PLC控制的恒压供水系统的设计

论文编号:ZD140   论文字数:20418,页数:43   西门子S7-200PLC  

摘    要
本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的PLC控制的恒压供水系统。     全文共分为五章。第一章阐明了恒压供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章对本系统的总体方案进行了介绍，其中包括系统的工艺要求，系统的组成和基本工作原理以及主要元器件的选型。第三章着重写控制系统的硬件部分的基本原理。第四章介绍了系统的软件开发工作，对PLC程序做了详细描述并介绍了过程控制中占据重要地位的PID调节原理及参数设置依据，方法。第五章是项目调试和小结部分，给出了调试结果。     本论文综合运用了可编程控制器（PLC）、变频器、PID调节仪、传感器等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法。所做的研究对同类系统的研究和开发具有一定的参考价值。

关键词：可编程序控制器；变频器；PID；

工艺过程:
本系统为一个三泵生活/消防双恒压无塔供水系统。由自来水管网或其它水源提供的水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，它们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水池中注水，水池的低水位信号也接送给PLC，作为低水位报警用。为了保证供水的连续性，水位上、下限传感器高低距离不是相差很大。生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活供水在恒压状态（生活用水在低恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台泵供消防用水使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水在高恒压值）下进行。火灾结束后，三台泵再改为生活供水使用。

三泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求：
1）生活供水时系统在低恒压值运行，消防供水时系统在高恒压值运行；
2）三台泵根据恒压的需要，采用“先开先停”的原则接入和退出；
3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行是时间超过3h，自动切换到下一台泵，以防止同一台泵长时间不用而锈死。
4）要有完善的保护及报警功能。
5）为了检修和应急，要设有手动功能。
6）三台泵要在启动时有软启动功能。
7）需要具有水池防抽空功能。

目 录
摘    要.....................................................................I
Abstract ....................................................................II
第1章 引言 ..................................................................1
1.1应用背景和选题意义 .......................................................1
1.2 恒压供水系统特点 ........................................................1
1.3 本文的主要工作 ..........................................................2
第2章 恒压供水自动控制系统的概况 ............................................3
2.1工艺过程和要求 ...........................................................3
2.1.1 工艺过程 ..............................................................3
2.1.2 三泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求 .................................3
2.2 电气控制系统原理 ........................................................4
2.2.1 工作原理简述 ..........................................................4
2.2.2 电气控制系统主电路图 ..................................................4
2.2.3 控制系统控制电路图 ....................................................5
第3章 软硬件的基本原理介绍...................................................7
3.1PLC可编程控制器简介 ......................................................7
3.1.1 PLC定义及特点 .........................................................7
3.1.2 可编程控制器的主要技术性能指标.........................................9
3.2 可编程序控制器的基本工作原理............................................10
3.2.1 PLC的工作原理.........................................................10
3.2.2PLC的扫描工作方式与程序执行过程........................................10
3.3PLC的软、硬件系统........................................................11
3.3.1 PLC的硬件系统组成 ....................................................11
3.3.2PLC的软件系统组成 .....................................................13
3.4 变频调速系统............................................................13
3.4.1 变频调速系统简介 .....................................................13
3.4.2水泵的基本参数和特性...................................................14
3.4.3水泵的比例定律.........................................................15
3.4.4 水泵变频调速节电的原理................................................16
3.4.5变频调速控制方式 ......................................................17
3.5 PID控制规律 ............................................................18
3.5.1 PID简介 ..............................................................18
3.5.2PID回路控制............................................................19
3.5.3PID算法................................................................19
3.5.4 回路控制的组合选择 ...................................................20
3.5.5回路输入量的转换及归一化...............................................20
3.5.6将回路控制输出转换为按工程量标定的整数值 ..............................21
3.5.7 控制回路参数表 .......................................................21
第4章 系统端口分配及软硬件选型..............................................23
4.1系统I/O点分配............................................................23
4.1.1控制系统的I/O点及地址分配..............................................23
4.1.2 PLC选型 ..............................................................24
4.1.3 PLC外围接线图 ........................................................24
4.2 硬件选型................................................................25
4.2.1 变频器选型............................................................25
4.2.2传感器选择.............................................................26
4.2.3水泵和电动机选型.......................................................26
第5章 程序设计 .............................................................27
5.1系统程序设计 ............................................................27
5.1.1编程语言介绍...........................................................27
5.1.2 PID实现 ..............................................................27
5.2 程序设计................................................................27
第6章 经济技术分析..........................................................37
第7章 结论 .................................................................38
致    谢 .................................................................. 39
参考文献 .................................................................. 40

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