【正文】 天、夜間模式的給定壓力值不同，兩個恒壓值是采用數(shù)字方式直接在程序中設(shè)定。 (3) 程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實現(xiàn) 因為模擬單元和 PID 調(diào)節(jié)都需要初始化 和 中斷 控制 ,本程序主要分為三個部分 :主程序、子程序和中斷程序。 (2) 多泵組運行管理規(guī)范 因為希望每一次啟動電機 實現(xiàn) 變頻泵軟啟動 ,而且 每臺泵必須交替使用 ,多泵組泵站泵投運必須具備的管理標準。圖 只是簡單的表明 PLC 及擴展模塊的外圍接線情況，并不是嚴格意義上的外圍接線情況。C P U 2 2 6 C N2RS485MV0M0地L+RAA+I0BB+RBADD+RDCC+RC偏移配置增益E M 2 3 5I 0 I 1 I 2Q 0 Q 1S A 1窗 口比 較 器液 位變 送 器水 位 上 下限 信 號S US L H LS B 74 6 8 1 0 1 2 1 4 2 42 22 01 81 6 2N 1＋ －壓 力 變 送 器 輸出 壓 力 信 號輸 入 變 頻 器 圖 34 PLC 及擴展模塊外圍接線圖 本變頻恒壓供水系統(tǒng)有五個輸入量，其中包括 4 個數(shù)字量和 1 個模擬量。 (5) 系統(tǒng)要有完善的報警功能。 (2) 在用水量小的情況下，如果一臺水泵連續(xù)變頻運行時間超過 3h，則要切換下一臺水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵”功能，以防止某一臺水泵工作時間過長。同理， 3水泵的控制原理也是如此。 (2)自動控制：在正常情況下變頻恒壓供水系統(tǒng)工作在自動狀態(tài)下。單刀雙擲開關(guān) SA 打至 1 端時開啟手動控制模式，此時可以通過開關(guān)分別控制三臺水泵電機在工頻下的運行和停止。 圖中的 HL10 為自動運行狀態(tài)電源指示燈。如圖 為電控系統(tǒng)控制電路圖。系統(tǒng)啟動、運行和停止的操作不能直接斷開主電路，而需通過變頻器實現(xiàn)軟啟動和軟停。變頻和工頻兩個回路決不能同時接通，而且變頻器的輸出端絕不 能直接接電源，必須經(jīng)過接觸器的觸點。因此在同一時間內(nèi)只能有一臺水泵工作在變頻下，但不同時間段內(nèi)三臺水泵都可輪流做變頻泵。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 12 頁 綜合以上因素：本設(shè)計選擇淄博丹佛斯公司生產(chǎn)的型號為 DS26 分體式液位變送器，其量程為： 0m~200m，適用于水池、深井以及其他各種液位的測量；零點和滿量程外部可調(diào)；供電電源： 24VDC；輸出信號：兩線制 4~20mADC； 精度等級： 級。 供水系統(tǒng)的壓強是 gh??P ，下面單位都是估計標準單位 310?? ， g=，一般情況下， h60 米，所以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力一 般小于或等于 ，據(jù)以上綜合分析，系統(tǒng)選用普通 壓力表 Y100 和 XMT1270 數(shù)顯儀實 現(xiàn)壓力的檢測、顯示和變送。 壓力變送器的選型 壓力變送器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口，作為模擬輸入模塊(A/D 模塊 )的輸入。要使泵組常處于高效區(qū)運行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。它是用于三相交流電動機調(diào)速的系列產(chǎn)品，由微處 理器控制，采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運行可靠性和很強的功能。 EM235 模塊由 DIP 設(shè)置不同的標準，切換輸入信號。 S7200 型 PLC 具有較高的性價比，廣泛適用于 一些小型控制系統(tǒng) ；又 具有可靠性高，可擴展性好，有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點 。 圖 24 電壓型變頻器和電流型變頻器主電路基本結(jié)構(gòu) (a) 電壓型變頻器主電路； (b)電流型變頻器主電路 電源 M~ 電動機 平 滑 電 容 + M~ 電動機 平滑電感 電源 （ a） （ b） 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 9 頁 3 系統(tǒng)硬件選擇及系統(tǒng)電路設(shè)計 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 31 所示： A / D 模 塊 可 編 程 控 制 器 ( P L C ) 通 訊 模 塊壓 力 變送 器故 障 、 狀 態(tài)等 量 輸 入報 警 、 控 制等 量 輸 出人 機 界 面變 頻 器水 泵 機 組 圖 31 系統(tǒng)的電氣控 制總框圖 由以上系統(tǒng)電氣總框圖可以看出 ,該系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備應(yīng)包括以下幾部分： (1) PLC 及其擴展模塊、 (2) 變頻器、 (3) 水泵機組、 (4) 壓力變送器、 (5) 液位變送器。直流中間電路的儲能元件在整流電路是電壓源時是大容量的電解電容，在整流電路是電流源時是大容量的電感。 (4)控制電路。 (3)逆變器。直流中間電路的作用是平滑輸出電流，以確保逆變電路和控制電源得到高品質(zhì)的直流電。然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電．又稱間接式變頻器。因而，改變頻率可以方便地改變電機的運行速度，也就是說變頻對于交流電機的調(diào)速來說是十分合適的。微計算機是變頻器的核心， 電力電子器件 構(gòu)成了變頻器的主電路?？删幊炭刂破骱屯獠吭O(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)輕松地聯(lián)成一個整體 ，以擴大其功能設(shè)計的原則。 2 恒壓供水系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及組成 本設(shè)計中，系統(tǒng)的控制機構(gòu)由 PLC 和通用變頻器構(gòu)成，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖 21所示。因此，需進一步研究，以提高恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其 能更好地應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，國外廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，日本 Samc 公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”和“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。 PLC性能穩(wěn)定，成本低，功能強大，編程方便的特點，采用變頻控制技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了基于可編程控制器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng) 。 Constant pressure water supply 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 III 頁 目 錄 1 緒論 ……………………………………………………… ..……………… ..…………… .4 課 題背景及 意義 …………………………………………………………………… 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 …………………………… ……………… 4 本課題主要研究內(nèi)容 …………………………………………………… ………… 5 2 恒壓供水系統(tǒng)總體方案設(shè)計 …………………………………… ………… ..………… ...5 系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及組成 … ..………………………………… …………………… ..5 PLC 概述及其系統(tǒng)組成 ………… ...………………… .………………………… ...6 變頻器 簡介及選型 ……… .………………………………… ……………… …… ...6 變頻器簡介 ……………………………………… .…… ………………… ...6 變頻器的基本結(jié)構(gòu) ………………………………… …… ………………… 7 3 系統(tǒng)硬件選擇及系統(tǒng)電路設(shè)計 …… …………………… ...………… …… .………… ....9 硬件選擇 ……………………………………………………… ………………… ...9 系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計 ……………………… ………………………………. ..12 系統(tǒng)控制 電路分析及其設(shè)計 ………………………………………………… … ...12 PLC 的 I/O 端口分配及外圍接線圖 …………… ……………………………… ...15 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ………………………………………………………………………… 18 系統(tǒng)軟件設(shè)計分析 ……………………………………………………………… ...18 PLC 程序設(shè)計 …………………………………………………………………… ..19 PID 控制器參數(shù)整定 …………………………………………………………… ...26 結(jié) 論 ………………………………………………………………………………………… ..29 致謝 ………………………………………………………………………………………… ..30 參考文獻 …………………………………………………………………………………… ..31 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 4 頁 1 緒論 課題背景及 意義 城市中各類小區(qū)的供水系統(tǒng)是小區(qū)眾多基礎(chǔ)設(shè)施當中的一個重要組成部分。這樣使管網(wǎng)水壓力始終保持在設(shè)定值附近，從而實現(xiàn)恒壓供水。 作者： 王靜 簽字： 時間： 2020 年 10 月 北京 航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 I 頁 基于 PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本 設(shè)計 根據(jù)城市小區(qū)的供水要求，設(shè)計了一套基于 PLC 控制 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。 本人聲明 我聲明，本論文及其研究工作是由本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。壓力傳感器檢測水壓信號，送入 PLC 并 與設(shè)定值比較進行 PID 運算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電機的轉(zhuǎn)速 和 供水量 。 PID control。 隨著電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速供水系統(tǒng)由于成本低，施工簡便，節(jié)能效果顯著，自動化控制，無二次污染，已被越來越廣泛的應(yīng)用。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水系統(tǒng)在設(shè)計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵的情況，因而投資成本高。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 5 頁 由此可以看出，國內(nèi)和國際研究變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，在與現(xiàn)代控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，閉環(huán)壓力控制方面做的是不夠的。 （ 3） 有友好的用戶操作界面。 圖 21 生活小區(qū)公示系統(tǒng)示意圖 用戶M壓力變送器變頻器PLC( 含 PID )液位變送器水池水泵機組管網(wǎng)壓力信號報警信號水池水位信號 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 6 頁 PLC 概述及其系統(tǒng)組成 PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，邏輯運算，順序控制，定時可編程記憶，計數(shù)等面向用戶的指令，通過數(shù)字輸入和輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 變頻器簡介及選型 變頻器簡介 交流變頻器是 微 計算機及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。 而異步電動機轉(zhuǎn)速 式中 s 異步電機轉(zhuǎn)差率， 11 /)( NNNs ?? ，一般小于 3%，均與送入電機的電流頻 率成正比例。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過整流變成直流電。 (2)直流中間電路。因此，中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率交換。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出。 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。圖 24 為電流型變頻器主電路基本結(jié)構(gòu)示意圖。由于恒壓供水自動控制系統(tǒng)控制設(shè)備相對較少，因此 PLC選用 SIEMENS公司的 S7200 型。輸入和輸出信號，可自動完成A/ D 轉(zhuǎn)換，標 準輸入信號可以轉(zhuǎn)換成一個字數(shù)字信號，輸出信號則可以自動完成端口的 D / A 轉(zhuǎn)換，一個字的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標準的輸出信號。 由于本設(shè)計中 PLC 選擇的西門子 S7200 型號，為了方便 PLC 和變頻器之間的通信，選擇西門子的 MicroMaster440 變頻