plc在恒压供水系统中的应用【字数：11816】
摘 要本文根据学校用水需求，设计的一套基于S7-200PLC的变频调速恒压供水系统以及相对应的触摸屏界面。系统采用ACS-510变频器实现对四台水泵电机的变频调速。利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化反馈到变频器的PID调节器, PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令, 改变水泵运行，以达到管网水压的稳定。另外触摸屏具有水泵监控、参数设置、以及报警记录查看的功能。应用结果证明系统功耗较低且自动化程度高，实用价值好。
目录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景与目的 1
1.2国内外研究进展 1
1.3本文的主要工作 2
2.系统总体设计 3
2.1需求分析 3
2.2总体方案选择 3
2.3系统结构及系统框图 5
3.系统硬件设计 7
3.1设备选型 7
3.1.1PLC可编程控制器选型 7
3.1.2变频器选型 7
3.2硬件电路设计 10
3.2.1 主电路设计 10
3.2.2 控制电路设计 11
3.3元器件选型 14
3.4 I/O分配表设计 14
4.系统软件设计 16
4.1软件总体流程 15
4.2系统下位机软件设计 17
4.3触摸屏设计 23
5.系统调试及问题 27
5.1 硬件调试 27
5.2 软件调试 28
5.3现场调试 29
6.总结与展望 33
6.1总结 33
6.2对环境及社会可持续发展的影响 33
参考文献 35
致谢 36
绪论
1.1课题的研究背景与意义
供水系统在当今人们的生活中起着重要的作用，直接影响居民的正常生活、关系着社会的正常运转。传统的供水方式具有占地较多、能耗较高和集成化较低等缺点，直接影响到居民的正常生活和工业的正常用水。而本文所引入的变频调速技术，摒弃了传统方式存在的不足，在各领域中都得了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
广泛的运用，尤其是在供水领域中。由于供水领域对安全和质量有着严格的要求，需要用到更为精确的控制方式，而变频恒压供水系统很好地符合这些要求。变频恒压供水系统的主要优势表现为：首先是能耗较低。其次，当机器开或关时，电流对电网的影响和水压对管网系统的影响可以得到显著减小。最后，可以减少泵和电机本身的机械冲击损失[1]。
变频恒压供水系统相较于传统的供水方式更加稳定和可靠，同时还具有节能效果好的优点，对构建环境友好型社会和推进社会可持续发展有很大的帮助。研究设计系统，对于工业的发展和人民生活的改善有着很好的帮助作用。
1.2国内外研究进展
国外在供水领域起步较早，但由于早期变频调速技术发展水平不高，限制了恒压供水系统技术的发展。早期的恒压供水系统为了实现不同场合下保持管网压力的恒定的要求，一般是一台水泵机组由一台变频器控制，这种方法投资成本高。但当变频调速技术得到突破后，能够实现恒压供水的变频器开始出现。比如日本的SAMC公司，开发出了具有固定和循环两种运行模式的变频器[2]，将硬件集成化，可至多对七台水泵进行调速。系统虽然具备规格小型化，设备价格低廉化等优点，但也具有扩展性差和稳定性低等缺点，应用范围受到很大制约。
相较于国外，国内在恒压供水领域起步较晚。目前，国内厂家生产的恒压供水系统。主要应用于动态性差和稳定性要求不高的场合，由于价格低廉，在这些领域占有一定的市场。例如国内公司生产的恒压供水变频器（5.5kw22kw），具备不需要连接PLC和PID调节器，便可实现恒压供水的优势[34]。但由于变频器中集成的功能较多，导致负载容量受限。较难操作，只能应用于限定的场合之中。
而当前供水系统对集成化、易维护方面提出了更高的要求，根据这一要求，全球相关厂商开始研发专为供水系统设计的高集成化的变频器。陆续将PLC、PID、调节器和压力传感器集成到变频器中，同时维护操作也越来越简明。但变频恒压供水系统在功耗和自动化程度方面还有很大的提升空间。目前在供水领域，国内外研究的热点是一种融合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统[5]。该系统集成化高、易维护，值得深入研究。
1.3本文的主要工作
本文将根据学校供水需求，设计一套基于S7200PLC的变频调速恒压供水系统以及相对应的触摸屏，S7200PLC控制器控制整个供水系统，并采用ACS510变频器实现对四台水泵电机的变频调速，PLC程序使用梯形图语言，触摸屏采用WinCC软件编写。
第一章：介绍恒压供水的的研究背景意义与目的、国内外发展进展以及本文主要内容安排。
第二章：介绍供水系统的需求，控制方案的选择及其流程图。
第三章：介绍系统的硬件设计，PLC和变频器的选型以及系统主电路和控制电路的原理。
第四章：介绍系统的软件设计，介绍系统软件流程图，以及将梯形图编程中重要的部分进行介绍，并介绍触摸屏设计。
第五章：实地对系统的进行调试并对问题进行分析。
第六章：对整个毕业设计进行总结，并对供水系统对于环境以及社会可持续发展的影响进行分析。
系统总体设计
2.1需求分析
变频恒压供水系统需要满足学校供水需求，由于学校用水需求量大，并且存在明显的用水高峰期，需要引入能够根据管网压力自动加减泵的变频恒压供水系统。系统有自动和手动两种模式。在手动模式下，维护人员能够通过按键控制四台水泵的运行和停止，模式主要应用于程序调试和设备检修。在自动模式下，当管网压力稳定且变频器输出频率在50HZ以下时，变频恒压供水系统会以八小时为周期自动切换水泵工作，以免单个水泵工作时间过长而造成水泵的损坏，同时变频器的PID调节器会根据管网压力给出相应的变频指令控制单个水泵的转速，从而实现管网压力稳定。当学校用水需求量大时，管网压力会减小，变频器输出频率增加，当变频器输出频率达到50HZ上限时，且当管网压力小于1.6MPa无法保持恒定，系统会自动增加工频泵运行，除当前在工作的水泵外，其余三台水泵也会以一分钟为周期依次运行，最多四台水泵可同时运行，当压力稳定时，后工作的三台水泵会依次以一分钟为周期停止运行，同时触摸屏具有水泵运行情况的实时监控，参数设置，以及报警记录查看的功能，可以方便维护人员进行监控和维护。系统主要有以下三点技术指标要求。
目录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景与目的 1
1.2国内外研究进展 1
1.3本文的主要工作 2
2.系统总体设计 3
2.1需求分析 3
2.2总体方案选择 3
2.3系统结构及系统框图 5
3.系统硬件设计 7
3.1设备选型 7
3.1.1PLC可编程控制器选型 7
3.1.2变频器选型 7
3.2硬件电路设计 10
3.2.1 主电路设计 10
3.2.2 控制电路设计 11
3.3元器件选型 14
3.4 I/O分配表设计 14
4.系统软件设计 16
4.1软件总体流程 15
4.2系统下位机软件设计 17
4.3触摸屏设计 23
5.系统调试及问题 27
5.1 硬件调试 27
5.2 软件调试 28
5.3现场调试 29
6.总结与展望 33
6.1总结 33
6.2对环境及社会可持续发展的影响 33
参考文献 35
致谢 36
绪论
1.1课题的研究背景与意义
供水系统在当今人们的生活中起着重要的作用，直接影响居民的正常生活、关系着社会的正常运转。传统的供水方式具有占地较多、能耗较高和集成化较低等缺点，直接影响到居民的正常生活和工业的正常用水。而本文所引入的变频调速技术，摒弃了传统方式存在的不足，在各领域中都得了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
广泛的运用，尤其是在供水领域中。由于供水领域对安全和质量有着严格的要求，需要用到更为精确的控制方式，而变频恒压供水系统很好地符合这些要求。变频恒压供水系统的主要优势表现为：首先是能耗较低。其次，当机器开或关时，电流对电网的影响和水压对管网系统的影响可以得到显著减小。最后，可以减少泵和电机本身的机械冲击损失[1]。
变频恒压供水系统相较于传统的供水方式更加稳定和可靠，同时还具有节能效果好的优点，对构建环境友好型社会和推进社会可持续发展有很大的帮助。研究设计系统，对于工业的发展和人民生活的改善有着很好的帮助作用。
1.2国内外研究进展
国外在供水领域起步较早，但由于早期变频调速技术发展水平不高，限制了恒压供水系统技术的发展。早期的恒压供水系统为了实现不同场合下保持管网压力的恒定的要求，一般是一台水泵机组由一台变频器控制，这种方法投资成本高。但当变频调速技术得到突破后，能够实现恒压供水的变频器开始出现。比如日本的SAMC公司，开发出了具有固定和循环两种运行模式的变频器[2]，将硬件集成化，可至多对七台水泵进行调速。系统虽然具备规格小型化，设备价格低廉化等优点，但也具有扩展性差和稳定性低等缺点，应用范围受到很大制约。
相较于国外，国内在恒压供水领域起步较晚。目前，国内厂家生产的恒压供水系统。主要应用于动态性差和稳定性要求不高的场合，由于价格低廉，在这些领域占有一定的市场。例如国内公司生产的恒压供水变频器（5.5kw22kw），具备不需要连接PLC和PID调节器，便可实现恒压供水的优势[34]。但由于变频器中集成的功能较多，导致负载容量受限。较难操作，只能应用于限定的场合之中。
而当前供水系统对集成化、易维护方面提出了更高的要求，根据这一要求，全球相关厂商开始研发专为供水系统设计的高集成化的变频器。陆续将PLC、PID、调节器和压力传感器集成到变频器中，同时维护操作也越来越简明。但变频恒压供水系统在功耗和自动化程度方面还有很大的提升空间。目前在供水领域，国内外研究的热点是一种融合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统[5]。该系统集成化高、易维护，值得深入研究。
1.3本文的主要工作
本文将根据学校供水需求，设计一套基于S7200PLC的变频调速恒压供水系统以及相对应的触摸屏，S7200PLC控制器控制整个供水系统，并采用ACS510变频器实现对四台水泵电机的变频调速，PLC程序使用梯形图语言，触摸屏采用WinCC软件编写。
第一章：介绍恒压供水的的研究背景意义与目的、国内外发展进展以及本文主要内容安排。
第二章：介绍供水系统的需求，控制方案的选择及其流程图。
第三章：介绍系统的硬件设计，PLC和变频器的选型以及系统主电路和控制电路的原理。
第四章：介绍系统的软件设计，介绍系统软件流程图，以及将梯形图编程中重要的部分进行介绍，并介绍触摸屏设计。
第五章：实地对系统的进行调试并对问题进行分析。
第六章：对整个毕业设计进行总结，并对供水系统对于环境以及社会可持续发展的影响进行分析。
系统总体设计
2.1需求分析
变频恒压供水系统需要满足学校供水需求，由于学校用水需求量大，并且存在明显的用水高峰期，需要引入能够根据管网压力自动加减泵的变频恒压供水系统。系统有自动和手动两种模式。在手动模式下，维护人员能够通过按键控制四台水泵的运行和停止，模式主要应用于程序调试和设备检修。在自动模式下，当管网压力稳定且变频器输出频率在50HZ以下时，变频恒压供水系统会以八小时为周期自动切换水泵工作，以免单个水泵工作时间过长而造成水泵的损坏，同时变频器的PID调节器会根据管网压力给出相应的变频指令控制单个水泵的转速，从而实现管网压力稳定。当学校用水需求量大时，管网压力会减小，变频器输出频率增加，当变频器输出频率达到50HZ上限时，且当管网压力小于1.6MPa无法保持恒定，系统会自动增加工频泵运行，除当前在工作的水泵外，其余三台水泵也会以一分钟为周期依次运行，最多四台水泵可同时运行，当压力稳定时，后工作的三台水泵会依次以一分钟为周期停止运行，同时触摸屏具有水泵运行情况的实时监控，参数设置，以及报警记录查看的功能，可以方便维护人员进行监控和维护。系统主要有以下三点技术指标要求。
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