基于plc變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

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1、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì)(論文)基于PLC變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGNEOFVARIABLEFREQUENCYCONSTANTPRESSUREWATERSUPPLYCONTROLSYSTEMBASEDONPLC學(xué)生姓名*學(xué)生學(xué)號(hào)*學(xué)院名稱信電工程學(xué)院專業(yè)名稱電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師*2015年12月25日電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì)(論文)摘要本論文根據(jù)中國(guó)城市小區(qū)的供水要求，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)等構(gòu)成。本系統(tǒng)包含

2、四臺(tái)水泵電機(jī)，它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式。采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)四相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速。壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過(guò)工控機(jī)與PLC的連接，采用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警的查詢。關(guān)鍵詞變頻調(diào)速；恒壓供水；PLCI電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì)(論文)目錄1緒論11.1課題的背景11.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r11.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容12.

3、2變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定32.2.1控制方案的比較和確定32.2.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖43系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)73.1系統(tǒng)主要設(shè)備的選型73.1.1PLC概述73.1.2西門子S7-200PLC簡(jiǎn)介83.1.3PLC及其擴(kuò)展模塊的選型83.1.4變頻器的選型93.1.5水泵機(jī)組的選型93.1.6壓力變送器的選型103.1.7液位變送器選型103.2統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)103.3系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)123.4PLC的I/O端口分配及外圍接線圖134系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)164.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析164.2PLC程序設(shè)計(jì)17

4、4.2.1控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)175結(jié)束語(yǔ)21致謝23附錄24I電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì)(論文)1緒論1.1課題的背景目前，居民生活用水和工業(yè)用水日益增加。由于居民日常用水和工業(yè)用水會(huì)隨季節(jié)、晝夜等變化而隨之發(fā)生變化，如采取傳統(tǒng)的供水方式不僅影響生活也不利于資源的優(yōu)化配置。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，為了能更合理的分配資源，使能最大限的為人們所用，可采用變頻恒壓供水方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的供水系統(tǒng)，以達(dá)到供水穩(wěn)定，滿足人們需求，合理優(yōu)化分配等目的。本文介紹的是關(guān)于變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它采用了微機(jī)控制技術(shù)，電力電子

5、技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)極調(diào)速，具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn)。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活，變成簡(jiǎn)單，維修方便和低成本低能耗等諸多特點(diǎn)。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理和監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于調(diào)高企業(yè)效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的

6、，在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求的不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。目前國(guó)內(nèi)有不少公司都在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用PLC及相應(yīng)軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多

7、方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。可以看出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的，因此，有待于進(jìn)一步淡淡的研究改善，使其能更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容29電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì)(論文)設(shè)計(jì)是以供水系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，采用PLC和變頻技術(shù)相結(jié)合技術(shù)，并引用計(jì)算機(jī)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，保證供水系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。PLC控制變頻恒壓

8、供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器、和水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有4臺(tái)泵，大泵電動(dòng)機(jī)功率均為220KW,小泵功率均為160KW;所有泵可設(shè)計(jì)成變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作方式；采用PID算法實(shí)現(xiàn)水壓的閉環(huán)控制；西門子S7-200型系列PLC控制變頻及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行；系統(tǒng)具有自動(dòng)