基于plc的恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，有多種完善的變頻器和電動機(jī)保護(hù)功能，有內(nèi)置的RS485/232C接口和用于簡單過程控制的PI閉環(huán)控制器，可以根據(jù)用戶的特殊需要對I/O端子進(jìn)行功能自定義。要使泵組常處于高效區(qū)運(yùn)行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。它可以輸送清水及理化性質(zhì)類似于水的無顆粒、無雜質(zhì)不揮發(fā)、弱腐蝕介質(zhì)。在初始化PID控制的各參數(shù)（Kc、Ts、Ti、Td），各參數(shù)的取值將在下一節(jié)中詳細(xì)介紹。具體程序梯形圖如圖45所示。序號程序名注釋1主程序恒壓供水控制系統(tǒng)主程序2SBR_O子程序初始化PID參數(shù)3SBR_1子程序檔位控制4SBR_2子程序自動一號運(yùn)行規(guī)律5SBR_3子程序自動二號運(yùn)行規(guī)律6SBR_4子程序自動三號運(yùn)行規(guī)律7SBR_5子程序自動檔增減泵規(guī)律8INT_0中斷程序表5 PLC程序分配表主程序圖如下圖51所示：圖 51 主程序子程序圖如下：圖53變頻恒壓供水系統(tǒng)子程序梯形圖 [ edit ] See al結(jié)束語本文針對城市小區(qū)供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于PLC的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)。本文主要的工作如下：(1) 由PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)生活用水的恒壓控制。參考文獻(xiàn)[1] [J],蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2000,1:8488.[2].[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,135137[3].金傳偉,[J],電子技術(shù)應(yīng)用,2000,2:3839[4].[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,244251[5].Cynthia Logic Controller[J],the free wikipedia encyclopedia,2002,3:18[6].[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008,1416[7].[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998,316317[8].馬桂梅,譚光儀,[J],四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,3:57[9].林俊贊,李雄松,[J],電機(jī)電器技術(shù),1999,3:4548[10].[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1996, 173174[11].[J],南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,4:3845[12].耿紅旗,[M].北京:中國水利水電出版社,2001,4560[13].M K values of design variables versus specific speed for centrifugal pumps[J], Proceeding of the Institution of Mechanieal Engineers,1999, 3: 219227[14].鄭兆生,張偉,[J],山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,3:123138[15]. energysaving technolgy of waterinjection systems in domestic and abroad oil filed[J],Energy Convervation of Oilfiled 1998,9:1125[16].Russell P the variable speed pump[J],NFPA Journal, 2004,5: 2633[17].邵裕森,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,16616.s43。通過變頻器實(shí)現(xiàn)對三相水泵電機(jī)的軟啟動，由電動機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對水壓的調(diào)節(jié)。壓力傳感器器采樣管網(wǎng)壓力信號經(jīng)PID處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實(shí)現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。這里主要以PID壓力控制盒泵自動切換為主。具體程序梯形圖如圖44所示。4． PLC的接線圖按照下圖進(jìn)行接線（圖42）：圖 42 s7200 PLC PID恒壓供水電氣接線 PLC控制原理圖PLC的控制原理圖如圖43所示圖 43 PLC控制原理圖 PLC的程序的編制程序分為主程序、子程序和中斷程序三部分，中間變量說明如下表3序號變量名稱含義1VB500PID表（共80個字符）2VD500采樣輸入值（供水實(shí)際壓力）3VD504供水設(shè)定值4VD508PID輸出值5VD512增益6VD516采樣周期7VD520積分時(shí)間8VD524微分時(shí)間9SMB34定時(shí)中斷表 3 主要中間變量說明 PLC控制系統(tǒng)的子程序設(shè)計(jì)首先初始化變頻運(yùn)行的上下限頻率，在第二章水泵切換分析中已說明水泵變頻運(yùn)行的上下限頻率分別為50HZ和20HZ。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際中小區(qū)生活用水情況，最終確定確定采用3臺江蘇常州機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SFL系列水泵機(jī)組（電機(jī)功率65KW）。~90KW，適用于要求高、功率大的場合，恰好其輸出信號能作為75KW的水泵電機(jī)的輸入信號。由于本設(shè)計(jì)中PLC選擇的西門子S7200型號，為了方便PLC和變頻器之間的通信，我們選擇西門子的MicroMaster440變頻器。EM235模塊可以針對不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號，通過DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。SIEMENS公司的PLC具有可靠性高，可擴(kuò)展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點(diǎn)；PLC可以上接工控計(jì)算機(jī)，對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測控制。實(shí)際的機(jī)組切換判別條件如下[11]：加泵條件： 且延時(shí)判別成立 (26)減泵條件： 且延時(shí)判別成立 (27)式中： ：上限頻率 ：下限頻率：設(shè)定壓力 ：反饋壓力四 控制系統(tǒng)的硬件部分 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備的選型根據(jù)基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖41所示：圖 41系統(tǒng)的電氣控制總框圖由上圖可以看出系統(tǒng)的電氣控制總框圖中主要器件包括：PLC、變頻器、壓力變送器、水泵機(jī)組等。如果用水狀況不變，供水泵站中的所有能夠自動投切的機(jī)組將一直這樣投入—切出—再投入—再切出地循環(huán)下去，這增加了機(jī)組切換的次數(shù)，使系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)之中，實(shí)際供水壓力也會在很大的壓力范圍內(nèi)震蕩。所以選擇50HZ和20HZ作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器的輸出頻率是不可能降到0HZ。當(dāng)用水量繼續(xù)下降，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺工頻泵M3關(guān)掉。反之，當(dāng)用水量減少水壓增加時(shí)，通過壓力閉環(huán)，減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個新的穩(wěn)定值。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖32所示：圖 32變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖恒壓供水系統(tǒng)通過安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實(shí)時(shí)地測量參考點(diǎn)的水壓，檢測管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號，此檢測信號是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。供水控制器直接對系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號進(jìn)行采集，對來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵機(jī)組)進(jìn)行控制；變頻器是對水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤供水控制器送來的控
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