基于PLC的变频调速恒压供水系统.doc

河南工业职业技术学院HenanPolytechnicInstitute毕业设计（论文）题目：基于PLC的变频调速恒压供水系统班级：电气自动化技术1001姓名：赵国建指导教师：胡应占目录摘要11绪论21.1课题的提出21.2PLC概述31.2.1可编程控制器的定义31.2.2PLC的发展和应用31.2.3西门子S7-200PLC简介41.3本课题的主要研究内容42系统的理论分析及控制方案确定62.1变频恒压供水系统的理论分析62.1.1电动机的调速原理62.1.2变频恒压供水系统的节能原理62.2.2变频恒压供水系统的组成及原理图92.2.3变频恒压供水系统控制流程112.2.4水泵切换条件分析113系统的硬件设计133.1系统主要设备的选型133.1.1PLC及其扩展模块的选型133.2系统主电路分析及其设计143.3系统控制电路分析及其设计163.4PLC的I/O端口分配及外围接线图184系统的软件设计214.1系统软件设计分析214.2PLC程序设计214.2.1控制系统主程序设计224.2.2控制系统子程序设计254.3PID控制器参数整定284.3.1PID控制及其控制算法284.3.2PID参数整定295监控系统的设计325.1组态软件简介325.2监控系统的设计325.2.1组态王的通信参数设置325.2.2新建工程与组态变量335.2.3组态画面345.2.4监控系统界面356结束语37参考文献38摘要本论文根据中国城市小区的供水要求设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。本系统包含三台水泵电机它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号送入PLC与设定值比较后进行PID运算从而控制变频器的输出电压和频率进而改变水泵电机的转速来改变供水量最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接采用组态软件完成系统监控实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。关键词：变频调速恒压供水PLC组态软1绪论1.1课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质在节水节能已成为时代特征的现实条件下我们这个水资源和电能源短缺的国家长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后自动化程度较低而随着我国社会经济的发展人们生活水平的不断提高以及住房制度改革的不断深入城市中各类小区建设发展十分迅速同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活也直接体现了小区物业管理水平的高低。传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式其优、缺点如下[1]：(1)恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应水泵的增减都依赖人工进行手工操作自动化程度低而且为保证供水机组常处于满负荷运行不但效率低、耗电量大而且在用水量较少时管网长期处于超压运行状态爆损现象严重电机硬起动易产生水锤效应破坏性大目前较少采用。(2)气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁对电器设备要求较高、系统维护工作量大而且为减少水泵起动次数停泵压力往往比较高致使水泵在低效段工作而出水压力无谓的增高也使浪费加大从而限制了其发展。(3)水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点但存在基建投资大占地面积大维护不方便水泵电机为硬起动启动电流大等缺点频繁起动易损坏联轴器目前主要应用于高层建筑。(4)液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油发热需冷却效率低改造麻烦只能是一对一驱动需经常检修；优点是价格低廉结构简单明了维修方便。(5)单片机变频调速供水系统也能做到变频调速自动化程度要优于上面4种供水方式但是系统开发周期比较长对操作员的素质要求比较高可靠性比较低维修不方便且不适用于恶劣的工业环境。综上所述传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用特别是在城乡工