plc的恒压供水系统设计机械与电气【字数：11184】
起讫日期 2016.12---2017.5 摘 要本文详细的介绍了系统的控制原理及硬件电路，系统实现了变频输出与工频市电之间的切换，使每台泵的电机均可通过同一变频器实现软启动，解决了电机冲击，水锤作用，避免了临界点造成的电机的频繁启动，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持在高效节能的最佳状态。通过测试本系统运行稳定、可靠、安装维护方便。
Key words: inverter, S7200, touch screen, variable frequency constant pressure 目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2国内研究现状、 1
1.3论文主要研究内容 1
第二章 变频恒压供水系统 2
2.1引言 2
2.2系统介绍 2
2.2.1实现恒压的工作过程 2
2.2.2PID控制原理简介 3
2.2.3水泵的投入和切除 4
2.2.4恒压供水系统特点 5
第三章 硬件设计 7
3.1可编程控制器特点及选择 7
3.2变频器特点及选择 9
3.3HMI的特点及选择 10
3.4控制系统硬件配置 10
3.5控制系统主电路 11
3.6变频器电路 11
3.7PLC输入输出端口配置 13
3.8硬件总电路图 14
第四章 监控界面设计 15
4.1触摸屏变量 15
4.2触摸屏画面 16
第五章 软件编程 18
5.1手动、自动工作过程的选择 18
5.2自动工作过程泵的选择 22
5.3PLC主程序 25
第六章 总结 27
致 谢 28
参考文献 29
附录1 30
第一章 绪 论
1.1课题的背景及意义
近年来，随着自动控制技术和变频 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
技术的不断发展，由于水泵是采用最大供水量设计的，由于用水高峰时间短，很容易造成能源的浪费以及由于管网压力过大而引起的管网损坏。住宅区集中用水量急剧增加，在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成公用管网水压浮动较大。由于每天不同时段用水对供水压力的要求变化较大，在上班时间用水量很小供水压力过高，在下班后用水高峰期时供水压力不足，仅仅靠供水值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患，追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
国内研究现状
目前,住宅小区变频恒压供水系统设计方案主要采用“一台变频器控制一台水泵”(即“一拖一”)的单泵控制系统和“一台变频器控制多台水泵”(即“一拖N”)的多泵控制系统。随着经济的发展，现在也有采用“二拖三”、“二拖四”、“三拖五”的发展趋势。“一拖N”方案虽然节能效果略差，但独有投资节省，运行效率高的优势；具有变频供水系统启动平稳，对电网冲击小，降低水泵平均转速，消除“水锤效应”,延长水泵阀门、管道寿命，节约能源等优点，因此目前仍被普遍采用。
论文主要研究内容
针对国内供水系统耗时、耗力、不节能的缺点，本文通过采用以PLC为核心的自控方式，从而解决该问题，本文主要开展了以下几个方面的工作：
1、触摸屏作为人机交互界面方便用户查看及操作。
2、PLC作为自动控制核心实现“一拖四”运行。
第二章 变频恒压供水系统
2.1引言
根据该供水系统的设备情况及供水特点，本自动供水系统的核心采用PLC控制，操作界面采用触摸屏。主电路采用一台变频器分别控制4台水泵，4台水泵均为主回路的驱动方式。由于变频器的价格比常规电气设备要高，从节约成本的角度考虑，采用“一拖四”的驱动方案。在工频下运行时，变频器不可能对电机进行过负载保护，因此必须接入热继电器用于在工频在运行时的过载保护。
控制系统由压力传感器、PLC与触摸屏组成。压力传感器用于检测供水管网压力，作为水泵投入、切除的控制信号之一，分别送给PLC和变频器。PLC与触摸屏完成整个系统逻辑控制和人机交互。
2.2恒压供水系统工作简述
2.2.1实现恒压的工作过程
现在的变频器内部一般都有一个PI或PID控制器。对于恒压供水这一类闭环控制系统，可以将反馈信号（如压力信号）接到变频器的反馈信号输入端，用变频器内部的控制器实现闭环控制，以减少压力偏差，保持水压恒定。
PLC的主要功能是根据供水管道的出口压力，控制工频电源供电的水泵台数，通过开关量输出信号给变频器提供启动/停止命令，对泵站总的供水量进行粗调。
在控制系统中，压力变送器将泵站管道出口水压转换成标准量程的电压或电流信号，这些反馈直接送给变频器的模拟量输入端口。变频器时刻跟踪管网压力与压力给定值之间的偏差变化情况，经变频器内部的PID运算，调节变频器的输出频率，改变变频器驱动的水泵转速。变频器的输出频率越高，泵站的出口压力就越高。选择最佳的输出频率，既能保证供水压力，又能防止压力过高，可以节约大量的能源。
为了实现工频泵的自动投入和切换，需要给PLC提供管网压力信号或变频器的频率信号。管网压力信号可以用压力变送器传送模拟信号给PLC，也送给变频器。现在的变频器都有可编程的输出触点，对输出触点进行编程，使其在变频器的频率大于设定值（50Hz）时闭合，可以将其送给PLC，用来控制自动投入一台工频运行的泵。当用水量减少，变频泵的转速下降到水泵不出水的临界值时（20Hz），变频器的另一个可编程输出闭合，可以将信号送给PLC，控制一台工频运行的泵自动退出。
2.2.2 PID控制原理简介
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近60年的历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数的时候，便最适合用PID控制技术。PID控制包含比例、积分、微分三部分，实际中也有PI和PD控制器。PID控制器就是根据系统的误差利用比例积分微分计算出控制量。
Key words: inverter, S7200, touch screen, variable frequency constant pressure 目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2国内研究现状、 1
1.3论文主要研究内容 1
第二章 变频恒压供水系统 2
2.1引言 2
2.2系统介绍 2
2.2.1实现恒压的工作过程 2
2.2.2PID控制原理简介 3
2.2.3水泵的投入和切除 4
2.2.4恒压供水系统特点 5
第三章 硬件设计 7
3.1可编程控制器特点及选择 7
3.2变频器特点及选择 9
3.3HMI的特点及选择 10
3.4控制系统硬件配置 10
3.5控制系统主电路 11
3.6变频器电路 11
3.7PLC输入输出端口配置 13
3.8硬件总电路图 14
第四章 监控界面设计 15
4.1触摸屏变量 15
4.2触摸屏画面 16
第五章 软件编程 18
5.1手动、自动工作过程的选择 18
5.2自动工作过程泵的选择 22
5.3PLC主程序 25
第六章 总结 27
致 谢 28
参考文献 29
附录1 30
第一章 绪 论
1.1课题的背景及意义
近年来，随着自动控制技术和变频 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
技术的不断发展，由于水泵是采用最大供水量设计的，由于用水高峰时间短，很容易造成能源的浪费以及由于管网压力过大而引起的管网损坏。住宅区集中用水量急剧增加，在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成公用管网水压浮动较大。由于每天不同时段用水对供水压力的要求变化较大，在上班时间用水量很小供水压力过高，在下班后用水高峰期时供水压力不足，仅仅靠供水值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患，追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
国内研究现状
目前,住宅小区变频恒压供水系统设计方案主要采用“一台变频器控制一台水泵”(即“一拖一”)的单泵控制系统和“一台变频器控制多台水泵”(即“一拖N”)的多泵控制系统。随着经济的发展，现在也有采用“二拖三”、“二拖四”、“三拖五”的发展趋势。“一拖N”方案虽然节能效果略差，但独有投资节省，运行效率高的优势；具有变频供水系统启动平稳，对电网冲击小，降低水泵平均转速，消除“水锤效应”,延长水泵阀门、管道寿命，节约能源等优点，因此目前仍被普遍采用。
论文主要研究内容
针对国内供水系统耗时、耗力、不节能的缺点，本文通过采用以PLC为核心的自控方式，从而解决该问题，本文主要开展了以下几个方面的工作：
1、触摸屏作为人机交互界面方便用户查看及操作。
2、PLC作为自动控制核心实现“一拖四”运行。
第二章 变频恒压供水系统
2.1引言
根据该供水系统的设备情况及供水特点，本自动供水系统的核心采用PLC控制，操作界面采用触摸屏。主电路采用一台变频器分别控制4台水泵，4台水泵均为主回路的驱动方式。由于变频器的价格比常规电气设备要高，从节约成本的角度考虑，采用“一拖四”的驱动方案。在工频下运行时，变频器不可能对电机进行过负载保护，因此必须接入热继电器用于在工频在运行时的过载保护。
控制系统由压力传感器、PLC与触摸屏组成。压力传感器用于检测供水管网压力，作为水泵投入、切除的控制信号之一，分别送给PLC和变频器。PLC与触摸屏完成整个系统逻辑控制和人机交互。
2.2恒压供水系统工作简述
2.2.1实现恒压的工作过程
现在的变频器内部一般都有一个PI或PID控制器。对于恒压供水这一类闭环控制系统，可以将反馈信号（如压力信号）接到变频器的反馈信号输入端，用变频器内部的控制器实现闭环控制，以减少压力偏差，保持水压恒定。
PLC的主要功能是根据供水管道的出口压力，控制工频电源供电的水泵台数，通过开关量输出信号给变频器提供启动/停止命令，对泵站总的供水量进行粗调。
在控制系统中，压力变送器将泵站管道出口水压转换成标准量程的电压或电流信号，这些反馈直接送给变频器的模拟量输入端口。变频器时刻跟踪管网压力与压力给定值之间的偏差变化情况，经变频器内部的PID运算，调节变频器的输出频率，改变变频器驱动的水泵转速。变频器的输出频率越高，泵站的出口压力就越高。选择最佳的输出频率，既能保证供水压力，又能防止压力过高，可以节约大量的能源。
为了实现工频泵的自动投入和切换，需要给PLC提供管网压力信号或变频器的频率信号。管网压力信号可以用压力变送器传送模拟信号给PLC，也送给变频器。现在的变频器都有可编程的输出触点，对输出触点进行编程，使其在变频器的频率大于设定值（50Hz）时闭合，可以将其送给PLC，用来控制自动投入一台工频运行的泵。当用水量减少，变频泵的转速下降到水泵不出水的临界值时（20Hz），变频器的另一个可编程输出闭合，可以将信号送给PLC，控制一台工频运行的泵自动退出。
2.2.2 PID控制原理简介
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近60年的历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数的时候，便最适合用PID控制技术。PID控制包含比例、积分、微分三部分，实际中也有PI和PD控制器。PID控制器就是根据系统的误差利用比例积分微分计算出控制量。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/701.html
