基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門(mén)子s7-200系列plc作為控制器畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-07 02:16:14 本頁(yè)面
【正文】 最高頻率）和下限（最低頻率）。本系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、壓力傳感器組成。 ： 水泵電機(jī)是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器調(diào)節(jié)，變頻器接受PLC控制器的信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，PLC控制器綜合給定和反饋信號(hào)（由PLC擴(kuò)展模擬輸入輸出模塊接受信號(hào)）后，經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)，向變頻器輸出運(yùn)轉(zhuǎn)頻率指令，壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為PLC控制器可接受的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門(mén)子S7200系列PLC作為控制器，采用其擴(kuò)展模擬輸入輸出模塊EM235，利用其內(nèi)部的PID控制指令，配合MM420型號(hào)的變頻器和電機(jī)，同時(shí)用KBY壓力變送器來(lái)檢測(cè)管網(wǎng)壓力，與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。（3） 各種場(chǎng)合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)（4） 污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。對(duì)整個(gè)供水過(guò)程來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制，具有廣泛的應(yīng)用前景。變頻恒壓供水系統(tǒng)被看做是今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1990年到1998年，我國(guó)人均日生活用水量（包括城市公共設(shè)施等非生產(chǎn)用水），%，與此同時(shí)我國(guó)城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。但隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了所有用戶(hù)的要求，逐步實(shí)現(xiàn)了基于PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)即基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)。因此，當(dāng)變頻器應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中時(shí)僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。出現(xiàn)了基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)，即基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)?；谧冾l器的智能恒壓供水系統(tǒng)利用PLC、傳感器、變頻器及水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水塔供水控制系統(tǒng)，既保證了供水質(zhì)量又豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高系統(tǒng)可靠性，達(dá)到節(jié)水節(jié)能的效果。 關(guān)鍵詞：恒壓供水、可編程控制器、無(wú)級(jí)調(diào)速、PID控制、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、 目錄1 緒論 1 恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1 恒壓供水系統(tǒng)研究的目的和意義 2 恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用 32 基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 4 恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 4 變頻恒壓供水原理 63 基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)中硬件電路構(gòu)成 7 PLC型號(hào)選擇和系統(tǒng)硬件配置 20 外部硬件電路設(shè)計(jì) 224 基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 24 系統(tǒng)流程圖 24 25結(jié)術(shù)語(yǔ) 31致謝詞 32參考文獻(xiàn) 331 緒論 變頻恒壓供水系統(tǒng)成為現(xiàn)在建筑中普遍采用的一種水處理系統(tǒng)。壓力變送器的作用是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。摘要基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門(mén)子S7200系列PLC作為控制器，采用其擴(kuò)展模擬輸入輸出模塊EM235，利用其內(nèi)部的PID控制指令，配合MM420型號(hào)的變頻器和電機(jī)，同時(shí)用KBY壓力變送器來(lái)檢測(cè)管網(wǎng)壓力。智能PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的PID調(diào)節(jié)。隨著社會(huì)和變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展和人們節(jié)水節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能特性使得其越來(lái)越廣泛用于工廠(chǎng)、住宅、高層建筑的生活及消防供水系統(tǒng)。 恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展歷程恒壓供水系統(tǒng)是指通過(guò)閉環(huán)控制，使供水的壓力保持恒定。在該系統(tǒng)中為了滿(mǎn)足供水量大小需求不同時(shí)，保證管內(nèi)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中可以看出，隨著社會(huì)的發(fā)展，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(EMC)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。而現(xiàn)階段我國(guó)在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)比較落后，自動(dòng)化程度較低。與過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有很大優(yōu)勢(shì)。 恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用基于PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的智能恒壓供水控制系統(tǒng)，是在原有系統(tǒng)的技術(shù)改造下，提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平。（5） 農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂(lè)噴泉系統(tǒng)（6） 賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。其中變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化，同時(shí)變頻器還可作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置，限制電機(jī)的啟動(dòng)電流。下圖 。本文研究的目標(biāo)是對(duì)恒壓控制技術(shù)給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn)一步提高，操作更加簡(jiǎn)捷，故障報(bào)警及時(shí)迅速。利用PID計(jì)算形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。該數(shù)字信號(hào)與壓力給定值相比較，并經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，由PLC輸出控制信號(hào)經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換通過(guò)EM235的模擬量輸入端輸出420mA的控制信號(hào)送往變頻器，控制變頻器輸出頻率，從而控制水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使水壓穩(wěn)定在設(shè)定值。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過(guò)程序按一定算法進(jìn)行輸入、輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。（2） 模擬量控制 因?yàn)镻LC只能處理數(shù)字量，為處理溫度、壓力、流量、液位、速度等模擬量，PLC中專(zhuān)門(mén)配置了A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊（例如EM235），將模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送PLC處理，將PLC處理后所得數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備（本課題是控制變頻器），來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制。（本課題中大量用到數(shù)據(jù)傳送可運(yùn)算功能）（3） 可編程控制器（S7200 ）特點(diǎn) （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（3）編程方便，易于使用 （4） 功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)（5） PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便 （6）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 （7）體積小，重量輕，能耗低 ，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 （四） 可編程控制器（S7200 ）接線(xiàn)方式24V電源 CPU224接線(xiàn)方式（五） 可編程控制器（S7200 ）通訊口的引腳分配連接器針號(hào)信號(hào)1屏蔽機(jī)殼地224V返回邏輯地3RS485信號(hào)BRS485信號(hào)B4請(qǐng)求發(fā)送RTS(TTL)55V返回邏輯地6+5V+V,1000串聯(lián)電阻7+24V+24V8RS485信號(hào)ARS485信號(hào)A9未用選擇十位協(xié)議（輸入）連接器外殼屏蔽機(jī)殼地 S7200 通訊口的引腳分配(MM420) 變頻器（MM420）全稱(chēng)MICROMASTER420系列變頻器（一）變頻器（MM420）工作原理 MICROMASTER420是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。 （3） 逆變電路—直交部分 逆變電路是交直交變頻器的核心部分， 把直流電逆變成頻率、電壓都可調(diào)的三相交流電源，直接控制電機(jī)。（四）變頻器（MM420）與電機(jī)連接方式及接線(xiàn)圖 接單相電源時(shí)，變頻器與電機(jī)連接 接三相電源時(shí)，變頻器與電機(jī)連接 變頻器（MM420）接線(xiàn)圖 KYB壓力變送器（一） KYB壓力變送器工作原理 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉
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