【正文】 1 AR LD EU MOVB 0,VB13 A NOT = LD AB= = VB11,0 AN MOVB 0,VB13 AS ,1 LD MOVR ,VD504 A NOT MOVR ,VD504 子程序 2： LDB= = VB11,1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 JMP 1 LDB== VB11,2 JMP 2 LDB= = VB11,3 JMP 3 LBL 1 LD MOVB 21,QB0 A RET LBL 2 LD MOVB 21010,QB0 A RET LBL 3 LD MOVB 211100,QB0 A RET 子程序 5： LDN AB= = VB11,0 = AR A NOT =R ,1 LDI= VW498,31000 AN A TON T37,3000 LDB= VB11,2 A T37 INCB VB11,VB11 LDI= VW498,16000 AN 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 A TON T38,3000 LDB= VB11,1 A T38 DECB VB11,VB11 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 5章 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)是多臺(tái)電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行變頻調(diào)速來(lái)達(dá)到恒壓供水的目的。系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)供水方式中存在的問(wèn)題，并具有多種輔助功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。我還要感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所有給我真誠(chéng)幫助的其他老師和同學(xué)們，在遇到不懂的問(wèn)題時(shí)，是他們給了我最直接的幫助，是 他 們的大力支持和鼓勵(lì)，我才能順利完成 這次設(shè)計(jì)。給出了實(shí)現(xiàn)有效狀態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)換控制的電氣設(shè)計(jì)方案和 PLC 控制程序設(shè)計(jì)方案。 2%。 VB=3 時(shí)，只有 、 、 接通，一號(hào)泵變頻運(yùn)行，二、三號(hào)泵工頻運(yùn)行。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 開(kāi) 始啟 動(dòng) 水 泵壓 力 檢 測(cè)減 泵 增 泵返 回高 低 圖 控制程序說(shuō)明 如圖 所示為 PID 參數(shù)整定。我們要想保持水壓的恒定，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的官道上安裝了壓力變送器作為反饋元件，引入水壓反饋值與給定值進(jìn)行比較，從而形成 PID 閉環(huán)系統(tǒng)（如圖 所示）。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 A / DP I 調(diào) 節(jié)變 頻 調(diào) 速D / A 壓 力 傳 感 器P L C給定值 圖 PLC恒壓供水原理圖 在圖 中， PLC 采集壓力傳感器信號(hào)后，進(jìn)行壓力設(shè)定值與檢測(cè)元件反饋值的比較、 PI 運(yùn)算等調(diào)節(jié)器功能，通過(guò)參數(shù)自整定后輸出標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)，該信號(hào)再進(jìn)入到變頻控制器模擬信號(hào)輸入端，從而控制變頻器輸出頻率，最終達(dá)到控制水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 供水壓力信號(hào)的數(shù)據(jù)處理 （ 1）接線 如圖 所示進(jìn)行簡(jiǎn)單接線。每一次的采樣值與前 N1 次的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，結(jié)果作為本次采樣的濾波值。 表 PLC程序分配表 及主要中間變量說(shuō)明 符號(hào) 地址 注解 PID_CH SBR0 初始化 PID參數(shù) DANG_K SBR1 檔位控制子程序 VB12_0 SBR2 自動(dòng)一號(hào)運(yùn)行規(guī)律 VB12_1 SBR3 自動(dòng)二號(hào)運(yùn)行規(guī)律 VB12_2 SBR4 自動(dòng)三號(hào)運(yùn)行規(guī)律 VB12_K SBR5 泵號(hào)管理，免維護(hù) VB11_K SBR6 自動(dòng)擋增 /減泵規(guī)律 SHOU_D SBR7 手動(dòng)規(guī)律控制子程序 采樣運(yùn)算 INTO PID運(yùn)算程序 主 OB1 恒壓供水控制系統(tǒng)主程序 地址 符號(hào) 地址 符號(hào) VB11 規(guī)律控制 VD512 增益 VB12 泵號(hào)管理 T38 自動(dòng)減泵定時(shí) VB13 手動(dòng)增減泵 T37 自定增泵定時(shí) 自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志 一秒脈沖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 續(xù)表 T39 泵號(hào)切換延時(shí) VW498 變頻頻率 SMB34 定時(shí)中斷 VD504 供水設(shè)定值 VD524 微分時(shí)間 VD508 PID輸出 VD520 積分時(shí)間 VB500 PID開(kāi)始 VD516 采樣設(shè)時(shí) VD500 采樣輸入值 VD3000 一天計(jì)時(shí) 供水壓力信號(hào)的采集與數(shù)據(jù)處理 供水壓力信號(hào)的采集 在壓力模擬信號(hào)中，一般采取平均值濾波法。 其控制電路如下圖。 PowerFlex70 產(chǎn)品電壓等級(jí)有： （ 1） 200～ 240V AC，三相交流 PowerFlex70 變頻器。 Rockwell 公司的 PowerFlex70 變頻器的設(shè)計(jì)滿足全球?qū)ψ冾l器的標(biāo)準(zhǔn)和功率的要求，使全球的用戶能夠“開(kāi)箱即用” ， 它的額定電壓功率分別為： 240VAC， 到 ； 380V480VAC， 到 37kW； 600VAC， 到 15kW。特別是矢量控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)與直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)恼{(diào)速性 能。 變頻器所采用的控制方式可按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為兩類：開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。一般來(lái)說(shuō)， 2 倍測(cè)量范圍的過(guò)載保護(hù)是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)測(cè)量誤差的控制要求并本著適用經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行選擇；目前常見(jiàn)的壓力傳感器產(chǎn)品提供 級(jí)、 級(jí)、 級(jí)、 級(jí)四種準(zhǔn)確度等級(jí)。 量程的選用：壓力傳感器量程 的選用一般以被測(cè)量壓力經(jīng)常處在整個(gè)量程的80%~90%為最好，但最大工作狀態(tài)點(diǎn)不能超過(guò)滿量程。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 穩(wěn)定性：傳感器變送器在規(guī)定的條件下儲(chǔ)存、試驗(yàn)或使用，經(jīng)歷規(guī)定的時(shí)間后，仍能保持原來(lái)特性參數(shù)的能力。施加的電壓或電流不同，傳感器的輸出值等參數(shù)也不同，所以有的參數(shù)，如零點(diǎn)輸出，上限值輸出、漂移等參數(shù)要在規(guī)定的激勵(lì)條件下測(cè)量。 重復(fù)性：相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量所得結(jié)果之間的一致性。 上限值：測(cè)量范圍的最高值稱為測(cè)量范圍的上限值。傳感器變送器兩端都感受到被測(cè)壓力時(shí)，兩端壓力之差稱差壓。 參照壓力為真空時(shí)所測(cè)量的壓力值為絕對(duì)壓，通常簡(jiǎn)稱絕壓。 R1 RxR2RVABCDIgI 圖 壓阻傳感器的惠斯通電橋 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 如果是陶瓷壓力傳感器，則壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，是膜片產(chǎn)生微笑的形變，厚膜電阻印制在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋）。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但阻值的取值范圍應(yīng)注意：組織太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過(guò)高。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。彈性敏感元件的作用是使被測(cè)壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。 表 數(shù)字量輸出 I/O分配 表 輸出地址分配 功能 電氣符號(hào) 1號(hào)變頻 接觸器 QA1 2號(hào)變頻 接觸器 QA2 3號(hào)變頻 接觸器 QA3 1號(hào)工頻 接觸器 QA4 2號(hào)工頻 接觸器 QA5 3號(hào)工頻 接觸器 QA6 輔助泵 接觸器 QA7 頻器 接觸器 QA8 模擬量輸入輸出部分 模擬量輸入輸出信號(hào) 的地址分配如表 所示。 圖 模塊連接方式 各模塊的編址如表 所示。其中 DC 輸入 /DC 輸出的有三種， DC 輸入 /接觸器 輸出的有三種，它們對(duì)應(yīng)的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)分別為 4點(diǎn)、 8點(diǎn)和 16點(diǎn)。不同的 CPU 有不同的擴(kuò)展規(guī)范，它主要受 CPU 的功能限制。 （ 1） CPU226 本機(jī)集成 24 輸入 /16 輸出，最多可擴(kuò)展 7 個(gè)模塊，具有 2 個(gè)通信口。 （ 3） CPU224。 CPU22*系列 PLC 它有如下六種不同結(jié)構(gòu)的配置單元： （ 1） CPU221。 輸出開(kāi)關(guān)量 共 8 個(gè)， 輸出 設(shè)備 及其電氣符號(hào)如表 所 示。 系統(tǒng)的 輸入 /輸出信號(hào) 輸入 信號(hào) 分析 輸入設(shè)備 用于產(chǎn)生 輸入控制信號(hào) ， 本設(shè)計(jì)中輸入設(shè)備包括以下幾種： 啟動(dòng)按鈕和停止按鈕 備用按鈕 切換開(kāi)關(guān) 根據(jù)系統(tǒng)控制要求， 輸入 信號(hào)分析如下： 啟動(dòng)信號(hào) 1 個(gè)； 停止信號(hào) 1 個(gè)； 手動(dòng) /自動(dòng)切換 信號(hào) 1 個(gè)； 備用 輸入信號(hào) 1 個(gè)； 手動(dòng)輔助泵 輸入信號(hào) 1 個(gè)； 消防 /生活切換信號(hào) 1 個(gè)。 編程器 過(guò)去的編程設(shè)備一般是編程器 ，其功能僅限于用戶程序讀寫(xiě)和調(diào)試。 電源模塊 PLC 一般使用 220V 的交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 儲(chǔ)器等電路提供 5V、177。 PLC 的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 可編程控制器的系統(tǒng)組成 PLC 種類繁多，但其組成和工作原理基本相同。 PLC 一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。它 采用可 編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。 壓力傳感器A/D轉(zhuǎn)換PLC變頻器1 號(hào)泵2 號(hào)泵3 號(hào)泵輔佐泵 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3章 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 可編程控制器 可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制器。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用JYBK型供水壓力傳感器。所以本設(shè)計(jì)的控制器采用 可編程序控制器 PLC作控制器。 系統(tǒng) 控制 方案論證及組成 系統(tǒng) 控制 方案 論證 可編程控制器與 接觸器 控制系統(tǒng)的比較 幾十年來(lái)， 接觸器 控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量地應(yīng)用，然 而其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展， 接觸器 控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了 控制系統(tǒng) 的可靠性和安全性， 因此 接觸器 控制系統(tǒng) 與 PLC相比較，存在著質(zhì)的差別，表 編程控制器與 接觸器 控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較。 （ 1）當(dāng)一臺(tái)水泵工作頻率達(dá)到最高頻率時(shí)，若管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到預(yù)設(shè)水壓，則將此臺(tái)泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器將自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)水泵，控制其變頻運(yùn) 行。 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容：用 PLC 做控制器， 輸入電源為三相 380V 電源，常規(guī)泵M M M3 的功 率為 ，輔助泵的功率為 4kW，壓力設(shè)定分消防和生活兩種，為保證每臺(tái)泵不銹蝕，需要按照一定規(guī)律進(jìn)行輪換，保證壓力值控制精度在177。同時(shí)由于 PLC 的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價(jià)格比，但開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生 的 干擾越大。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場(chǎng)所，有以下幾種方案可供選擇： 1)有供水基板的變頻器 +水泵機(jī)組 +壓力傳感器。目前國(guó)內(nèi)不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，結(jié)合PLC 或 PID 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場(chǎng)。所以，確保恒壓供水系統(tǒng)的無(wú)故障和自動(dòng)運(yùn)行，具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。變頻恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)死不僅可以保證足夠的水壓，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)槭彝饪諝夂蜏囟鹊淖兓绊懰馁|(zhì)量。水工業(yè)是以城市及工業(yè)為對(duì)象，以水質(zhì)為中心，從事水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，以滿足社 會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所需求的水量作為生產(chǎn)目標(biāo)的特殊工業(yè)。 關(guān)鍵詞 ： 可編程序控制器 ；變壓變頻調(diào)速；恒壓供水； 自動(dòng)控制 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract With the rapid development of social economy, people water quality and water supply system reliability requirements continue to increase. Coupled with e nergy shortages, the use of advanced automation technology, control technology and munication technology, design highperformance, high energy, able to adap