【正文】 ............................................................................................83 系統(tǒng)的硬件設計 ..............................................................................................11 變頻器的選型 ................................................................................................................11 變頻器的原理 ........................................................................................................11 變頻器的特點 ........................................................................................................12 變頻器控制電動機的轉速原理 ............................................................................12 變頻器的選型 ........................................................................................................13 壓力傳感器的選擇 ........................................................................................................13 PLC 及擴展模塊的選擇 ...............................................................................................14 PLC 機型選擇 ........................................................................................................14 擴展模塊的選擇 ....................................................................................................15 PLC 的 I/O 配置及外圍接線 .................................................................................154 PID 回路的計算 ..............................................................................................18 PID 控制算法及特點 ....................................................................................................18 PID 參數(shù)整定 ................................................................................................................205 程序設計及仿真 ..............................................................................................21 系統(tǒng)主程序設計及仿真 ................................................................................................21 系統(tǒng)初始化程序及仿真 ................................................................................................32攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 1 PID 子程序設計及仿真 ................................................................................................34結 論 ....................................................................................................................37參考文獻 ................................................................................................................38致 謝 ....................................................................................................................39攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒 論01 緒 論 本課題研究的背景 恒壓供水的現(xiàn)狀近年來我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展，城市中各類小區(qū)建設發(fā)展十分迅速，人們生活水平的大大提高，同時也對小區(qū)的基礎設施建設提出了更高的要求。 ④單片機變頻調速供水系統(tǒng)優(yōu)點：能做到變頻調速，自動化程度要優(yōu)于上面 3 種供水方式?？删幊绦蚩刂破鞯陌惭b接線也很十分的方便，一般用接線端子可以直接連接外部接線。PLC 的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，因此可以省下大量的配線和其他的附件，減少大量的安裝接線工時，可以減少大量費用。如果電機選小了，當用水量大時供水會不足。在恒壓供水系統(tǒng)中電機和變頻器是主要的控制對象，可以自動實現(xiàn)工作水泵切換以及工作泵變頻和工頻工作狀態(tài)的改變。 這 種 方 式 可 以 供 檢 修 或 控 制 系 統(tǒng) 出 現(xiàn) 故 障 時 使 用 。 例 如 在 晚 上 12 點 到 凌 晨 5 點 ，居 民 生 活 用 水 很 少 ， 如 果 還 是 使 用 用 水 量 比 較 大 的 壓 力 值 的 話 ， 會 造 成 電能 和 水 源 的 浪 費 。 變 頻 器 的 故 障 處 理 是 按 照 冗 余 設 計 原 則 考 慮 的 ， 也 就是 變 頻 器 發(fā) 生 故 障 時 ， 系 統(tǒng) 也 要 不 間 斷 供 水 。②自來水管網(wǎng)中因為存在阻力和水錘效應等因素的影響，同時水泵自身有一些固有的特性，使水泵轉速快慢的的變化與管網(wǎng)壓力大小的變化成正比，因此本次設計的供水系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。②在用水量比較小的情況下，如果一臺水泵連續(xù)運行工作時間超過了 3小時，需要切換下一臺水泵運行，避免因一臺水泵工作時間過長而使水泵壽命受損。 Ｒ Ｓ Ｔ 　 　 Ｕ Ｖ Ｗ 　 　 Ｍ １ ３ ～ Ｍ ２ ３ ～ Ｍ ３ ３ ～ Ｎ Ｌ １ Ｌ ２ Ｌ ３ Ｆ Ｕ １ Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ Ｑ Ｓ ２　　 Ｋ Ｍ １ Ｋ Ｍ ２ Ｆ Ｒ １ Ｆ Ｒ ２ Ｆ Ｒ ３　 Ｋ Ｍ ４ Ｋ Ｍ ６ Ｑ Ｓ ３　　 Ｋ Ｍ ３　 Ｑ Ｓ ４ Ｋ Ｍ ５ 圖 電控系統(tǒng)主電路熱繼電器(FR)是利用電流的熱效應原理工作的保護電路，電流過大溫度升高而自動斷開，它在電路中的用作電動機的過載保護。當用水量增加管網(wǎng)水壓減小時，壓力變送器反饋的水壓信號減小，偏差變大，PLC的輸出信號變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉速開始增大，供水量增大，最終水泵的轉速達到另一個新的穩(wěn)定值使壓力達到設定值。而交流直流交流變頻器則是先把工頻交流電通過整流器整流變成直流電，再把直流電變換成頻率、電壓都可以控制的交流電．這種變頻器稱間接式變頻器。因此，在中間的直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會是有無功功率的交換。變頻器的控制電路主要包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅動電路、外部接口電路以及保護電路等幾個部分。③配置靈活，功能齊全，自動化程度高。下面重點分析改變供電電源頻率調速的方法及特點。根據(jù)管網(wǎng)壓力值的大小由 PLC 控制工作泵數(shù)量的增減和變頻器對水泵的調速，實現(xiàn)恒壓供水。由于西門子的 S7200 PLC 具有以上優(yōu)點以及 S7200 主機型號規(guī)格種類較多，適用不同需求的控制場合 。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)的硬件設計16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。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 PLC 及擴展模塊外圍接線圖本系統(tǒng)主要硬件設備清單如表 表 硬件型號選擇主要設備 型號及其生產(chǎn)廠家可編程控制器（PLC） Siemens CPU 226模擬量擴展模塊 Siemens EM 235變頻器 Siemens MM440壓力傳感器 YTZ150 型帶電接點式的壓力傳感器攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 PID 回路的計算184 PID 回路的計算PID回路控制方式是現(xiàn)代工業(yè)控制中應用的最廣泛的反饋控制方式之一。 PID 控制算法及特點PID控制根據(jù)目標值(設定值)r(t)與控制量(反饋量)y(t)相比較，運算出控制偏差： e(t)=r(t)y(t)。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的，采用P+I進行控制。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。PID 控制器參數(shù)的工程整定,各種調節(jié)系統(tǒng)中 P、I、 D 參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)以下可參照： 溫度 T：P=20~60%， T=180~600s，D=3180s； 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 PID 回路的計算21壓力 P： P=30~70%，T=24~180s； 液位 L： P=20~80%， T=60~300s； 流量 L： P=40~100%，T=6~60s 。在自動運行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。再等時間到后，系統(tǒng)會自動切換到 3水泵，如圖 所示。恒壓供水系統(tǒng)以PLC為核心進行設計，借助于PLC靈活的控制功能和內(nèi)置PID實現(xiàn)了恒壓供水的控制。但由于本人水平有限、資料準備不足、時間也有點倉促，畢業(yè)設計中不足之處在所難免，懇請各位老師予以批評指正，在此深表感謝！在畢業(yè)設計期間郭新年老師給予了很大的幫助，經(jīng)常為我提供資料，悉心教導，幫助我解決畢設計中遇到的困難，嚴格要求搞好設計的每一個細節(jié)。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，管理人員可根據(jù)每個季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。程序梯形圖如圖 所示：攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真34攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真35圖 程序初始化梯形圖系統(tǒng)調用初始化子程序后，對一些內(nèi)部寄存器設置了不同的初值，仿真結果如圖 所示。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真32圖 水位達到上下限仿真結果本系統(tǒng)要求當一臺水泵運行時間超過