基于s7-200的小區(qū)恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-08-15 11:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 泵電機(jī)中脫出，將該泵切換為工頻的同時用變頻去拖動另一臺水泵電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動某一臺水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這 臺水泵運(yùn)行在 50Hz 時，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時，系統(tǒng)直接啟動另一臺恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇，本設(shè)計中采用前者。 本科生課程設(shè)計（論文） 6 第 3章 硬件設(shè)計 PLC 的選擇 本次課程設(shè)計選擇 PLC 的是 S7200。 S7200PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC，主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是整體式的。它還配備許多專用的特殊功能模塊，使 PLC 的功能得到擴(kuò)展，其許多功能已經(jīng)達(dá)到了大、中型 PLC 的水平。它價格低、體積小、可靠性高、運(yùn)行速度快、性價比高，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在 小型 PLC 市場上，日本小型 PLC 占據(jù)中國大部分市場的情況已經(jīng)明顯改變， S7200PLC 成為了主流產(chǎn)品。 （ 1） S7200PLC 主機(jī)結(jié)構(gòu) S7200PLC的主機(jī)包括一個中央處理單元（即 CPU模塊）、存儲器、電源以及I/O點。其中， CPU模塊不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。新一代的 CPU模塊按照 I/O點數(shù)和功能不同而劃分為 5個品種，即 CPU22 CPU22CPU22 CPU224XP、 CPU226，每個品種又分為兩種類型：一種是 DC24V供電 /晶體管輸出；另一種是 AC220V供 電 /繼電器輸出，因此共有 10種 CPU模塊。 S7200系列 PLC的各種型號 CPU的 I/O及擴(kuò)展功能特性如表 。 表 S7200系列 PLC各種型號 CPU的 I/O及擴(kuò)展功能等特性 機(jī)型 I/O點數(shù) 存儲容量 擴(kuò)展功能 通信范圍 CPU221 6輸入 /4輸出 較小 具有一定高速計數(shù)和通信能 點數(shù)少或特定控制系統(tǒng) CPU222 8輸入 /6輸出 較小 可以最多擴(kuò)展兩個模塊 可以作為全功能控制器，應(yīng)用范圍較小 CPU224 14輸入 /10輸出 一般 可以擴(kuò)展 7個模塊，具有更強(qiáng)的模擬量和計數(shù)處理能 力 使用廣泛 CPU224XP 14輸入 /10輸出 較大 主機(jī)增加了模擬量單元和一個通信口 有少量模擬量信號的系統(tǒng)和復(fù)雜通信要求的場合 CPU226 24輸入 /16輸出 可達(dá)10KB 具有兩個通信口和多種模塊 點數(shù)多、要求高的小型或中型控制系統(tǒng) 本科生課程設(shè)計（論文） 7 （ 2） I\ O 擴(kuò)展模塊 當(dāng) CPU 的 I/O 點數(shù)不夠或者需要進(jìn)行特殊功能的控制時，就需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。 S7200 系統(tǒng)最多可擴(kuò)展 7 個模塊， 主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量 I/O 和模擬量I/O，在選擇 PLC 主機(jī)產(chǎn)品時，需要選擇最合適的主機(jī)產(chǎn)品。 但在 I/O 點數(shù)不夠的情 況下，就需要增加 I/O 擴(kuò)展模塊， S7200 PLC 擴(kuò)展模塊有： 1） 輸入擴(kuò)展模塊 EM221。共有 3 種產(chǎn)品，即 8 點和 16 點 DC、 8 點 AC。 2） 輸出擴(kuò)展模塊 EM222。共有 5 種產(chǎn)品，即 8 點 DC 和 4 點 DC（ 5A）、 8點 AC、 8 點繼電器和 4 點繼電器（ 10A）。 3） 輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM223。共有 6 種產(chǎn)品，其中 DC 輸入 /DC 輸出的有 4 種， DC 輸入 /繼電器輸出的有 4 種，它們對應(yīng)的輸入 /輸出點數(shù)分別為 4 點、8 點、 16 點。 4） 模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM231。共有 3 種產(chǎn)品，即 4 點 AI、兩路熱電阻輸入和 4 路熱電偶輸入。 5） 模擬量輸出擴(kuò)展模塊 EM232。兩路模擬量輸出擴(kuò)展模塊。 6） 模擬量輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM235。 4 路 AI/一路 AO（占兩路輸出地址）的擴(kuò)展模塊。 I/O 點數(shù)統(tǒng)計 根據(jù)功能要求，系統(tǒng)的控制要求以及合理利用 PLC 的 I/O 口原則。本次課程設(shè)計 恒壓變頻供水控制系統(tǒng)的輸入輸出點的統(tǒng)計、分配如表 所示。 表 I/O 點數(shù)分配表 輸入 輸出 編號 符號 名稱 編號 符號 名稱 1 SB1 啟動 1 KM1 1 號水泵變頻 2 SB2 停止 2 KM２ 2 號水泵變頻 3 S1 液位傳感器 3 KM３ 1 號水泵工頻 4 S2 變頻器達(dá)上限 4 KM４ 2 號水泵工頻 5 S3 變頻器達(dá)下限 5 KM５ 備用泵變頻 6 S4 1 號水泵故障 6 L 報警指示燈 7 S5 2 號水泵故障 8 SS6 變頻器故障 本科生課程設(shè)計（論文） 8 I/O 的分配 根據(jù)功能要求和工藝流程，我們統(tǒng)一了 I/O 接點的分配，分配表如表 所示。根據(jù) PLC 口的分配，系統(tǒng)的控制要求以及合理利用 I/O 口的原則。 I/O 接點的分配如表 所示。 表 I/O 的分配 輸入 輸出 啟動 驅(qū)動 KM1 停止 驅(qū)動 KM2 液位傳感器 驅(qū)動 KM3 變頻器達(dá)上限 驅(qū)動 KM4 變頻器達(dá)下限 驅(qū)動 KM5 1 號水泵故障 報警指示燈 2 號水泵故障 變頻器故障 變頻器的選擇 由于本設(shè)計中 PLC 選擇的西門子 S7200 型號，為了方便 PLC 和變頻器之間的通信，我們選擇西門子的 MicroMaster440 變頻器。它是用于三相交流電動機(jī)調(diào)速的系 列產(chǎn)品，由微處理器控制，采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和很強(qiáng)的功能。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，有多種完善的變頻器和電動機(jī)保護(hù)功能，有內(nèi)置的 RS485/232C 接口和用于簡單過程控制的 PI 閉環(huán)控制器，可以根據(jù)用戶的特殊需要對 I/O 端子進(jìn)行功能自定義。快速電流限制實現(xiàn)了無跳閘運(yùn)行，磁通電流控制改善了動態(tài)響應(yīng)特性，低頻時也可以輸出大力矩。 MicroMaster440 變頻器的輸出 功率為 ~90KW，適用于要求高、功率大的場合，恰好其輸出信號能作為 75KW 的水泵電機(jī)的輸入信號。 另外選擇西門子的變頻器可以通過 RS485 通信協(xié)議和接口直接與西門子 PLC 相連，更便于設(shè)備之間的通信。 本科生課程設(shè)計（論文） 9 MicroMaster440 變頻器外部接線端子 MicroMaster440 變頻器外部接線端子如圖 所示。 圖 MicroMaster440 變頻器外部接線端子 （ 1）端子 2 是變頻器為用戶提供的 10V 直流穩(wěn)壓電源，當(dāng)采用模擬電壓信號輸入方式輸入給定頻率時，用它作為高精度的直流穩(wěn)壓電源為模擬電壓輸入的直流電源； （ 2） 4 和 11 是模擬輸入端，為用戶提供兩 對模擬電壓或電流給定輸入端作為頻率給定信號； （ 3）端子 1 17 是為用戶提供 6 個完全可編程數(shù)字輸入端，對電動機(jī)進(jìn)行； （ 4） 1 13 和 2 27 端為兩對模擬輸出端； （ 5） 1 1 2 2 2 2 25 端為輸出繼電器的觸頭； （ 6） 1 15 端為電動機(jī)過熱保護(hù)輸入端； （ 7） 2 30 為 RS485(USS 協(xié)議 )端。 （ 8） DIP 開關(guān)的介紹： 左邊的 DIP 開關(guān)（ DIP1） =模擬輸入 1； 右邊的 DIP 開關(guān)（ DIP2） =模擬輸入 2； AIN1： DIP1=OFF=[V]， 010V； DIP1=ON=[A]， 0~20mA； AIN2： DIP2=OFF=[V]， 010V； DIP2=ON=[A]， 0~20mA； MicroMaster440 變頻器操作面板 在使用變頻器之前，首先要對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 MMX 變頻器參數(shù)的設(shè)置可以通過 BOP（ Basic Opration Panels 基本操作面板）、 AOP（ Advanced Opration Panels 高級操作面板）、計算機(jī)（通過專用軟件以及 RS485 通訊端子）等完成。 本科生課程設(shè)計（論文） 10 其中 BOP 設(shè)置參
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