【正文】 比如： 在 硬件設備之間的連接， I/O 端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經(jīng)過這半年的自學，以及向老師、同學們請教，我對這些知識有了更深入的理解。 本文主要的工作如下 ： (1) 由 PLC、變頻器實現(xiàn)生活用水的恒壓控制。 . 監(jiān)控系統(tǒng)界面 在本系統(tǒng)中，根據(jù)需要共開發(fā)了 5 個界面，包括啟動界面 (包含系統(tǒng)所有菜單 )、 系統(tǒng)運行主界面 、 歷史和實時趨勢曲線 、 數(shù)據(jù)報表 、 報警界面。微分環(huán)節(jié)主要用來控制被調(diào)量的振蕩，減小超調(diào)量，加 快系統(tǒng)響應時間，改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。系統(tǒng)由模擬 PID 控制器和被控對象組成，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖 所示，圖中 u(t)為 PID 調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)量。具體程序梯形圖如圖 所示。 主程序流程圖如圖 所示。由于各水泵工頻運行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進行說明。 系統(tǒng)進行初始化是在主程序 中通過調(diào)用子程序來是實現(xiàn)的。 PLC 程序設計 PLC 控制程序采用 SIEMENS 公司提供的 STEP 7MicroWINV40 編程軟件開發(fā) 。具體的操作是 ：將現(xiàn)行運行的變頻器從變頻器上切除，并接上工頻電源運行，將變頻器復位并用于新運行泵的啟動。 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。 (5) 系統(tǒng)要有完善的報警功能。當 輸出 1 時， KM2 線圈得電， 1水泵變頻運行指示燈 HL2 點亮，同時 KM2 的常閉觸點斷開，實現(xiàn) KM KM1 的電氣互鎖 。 本系統(tǒng)在手動 /自動控制下的運行過程如下： (1) 手動控制： 手動控制只 在檢查故障原因時才會用到 ，便于 電機 故障的檢測與維修 。 PLC 主要 是用于實現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動控制，要完成以下功能：自動控制兩 臺水泵的投入運行； 能在兩 臺水泵之間實現(xiàn)變頻泵的切換；兩 臺水泵在啟動時要有軟啟動功能；對水泵的操作要有手動 /自動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用；系統(tǒng)要有完善的報警功能并能顯示運行狀況。并通過轉(zhuǎn)換開關利用同一個電壓表顯示不同相之間的線電壓。 基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設計 系統(tǒng)的 硬件設計 20 圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖 三相電源經(jīng)低壓 熔 斷器、 隔離開關 接至變頻器的 R、 S、 T 端，變頻器的輸出端 U、 V、 W 通過接觸器的觸點接至電機。 根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預留量 ，因此選用的 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，其開關量輸出為16 點，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出 ； 開關量輸入 CPU226 為 24 點 ，輸入形式為 +24V 直流輸入。 所以，在實際應用中，相應的判別條件是通過對上面兩個判別條件的修改得到的，其實質(zhì)就是增加了回滯環(huán)的應用和判別條件的延時成立。這個頻率遠大于 0HZ，具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關，一般在 20HZ 左右。如果用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率達到上限頻率 50Hz 時， 壓力仍未達到設定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出水壓超限報警。設定的供水壓力可以是一基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設計 系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定 13 個常數(shù)，也可以是一個時間分段函數(shù)，在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。此信號來自安裝于水池中 的液位傳感器 ； 報警信號反映系統(tǒng)是否正常運行，水泵電機是否過載、變頻器是否有異常，該信號為開關量信號。此時水泵輸出功率 正比于 H0Q2，由于 H1H0，所以 當用閥門控制流量時，有正比于 (H1－ H0) Q2 的功率被浪費掉 ，并且隨著閥門的 不斷關小，閥門的摩擦阻力不斷變大，管阻特性曲線上移，運行工況點也隨之上移，于是 H1 增大，而被浪費的功率要隨之增加。因此，揚程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變，但管阻特性不變。通常由異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設計 系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定 9 水的。由于在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚程特性所反映的是揚程 H 與用水流 量 Qu 間的關系H=f(Qu)。 從上式可知，三相異步電動機的調(diào)速方法有 ： (l) 改變電源頻率 (2) 改變 電機極對數(shù) (3) 改變轉(zhuǎn)差率 改變電機極對數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機，是有級調(diào)速，而且級差比較大，即變速時轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機器。 S7200 有 5 種 CPU 模塊，最多可擴展 7 個擴展模塊，擴展到 248 點數(shù)字量 I/O 或 38 路模擬量 I/O，最多有 30 多 KB 的程序存儲空間和數(shù)據(jù) 存儲空間； (2) 先進的程序結(jié)構(gòu)，功能強大、使用方便的編程軟件； (3) 靈活方便的尋址方法； (4) 強大的通信功能和品種豐富的配套人機界面； (5) 有競爭力的價格； (6) 完善的網(wǎng)上技術支持等。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風機、水泵、空氣壓縮機、制冷壓縮機等高能耗設備上廣泛應用，特別是在城 鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在 ： 一是節(jié)能顯 著 ；二是在開、 停機時能減小電流對電網(wǎng)的沖擊以及供水水壓對管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊 ； 三是能減小水泵、電機自身的機械沖擊損耗 [2]。 3 系統(tǒng)的硬件設計 ........................................................................................17 系統(tǒng)主要設備的選型 ...........................................................................17 系統(tǒng)主電路分析及其設計 ...................................................................19 系統(tǒng)控制電路分析及其設計 ...............................................................21 PLC 的 I/O 端口分配及外圍接線圖 ....................................................23 4 系統(tǒng)的軟件設計 ........................................................................................28 系統(tǒng)軟件設計分析 ...............................................................................28 PLC 程序設計 ........................................................................................29 PID 控制器參數(shù)整定 ............................................................................36 5 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 ........................................................................................39 組態(tài)軟件簡介 .......................................................................................39 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 ...................................................................................39 6 結(jié)束語 ..........................................................................................................41 參考文獻 ..........................................................................................................42 附錄 ....................................................................................................................45 附錄 C 主程序梯形圖 ................................................................................45 2 1 緒論 課題的提出 水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能源短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術一直比較落后，自動化程度 較 低，而隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住 房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎設施建設提出了更高的要求。 1 昆明工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 設計題目： 基于 PLC 的變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)的設計 班 級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 工程師 指導小組組長： 教學班負責人： 設計時間： 昆明工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 設計題目： 基于 PLC 的變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)的設計 班 級： 1 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 工程師 指導小組組長： 教學班負責人： 設計時間： 20xx年 9 月 30 日 至 20xx年 12 月 30 日 摘要 本論文根據(jù)中國城市小區(qū)的供水要求，設計了一套基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) , 并利用組態(tài)軟件開發(fā)良好的運行管理界面。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。 基于 PLC 和 變頻 技術的 恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術、電氣技術、現(xiàn)代控制技術于一體。 20世紀 70 年代 初出現(xiàn)了微處理器。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。 6 本課題的主要研究內(nèi)容 本設計是以小區(qū)供水系統(tǒng)為控制對象，采用 PLC 和變頻技術相結(jié)合技術，設計一套城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)，并引用計算機對供水系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和管理保證整個系統(tǒng)運行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的運行工況。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過于復雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗 [7]，且成本高而影響它的推廣價值。而管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤幔砻鏖y門在某一開度下?lián)P程 H 與流量 Q 之間的關系 曲線， 如圖 所示 。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。 所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著 。 (3) 控制機構(gòu) ： 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中 ，包括供水控制器 (PLC 系統(tǒng) )、變頻器和