，成本也很低，以及维护起来也非常的方便，可以提高供水的可靠性，而且非常方便集中管理，以及集中控制，所以设计出变频恒压供水可以提高人民生活质量，降低能耗等意义重大[1]。
随着科技的进步，PLC 控制器的产生带来了全新的革命，带来全新的控制方式，继电器控制系统常常是采用固定的连线，而且使用的继电器、接触器较多，工作频率也比较低，如果需要频繁动作的情况下，会大大增加生产线系统的故障率，然而，使用PLC 作为控制器的系统便可以方便的实现这一要求。使得控制系统的结构与继电器接触器这种控制系统相比，发生了巨大的变化，控制效果也是非常的强大。随着PLC控制技术的逐渐成熟，使得该控制方式更加简单，而且这种控制技术能够大大提升系统整体的可靠性，所以说，在工业领域上具有极大的发展前景，而且这种控制技术所使用的编程语言也极其简单，这是一种梯形图语言，不仅编写简单，而且技术人员也非常熟悉，而且这种开发方式也与先前技术人员所熟知的继电器接触器控制方式非常接近，这样技术人员一目了然，PLC的输入输出与传感器的输入输出直接连接即可，抗干扰能力极强，在程序修改的时候，只需要更改PLC的程序便可以更改功能，而无需要更改硬件连接。
1.2 国内恒压供水研究现状
在电机的变频调速技术发展成熟之后，才开始将变频技术应用到水泵的恒压供水上，后来将变频调速应用到变频恒压供水系统的设计中，这样变频器就成为了系统的执行机构，在水网供水的时候，不同的地区对供水的需要也并不相同，这样一来，供水的管网压力就开始变的不一致，后来，为了使得压力一致，开始使用压力传感器来检测管网的压力信号，这样就能实现对压力进行闭环控制，从而实现水网的恒压控制。通过查阅的资料显示，国外进行恒压供水的早期系统设计中，大都采用了一台变频器控制一台水泵这种控制方式，这种控制方式的成本较高，而没有一台变频器控制多台水泵的设计，这是变频恒压供水的早期的设计方式，1968 年的时候，丹麦的一家公司丹弗斯首先发明并商用了第一台变频器，随后，变频器技术开始迅速的发展起来，这种技术可靠性很高，稳定性也很高，而且在能源节约方面效果显著，后来随着变频器逐渐在恒压供水领域的应用，许多家公司开始设计出具有恒压供水功能的变频器，比如瑞士的ABB就推出了HVAC变频技术，这就是拥有恒压供水功能的变频技术，而法国的施耐德公司更是设计出了带有PID 调节器的恒压供水基板，甚至还带有可编程控制器PLC 这样的硬件，只要简单的设置指令代码，就能实现PID参数的整定，并且搭载的供水单元可以直接控制多个电磁接触器，但是这种设计方式也有很大的缺点就是稳定性不高，以及灵活性不高，当需要扩展或者改变功能的时候，可改变的效果并不好，所以这种控制方式并没有大范围的应用【1】。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.2 国内恒压供水研究现状 2
1.3 论文主要组成 3
1.4 本章总结 4
第二章 恒压供水的系统分析与方案选择 5
2.1电动机变频调速的原理 5
2.2 变频恒压供水的系统组成 5
2.3 恒压供水控制系统方案论述 6
2.4 本章总结 9
第3章 恒压供水控制系统的硬件设计及选型 10
3.1 PLC介绍 10
3.2 系统主电路的设计 13
3.3 PLC选型 14
3.4 恒压供水控制系统硬件接线 14
3.5 控制系统的I/O分配 16
3.6 水泵机组的选型 17
3.7 压力传感器选型 17
3.8 变频器以及交流接触器的选型 18
3.9 本章小结 21
第4章 水泵控制系统的软件设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
23
4.1 水泵恒压控制系统流程图 23
4.2 组态王软件的概述 25
4.3 恒压水泵控制系统梯形图 27
4.4 本章小结 30
第5章 总结 31
致 谢 32
参考文献 34
附录：梯形图程序 36
第一章 绪论
1.1课题背景与研究意义
当前，乡镇居民的用水逐渐增加，而且更加重视水源的质量，而我国的乡镇居民目前仍然无法实现恒压供水，还是从地下井中直接抽水作为生活用水，这种直接提取的地下水并不能保证其卫生，而且供水极不稳定，受到地下水的波动影响，如果在缺水季节，地下水短缺，就不能保证抽取到足够的水源，而且，乡镇人民的主要水源就是地下水，如果地下水安全出现问题，那么人民的生活用水就无法保证，所以人们亟待需要一种集中供水的方式来统一分配水资源，这样不仅仅有利于将资源的合理优化供应，还能大大提升水的质量。
本文设计的变频恒压供水系统，能够高效节能的实现供水，而且是自动运行，恒压供水，设计的机构也很简单，而且使得水源的质量更加的安全、卫生，符合了乡镇老百姓的迫切需要，这种恒压供水系统能够根据用水的变化，来自动的调节各个参数的整定，并且如果用水量发生了变化，那么通过调节频率来实现水压的恒定，这种供水方式是一种非常先进的供水方式，也是设计非常合理的。这种通过变频调速的方式来改变水泵的转速，进而控制水泵的出水量，是一种非常优质的调速方式，比常见的调压调速、变极调速等技术都要先进，是当今电机调速领域效率最高，性能也最好的调速方式，实现了调速精度高、调速范围宽，而且调速效率高的几个特点，这种调速方式以变频器为核心，并结合PLC控制器，组成控制系统，这种系统可靠性非常高，而且极具抗干扰能力，并设计灵活，成本也很低，以及维护起来也非常的方便，可以提高供水的可靠性，而且非常方便集中管理，以及集中控制，所以设计出变频恒压供水可以提高人民生活质量，降低能耗等意义重大[1]。
随着科技的进步，PLC 控制器的产生带来了全新的革命，带来全新的控制方式，继电器控制系统常常是采用固定的连线，而且使用的继电器、接触器较多，工作频率也比较低，如果需要频繁动作的情况下，会大大增加生产线系统的故障率，然而，使用PLC 作为控制器的系统便可以方便的实现这一要求。使得控制系统的结构与继电器接触器这种控制系统相比，发生了巨大的变化，控制效果也是非常的强大。随着PLC控制技术的逐渐成熟，使得该控制方式更加简单，而且这种控制技术能够大大提升系统整体的可靠性，所以说，在工业领域上具有极大的发展前景，而且这种控制技术所使用的编程语言也极其简单，这是一种梯形图语言，不仅编写简单，而且技术人员也非常熟悉，而且这种开发方式也与先前技术人员所熟知的继电器接触器控制方式非常接近，这样技术人员一目了然，PLC的输入输出与传感器的输入输出直接连接即可，抗干扰能力极强，在程序修改的时候，只需要更改PLC的程序便可以更改功能，而无需要更改硬件连接。
1.2 国内恒压供水研究现状
在电机的变频调速技术发展成熟之后，才开始将变频技术应用到水泵的恒压供水上，后来将变频调速应用到变频恒压供水系统的设计中，这样变频器就成为了系统的执行机构，在水网供水的时候，不同的地区对供水的需要也并不相同，这样一来，供水的管网压力就开始变的不一致，后来，为了使得压力一致，开始使用压力传感器来检测管网的压力信号，这样就能实现对压力进行闭环控制，从而实现水网的恒压控制。通过查阅的资料显示，国外进行恒压供水的早期系统设计中，大都采用了一台变频器控制一台水泵这种控制方式，这种控制方式的成本较高，而没有一台变频器控制多台水泵的设计，这是变频恒压供水的早期的设计方式，1968 年的时候，丹麦的一家公司丹弗斯首先发明并商用了第一台变频器，随后，变频器技术开始迅速的发展起来，这种技术可靠性很高，稳定性也很高，而且在能源节约方面效果显著，后来随着变频器逐渐在恒压供水领域的应用，许多家公司开始设计出具有恒压供水功能的变频器，比如瑞士的ABB就推出了HVAC变频技术，这就是拥有恒压供水功能的变频技术，而法国的施耐德公司更是设计出了带有PID 调节器的恒压供水基板，甚至还带有可编程控制器PLC 这样的硬件，只要简单的设置指令代码，就能实现PID参数的整定，并且搭载的供水单元可以直接控制多个电磁接触器，但是这种设计方式也有很大的缺点就是稳定性不高，以及灵活性不高，当需要扩展或者改变功能的时候，可改变的效果并不好，所以这种控制方式并没有大范围的应用【1】。
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