基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門子s7-200系列plc作為控制器畢業(yè)論文-預(yù)覽頁
【正文】 單元則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備，同時還是變頻器的驅(qū)動控制，根據(jù)用水量的實際變化，自覺調(diào)節(jié)輸出模擬信號數(shù)值。PLC作為可編程控制器，協(xié)調(diào)各元件順利運行。該系統(tǒng)可以為生活和消防等供水的供水。當(dāng)水量發(fā)生變化時，變頻器根據(jù)管內(nèi)的壓力設(shè)定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，經(jīng)過模擬輸入、D/A轉(zhuǎn)換、PID計算、A/D轉(zhuǎn)換、模擬輸出等對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實際壓力值大時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率降低但不能低于變頻器的最低頻率（下限）；當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實際壓力值小時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率升高但不能高于變頻器的最高頻率（上限）。在恒壓供水系統(tǒng)中，當(dāng)水量發(fā)生變化時，變頻器根據(jù)管內(nèi)的壓力設(shè)定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，發(fā)生相應(yīng)的變化，保證管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。（2） 可編程控制器（S7200 ）應(yīng)用目前PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、制藥、電力、機械制造等各個領(lǐng)域。（3） 閉環(huán)過程控制 PLC配置PID控制單元用來實現(xiàn)對控制現(xiàn)場的某些變量（電壓、電流、溫度、速度等）的閉環(huán)PID控制。該變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。（二）變頻器（MM420）參數(shù)表參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCR0000驅(qū)動裝置只讀參數(shù)的顯示值.2..P0003用戶的參數(shù)訪問級11CUT.P0004參數(shù)過濾器01CUT.P0010調(diào)試用的參數(shù)過濾器01CTNP3950訪問隱含的參數(shù)04CUT.P3900“快速調(diào)試結(jié)束”01CQP0970復(fù)位為工廠設(shè)定值01C. 變頻器常用參（三）變頻器（MM420）應(yīng)用及特點 變頻器不僅可以用于標(biāo)準(zhǔn)電動機調(diào)速，而且可以用于其他調(diào)速電動機，在節(jié)能、較少維修、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量等方面都取得良好經(jīng)濟效益。測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器。微處理器控制變送器的工作。D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。壓力敏感部件采用國際高品質(zhì)擴散硅壓阻式壓力傳感器，其利用兩個單晶硅片結(jié)合在一起，上面硅片通過微機械加工工藝構(gòu)成一個惠斯通電橋，該電橋電壓輸出與作用在硅片上的壓力差成比例；恒流源供電電路可產(chǎn)生2mADC的電流，用于激勵壓力傳感器工作。（一） PLC模擬量擴展模塊（EM235）的接線方式 PLC模擬量擴展模塊（EM235）的接線方式 對于電壓信號，按正負直接接入＋和－；對于電流信號將R和+短接后接入電流輸入信號的“+”端；未連接傳感器的通道要將＋和－短接。SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1,SW2,SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。 PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 其中是sp(t)給定值、pv(t)是反饋量，由壓力變送器測得。則數(shù)字化的PID計算為可寫成可得：為微分系數(shù)（二） PLC實現(xiàn)PID控制的方式 用PLC對模擬量進行PID控制大致有如下幾種方法： (1) 使用PID過程控制模塊：這種模塊的PID控制程序是PLC廠家設(shè)計的，并放在模塊中，用戶使用時只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便。故該設(shè)計中利用PID指令實現(xiàn)PID閉環(huán)控制。應(yīng)用PLC的PID指令對這些量進行運算之前，必須將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化的浮點數(shù)(實數(shù))。編譯時如果指令指定的回路表起始地址或回路號超出范圍，CPU將生成編譯錯誤(范圍錯誤)，引起編譯失敗。 PLC型號選擇和系統(tǒng)硬件配置 在恒壓供水系統(tǒng)中，在出水的管中設(shè)有一個YBT壓力傳送器，檢測水壓的大小，并將其轉(zhuǎn)化成模擬信號（電流信號）。從而保證管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。控制電動機的是PLC提供給變頻器的模擬信號與確定電動機啟動或停止的一個數(shù)字量輸出點。CPU224是具有較強控制功能的控制器，其I/O點數(shù)為14輸入和10輸出，最多7個擴展模塊，能滿足系統(tǒng)要求。KM為接觸器；；FR為水泵電機過載保護用的熱繼電器：QS為變頻器和泵電機主電路的隔離開關(guān)；FU為主電路的熔斷器；VVVF是通用變頻器FUFUR S TU V WNL1L2L3KM QSVVVF 3~M13~FR圖3. 15 主電路圖 控制電路圖，按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要控制水泵的啟動或停止，方便排除故障用；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。自動工作方式是自動完成各個流程。其數(shù)字量輸入輸出部分 PID控制模塊軟件設(shè)計 （一） 回路輸入的轉(zhuǎn)換(A／D)首先，將給定值或A／D轉(zhuǎn)換后得到的整數(shù)值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)，可以用下面的程序?qū)崿F(xiàn)這種轉(zhuǎn)換：XORD AC0,AC0 //清除累加器MOVW AIW0,AC0 //將待轉(zhuǎn)換的模擬量存入累加器LDW=AC0,0 //如果模擬量為正DTR AC0,AC0 //直接轉(zhuǎn)換成實數(shù)NOP //否則ORD 16FFFF0000,AC0 //將AC0內(nèi)數(shù)值進行符號位擴展成32位負數(shù)LBL 0DTR AC0,AC0 //將32位整數(shù)轉(zhuǎn)換成實數(shù)然后，～，可用下式對給定值及過程變量進行標(biāo)準(zhǔn)化：式中：RNorm為標(biāo)準(zhǔn)化實數(shù)值；RRaw為標(biāo)準(zhǔn)化前的值；offset為偏移量，；Span為取值范圍，等于變量的最大值減去最小值，單極性變量的典型值為32 000，雙極性變量的典型值為64 000。將回路輸出轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的實數(shù)的程序為： MOVR VD108,AC0 //將回路輸出送入累加器 R ,AC0 //將代表回路輸出的實數(shù)轉(zhuǎn)化為16位整數(shù)的指令為： ROUND AC0,AC0 //將實數(shù)轉(zhuǎn)化為32位整數(shù) MOVW AC0,AQW0 //將16為整數(shù)寫入模擬輸出（D/A）寄存器（三） PID計算 因為該設(shè)計中利用PID指令實現(xiàn)PID閉環(huán)控制。// 設(shè)定值與實際值比較， 起始位置VB100 回路號0 。節(jié)能效果十分顯著，啟動平穩(wěn)，啟動電流小，避免了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，延長了泵和閥門等的使用壽命，消除了啟動和停機時的水錘效應(yīng)。在實習(xí)調(diào)查中，提出解決該設(shè)計的思路及方法，結(jié)合社會發(fā)展趨勢，人們的需求，基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)運而生。當(dāng)水量發(fā)生變化時，變頻器根據(jù)管內(nèi)的壓力設(shè)定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，經(jīng)過模擬輸入、D/A轉(zhuǎn)換、PID計算、A/D轉(zhuǎn)換、模擬輸出等對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實際壓力值大時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（降低）但不能低于變頻器的最低頻率（下限）；當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實際壓力值小時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（升高）但不能高于變頻器的最高頻率（上限）。其次要深深感謝我的同學(xué)們，在生活上幫助我，讓我安心做設(shè)計。最后要感謝學(xué)校給我們畢業(yè)生提供設(shè)計的環(huán)境，實習(xí)的地點，讓我們在畢業(yè)的一學(xué)期中不僅學(xué)習(xí)知識，也學(xué)習(xí)了在社會中生存的
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