【正文】 饋值的比較、PID運(yùn)算等調(diào)節(jié)器功能，通過參數(shù)整定后輸出標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)，該信號(hào)再進(jìn)入到變頻器控制模擬信號(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。在壓力模擬信號(hào)中，一般采用平均值濾波法和加權(quán)平均值濾波法兩種，適用于供水系統(tǒng)隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。在CPU執(zhí)行中斷程序期間，對(duì)新出現(xiàn)的中斷性質(zhì)和優(yōu)先級(jí)的順序分別進(jìn)行排隊(duì)，形成中斷隊(duì)列。子程序執(zhí)行結(jié)束，通過返回指令自動(dòng)恢復(fù)原來的邏輯堆棧值，調(diào)用程序又重新取得控制權(quán)。每個(gè)子程序正在編譯時(shí)，編譯器自動(dòng)在子程序最后加入無條件返回指令RET（不需要用戶寫入無條件返回指令）。在程序中調(diào)試和維護(hù)過程中，用戶可利用這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，S7200具有簡(jiǎn)單、方便、靈活的調(diào)用子程序功能。 系統(tǒng)軟件部分總體設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)恒壓供水控制裝置軟件部分主要包括：（1）PID壓力控制；（2）壓力信號(hào)采集；（3）泵自動(dòng)切換控制；（4）保護(hù)報(bào)警部分此次設(shè)計(jì)的程序主要包括主程序、8個(gè)子程序和一個(gè)中斷程序， PLC程序分配表序號(hào)程序名注解1主程序恒壓供水控制系統(tǒng)主程序2SBR_0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(dòng)一號(hào)運(yùn)行規(guī)律5SBR_3子程序自動(dòng)二號(hào)運(yùn)行規(guī)律6SBR_4子程序自動(dòng)三號(hào)運(yùn)行規(guī)律7SBR_5子程序自動(dòng)檔增減泵規(guī)律8SBR_6子程序壓力測(cè)量信號(hào)處理9SBR_7子程序上下液位檢測(cè)10 INT_011INT_1平移式平均濾波 序號(hào)變量名稱含義1自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志2T37自動(dòng)增泵定時(shí)3T38自動(dòng)減泵定時(shí)4T39規(guī)律切換延時(shí)5VB11規(guī)律控制6VB12泵號(hào)規(guī)律管理7VW498變頻頻率 8VB500PID表（共80字節(jié)） 恒壓供水系統(tǒng)程序流程圖 在系統(tǒng)開始工作時(shí)，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，在初始化后緊接著要設(shè)定消防/生活兩種供水模式下的水壓給定值以及變頻泵泵號(hào)和工頻泵投入臺(tái)數(shù)。 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 恒壓供水系統(tǒng)軟件部分總體分析設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件部分分析硬件連接確定后，系統(tǒng)控制功能主要通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，結(jié)合泵站控制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)主要分析如下所示：(1) 由恒壓要求出發(fā)的工作泵數(shù)量管理為得到恒定水壓，水壓降落時(shí)需升高變頻器的輸出頻率，在一臺(tái)水泵工作無法滿足恒壓要求時(shí)，需啟動(dòng)第二臺(tái)水泵。I/O單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的通道，能輸入/輸出多種形式和驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)PLC的I/O接口與被控設(shè)備之間的電氣隔離、串/并轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換、A/D與D/A轉(zhuǎn)換等功能。熔斷器（FU）是電路中的一種簡(jiǎn)單的短路保護(hù)裝置。補(bǔ)償溫度范圍是由于施加了溫度補(bǔ)償，精度進(jìn)入額定范圍內(nèi)的溫度范圍[13]。為提高線性和溫度特性，一般都大幅度減小額定壓力范圍，半導(dǎo)體壓力傳感器尤其明顯。下軸承采用柔性耐磨軸承，噪音低，壽命長(zhǎng)。 （6） 然后設(shè)置變頻器控制端口開關(guān)操作控制參數(shù)， 表 設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)表參數(shù)表設(shè)置值說明P0031用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P01001快速調(diào)試P0100功率以KW為單位，頻率為50HZP0304380電動(dòng)機(jī)額定電壓（V）P0305電動(dòng)機(jī)額定電流（A）P0307電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）P031050電動(dòng)機(jī)額定頻率P0311電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） 控制端口開關(guān)開關(guān)操作控制參數(shù)參數(shù)號(hào)設(shè)置值說明P00031/2用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)/擴(kuò)展級(jí)P0004命令和數(shù)字I/OP07002命令源選擇“由端子排輸入”P07011數(shù)字輸入端1接通正轉(zhuǎn)，斷開停止P07022數(shù)字輸入端2接通反轉(zhuǎn)，斷開停止P10002頻率設(shè)定值選擇為“模擬輸入”P1080電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（HZ）P108250電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（HZ）P1120斜坡上升時(shí)間（s）P1121斜坡下降時(shí)間（s） 供水系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)是依靠水泵抽水來實(shí)現(xiàn)的，水泵作為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此，水泵型號(hào)選擇是否合適將影響系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能高效、安全穩(wěn)定的重要因素。其采用模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，有完善的電動(dòng)機(jī)和變頻器保護(hù)功能，內(nèi)置RS485/232C接口和用于簡(jiǎn)單過程控制的PI閉環(huán)控制器，可根據(jù)用戶特殊需要對(duì)I/O端子進(jìn)行自定義。針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，EM235模塊可以通過DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。 2) 數(shù)據(jù)字格式：電壓：32000~+32000；電流0~+32000。為了擴(kuò)展I/O點(diǎn)和執(zhí)行特殊的功能，S7200系列PLC可以連接擴(kuò)展模塊（CPU221除外）。 S7200 PLC的各種CPU特性比較CPU型號(hào)外形尺寸/mm數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊數(shù)量CPU221908062 6 4 0CPU222908062 8 6 2CPU224 14 10 7CPU226/CPU226XM1908062 24 16 7 根據(jù)系統(tǒng)要求和功能（具體I/O分配見下文），考慮到I/O分配留有一定裕量，設(shè)計(jì)選用西門子S7200系列的CPU226型。它是衡量PLC能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，決定了PLC處理能力、控制能力的強(qiáng)弱。 PLC及其擴(kuò)展模塊選型 PLC特點(diǎn)及性能指標(biāo) （1）PLC的定義可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC(Programmable logic Controller)，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 2）逐漸增大比例增益Kc，直到控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定邊界達(dá)到等幅振蕩，此時(shí)的比例增益為臨界比例增益Kcr，振蕩周期稱為臨界振蕩周期Tcr。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用則越弱，引起系統(tǒng)超調(diào)量增大，反之越強(qiáng)，引起系統(tǒng)振蕩。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，常采用Proportional (比例)、Integral (積分)、Derivative (微分)控制方式，即PID控制。 有3種方式可以完成變頻器的頻率設(shè)定： （1）面板設(shè)定方式 通過面板上的按鍵完成頻率給定。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的變頻原理在本次變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)上文提及的電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理可知，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在改變電動(dòng)機(jī)頻率方面出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變頻器在其中扮演著舉足輕重的角色。變頻調(diào)速的供水方式為轉(zhuǎn)速控制。所以，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)。管阻特性則是以水泵的轉(zhuǎn)速恒定為前提的，表示揚(yáng)程H與流量Q之間的關(guān)系曲線（閥門在某一開度下）。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速中為確保其較大的調(diào)速范圍在一般情況下采用串級(jí)調(diào)速方式，它的最大優(yōu)點(diǎn)在于可回收轉(zhuǎn)差功率，具有良好的節(jié)能效果，且其調(diào)速性能好，但是其線路過復(fù)雜，中間環(huán)節(jié)的電能損耗增加，由于成本較高而影響了其推廣使用價(jià)值。 這樣保證系統(tǒng)的每臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)間接近，防止個(gè)別供水泵運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)損耗，而有的泵因長(zhǎng)時(shí)間不用而銹死，從而有效的延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命。由于本系統(tǒng)在不同的供水領(lǐng)域均可適用，所以為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠、平穩(wěn)、安全 的運(yùn)行，防止因?yàn)殡姍C(jī)過載、變頻器運(yùn)行報(bào)警、電網(wǎng)波動(dòng)過大、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等原因造成的故障，因此系統(tǒng)需要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后通過PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行報(bào)警顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成本可避免的損失[5]。變頻器根據(jù)供水控制器送來的控制信號(hào)來改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足的情況下，對(duì)供水量進(jìn)行定量補(bǔ)充。結(jié)合以上要求可知此次設(shè)計(jì)宜采用PLC控制變頻恒壓的供水系統(tǒng)，主要由變頻器、可編程控制器、壓力傳感器和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有4臺(tái)水泵（3臺(tái)水泵為常規(guī)供水泵，1臺(tái)為輔助泵），采用部分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下做變速運(yùn)行，其余水泵做恒速運(yùn)行。雖然說單泵產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率偏低，而多泵型產(chǎn)品因投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率更高，經(jīng)實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必將快速發(fā)展成為供水的主導(dǎo)產(chǎn)品。在早期，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)均采用一臺(tái)變頻器帶動(dòng)一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組工作的情況，因而投資成本很高。 相對(duì)于水塔供水方式，高位水箱供水方式占地面積與設(shè)備投資都有所減少，但其必然提高建筑物的總體造價(jià)，且影響設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)，同時(shí)水箱受到建筑物的限制，容積不能太大，所以供水的范圍必然較小。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，但耗電、耗水嚴(yán)重、水壓不穩(wěn)、供水質(zhì)量不佳，電機(jī)硬起動(dòng)易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。在節(jié)水節(jié)能己成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家，較長(zhǎng)階段以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直較為落后，自動(dòng)化程度不高，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求。自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于PLC的恒壓供水泵站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 摘 要本設(shè)計(jì)以一個(gè)城市小區(qū)供水系統(tǒng)作為被控對(duì)象，研究基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較好的性能指標(biāo)，力求做到使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，解決實(shí)際供水中問題，保證供水安全、快捷、可靠，目前變頻恒壓供水系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外實(shí)際供水控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 constant pressure water supply II 目 錄 第一章 緒論 1 引言 1 供水系統(tǒng)發(fā)展歷程 1 恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 本文的結(jié)構(gòu) 3第二章 恒壓供水系統(tǒng)控制方案確定 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 5 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程 7第三章 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理分析 8 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理 8 變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理 9 變頻恒壓供水系統(tǒng)的變頻原理 11 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用 11 變頻器頻率給定方式 12 控制系統(tǒng)PID原理及整定 12 PID控制原理 12 參數(shù)整定方法 13第四章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 16 PLC及其擴(kuò)展模塊選型 16 PLC特點(diǎn)及性能指標(biāo) 16 可編程序控制器（PLC）的選型 17 擴(kuò)展模塊選型 18 變頻器的選型 19 變頻器的具體選型 19 變頻器與模擬量擴(kuò)展擴(kuò)展的連接 19 變頻器參數(shù)設(shè)定 20 水泵機(jī)組的選型 21 水泵機(jī)組的選型原則 21 水泵機(jī)組選型 22 供水壓力傳感器的選型 23 壓力傳感器的性能參數(shù) 23 壓力傳感器的選型 23 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)及分析 25 系統(tǒng)軟件的I/O口分配及外圍接線圖 26第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 29 恒壓供水系統(tǒng)軟件部分總體分析設(shè)計(jì) 29 系統(tǒng)軟件部分分析 29 系統(tǒng)軟件部分總體設(shè)計(jì) 29 恒壓供水系統(tǒng)程序流程圖 31 子程序和中斷程序 33 子程序的調(diào)用指令和返回指令 33 子程序調(diào)用過程的特點(diǎn) 33 中斷程序的調(diào)用原則 34 中斷調(diào)用指令 34 供水壓力采集程序 35 壓力采集的平移式平均值濾波法 35 壓力采集程序的編制 37 控制系統(tǒng)PID整定部分程序設(shè)計(jì) 39 PID回路指令及使用 39 PID指令在系統(tǒng)中的使用 39第六章 PLC程序仿真及調(diào)試 41 仿真軟件調(diào)試 41 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試 45第七章 結(jié)論 48 論文總結(jié) 48 48 存在的問題 48 個(gè)人收獲 49致謝 50參考文獻(xiàn) 51附錄A：電氣接線圖 52附錄B：PLC外圍接線圖 53附錄C PLC梯形圖 54 IV第一章 緒論水是人類最寶貴的資源，是人類賴以生存的基本條件，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的生命線。下面對(duì)幾種供水方式進(jìn)行介紹 (1) 一臺(tái)恒速泵直接供水系統(tǒng)：這種供水方式下，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶。 (4) 恒速泵十高位水箱的供水方式 ：這種供水方式原理與水塔供水方式是相同的，區(qū)別僅在于水箱設(shè)在建筑物的頂層。 恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 變頻恒壓供水方式是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展以后逐漸發(fā)展起來的。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)正在經(jīng)歷一個(gè)逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵恒壓系統(tǒng)正在被多泵恒壓系統(tǒng)取代。完成硬件設(shè)備選型、PLC選型，估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、I/O連接圖，分配I/