【正文】 through munication modular. Key Words: constant water supply system； control transducer a frequency transformer； PLC 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 III 頁 目錄 基于 PLC 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................................ I 摘 要 .............................................................................................................. I ABSTRACT................................................................................................... II ......................................................................................................... 6 3. 1 PLC 的定義 ........................................................................................... 14 3. 2 PLC 的特點 ........................................................................................... 14 3. 3 PLC 的組成 ........................................................................................... 15 3. 4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 .................................................................................... 17 3. 5 PLC 的工作方式 .................................................................................... 18 3. 6 PLC 工作過程 ....................................................................................... 19 3. 7 PLC 機(jī)型選擇 ....................................................................................... 20 3. 8 SIMATIC S7300 產(chǎn)品介紹 ................................................................... 21 S7300 控制原理 ............................................................................... 26 控制原理 .............................................................................................. 26 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .................................................................................. 29 PID 的相關(guān)知識 ..................................................................................... 31 PID 的參數(shù)的預(yù)置與調(diào)整 .................................................................. 31 PID 調(diào)節(jié)器在控制回路中的工作過程 ............................................... 32 壓力傳感器工作原理 ............................................................................ 32 變頻器的基本控制原理 ......................................................................... 34 系統(tǒng)組成 ................................................................................................ 36 系統(tǒng)控制工作原理 ................................................................................ 37 變頻器恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 ............................................................. 38 變頻器恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................. 39 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 IV 頁 系統(tǒng)工作過程 ........................................................................................ 40 結(jié) 論 ............................................................................................................... 41 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 43 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 0 頁 1 緒論 課題背景及意義 眾所周知，水是人類生活、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(shù)一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經(jīng)濟(jì)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(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 I 頁 基于 PLC 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)存在著占地面積大、建設(shè)費(fèi)用高、管理維護(hù)復(fù)雜困難、供水質(zhì)量低下等缺點和不足。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)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。 PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。 目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器 (PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)：有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。 20世紀(jì) 70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻 (PVMVVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM模式效果最佳。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為 1，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。 其中鼠籠型電動機(jī)又占交流電機(jī)的 90％以上。變頻調(diào)速技術(shù)用于泵和風(fēng)機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)，節(jié)能效果顯著，可以達(dá) 到 20060％，并且輸出諧波小，對電網(wǎng)污染小，容易滿足國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。在故障發(fā)生時，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。采用變頻調(diào)速，通過減少動態(tài)轉(zhuǎn)矩，可以實現(xiàn)消除水錘效應(yīng)，減少了對水泵及管道系統(tǒng)所受的沖擊，可大大延長水泵及管道系統(tǒng)的壽命。 4)通過計算機(jī)和 PLC的通信，實現(xiàn)供水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實時遠(yuǎn) 程監(jiān)控是本論文的一個特色之處。 ，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 （ 2）電源側(cè)斷路器 QF 用于電源回路的開閉，并且在出現(xiàn)過流或短路 事故時自動切斷電源，以防事故擴(kuò)大。 2ACL 用于改善變頻器輸出電流的波 形，減低電動機(jī)的噪聲。 制動電阻的計算 在異步電動機(jī)因設(shè)定頻率下降而減速時，如果軸轉(zhuǎn)速高于由頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速， 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 9 頁 則異步電動機(jī)處于再生發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。 出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高 的要求，加之采用變頻調(diào)速器易操作、免維修、控制精度高，并且可以實現(xiàn)高功能優(yōu)化等特點，設(shè)計人員采用變頻器驅(qū)動的方案逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 工藝流程簡介 系統(tǒng)投入時，用 3 臺泵供水。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到下限值 (本設(shè)計中為零轉(zhuǎn)速 )時， 1 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 14 頁 號泵停止運(yùn)行，若仍不能使管網(wǎng)水壓下降到設(shè)定值，則控制系統(tǒng)將運(yùn)行在工頻態(tài)的 2 號泵工頻切除，轉(zhuǎn)換為變頻運(yùn)行。 PLC 的特點 隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計算機(jī)技術(shù)和通信 技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標(biāo)實現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)工業(yè)國家， PLC己經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。 PLC的各個部件，包括 CPU、電源、 I／ O等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 PLC在水工業(yè)自動化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調(diào)速、 SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。 第二部分為用戶指令解釋程序。 /輸出單元 PLC 的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連，使 PLC 的配置更加靈活以滿足 不同控制系統(tǒng)的需求。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有 LCD 或 CRT 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話?，F(xiàn)代的大中型 PLC 一般都有 PID 閉環(huán)控制功能，這一功能可以用 PID 模塊來實現(xiàn)。 概括而言， PLC 是 按集中輸入集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。 3． 出錯處理。 PLC 的工作過程一般可分為三個主要階段：輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷 新階段。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。 當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇 PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 CPU 模塊 CPU 是 PLC 系統(tǒng)的運(yùn)算控制核心。有少量模塊的寬度為 80mm。 ? 數(shù)字量輸入模塊 SM321 有四種型號模塊可供選擇，即直流 16 點輸入、直流 32 點輸入、交流 16 點輸入、交流 8 點輸入模塊。模塊的每個輸出點有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯 “1” 時，二極管點亮。其中最高位為符號位 S，“0” 表示正值， “1” 表示負(fù)值，被測值的 精度可以調(diào)整，取決于模擬量模塊的性能和它的設(shè)定參數(shù)，對于精度小于 15 位的模擬量值，低字節(jié)中冪項低的位不用。 以位數(shù)表示的精 度 ( 帶符號位 ) 單 位 模擬值 十進(jìn)制 十 六 進(jìn) 制 高字節(jié) 低字節(jié) 8 9 10