基于PLC变频恒压供水控制系统设计

电气工程及其自动化专

业综合设计(论文)

基于PLC变频恒压供水控制系统设计

DESIGNE OF VARIABLE FREQUENCY CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLY

CONTROL SYSTEM BASED ON PLC

学生姓名

学生学号 学院名称

专业名称

指导教师

* * 信电工程学院 电气工程及其自动化 *

2015年 12月 25日

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。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。

本系统包含四台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对四相水泵电机的软启动和变频调速。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

目录

1 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1课题的背景 ................................................................................................................. 1

1.2 变频恒压供水系统的国内外的发展状况 ................................................................ 1

1.3本课题的主要研究内容 ............................................................................................. 1

2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 ........................................................................ 3

2.2.1控制方案的比较和确定 ..................................................................................... 3

2.2.3 变频恒压供水系统的组成及原理图 ................................................................ 4

3 系统的硬件设计 ............................................................................................................... 7

3.1 系统主要设备的选型 ................................................................................................ 7

3.1.1 PLC概述 ............................................................................................................. 7

3.1.2 西门子S7-200 PLC简介 .................................................................................. 8

3.1.3 PLC及其扩展模块的选型 ................................................................................. 8

3.1.4 变频器的选型 .................................................................................................... 9

3.1.5 水泵机组的选型 ................................................................................................ 9

3.1.6 压力变送器的选型 .......................................................................................... 10

3.1.7 液位变送器选型 .............................................................................................. 10

3.2统主电路分析及其设计 ........................................................................................... 10

3.3 系统控制电路设计 .................................................................................................. 12

3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 ....................................................................... 13

4 系统的软件设计 ............................................................................................................. 16

4.1 系统软件设计分析 .................................................................................................. 16

4.2 PLC程序设计 ........................................................................................................... 17

4.2.1控制系统主程序设计 ....................................................................................... 17

5 结束语 ............................................................................................................................. 21

致谢 ..................................................................................................................................... 23

附录 ..................................................................................................................................... 24

1 绪论

1.1课题的背景

目前，居民生活用水和工业用水日益增加。由于居民日常用水和工业用水会随季节、昼夜等变化而随之发生变化，如采取传统的供水方式不仅影响生活也不利于资源的优化配置。传统的供水系统已经不能满足人们的需求，为了能更合理的分配资源，使能最大限的为人们所用，可采用变频恒压供水方式来代替传统的供水系统，以达到供水稳定，满足人们需求，合理优化分配等目的。

本文介绍的是关于变频恒压供水系统的设计，它采用了微机控制技术，电力电子技术和电机传动调速技术实现了工业交流电动机的无极调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点。以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，变成简单，维修方便和低成本低能耗等诸多特点。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便实现供水系统的集中管理和监控；同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计系统，对于调高企业效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

1.2 变频恒压供水系统的国内外的发展状况

变频恒压供水是在变频调速技术发展之后逐渐发展起来的，在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、 升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求的不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。目前国内有不少公司都在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管的管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用PLC及相应软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。

可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性的 …… 此处隐藏：3705字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……