【正文】 un and onsite features such as manual control. KEY WORDS:： programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLC 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 ............................................................................................ 2 本課題設(shè)計(jì)的背景 .................................................................... 2 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 .................................................................... 3 恒壓供水系統(tǒng)的選型 ..................................................... 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................................. 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................................. 3 系統(tǒng)控制的原理 ........................................................................ 3 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ........................................................................ 5 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ....................................................... 6 可編程控制器（ PLC）的選型 ................................................ 9 PLC 概述 .......................................................................... 9 PLC 的選型 ...................................................................... 9 PLC 模擬量控制單元的配置以及應(yīng)用 ................................. 12 供水系統(tǒng)主要器件選型 .......................................................... 14 PLC 及變頻器控制電路 .......................................................... 15 供水系統(tǒng)電氣主電路 ................................................... 15 供水系統(tǒng)控制電路 ....................................................... 15 硬件接線圖 .............................................................................. 17 控制系統(tǒng) 的 I/O 點(diǎn)及地址分配 ............................................. 19 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................................... 22 PLC 梯形圖設(shè)計(jì) ...................................................................... 22 梯形圖繪制 .................................................................... 22 梯形圖指令 .................................................................... 25 程序的結(jié)果以及程序功能的實(shí)現(xiàn) .............................. 28 系統(tǒng)工作流程圖 ...................................................................... 29 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .................................................................. 30 啟動(dòng)程序 ........................................................................ 30 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 水泵切換程序 ............................................................... 31 逐臺(tái)停泵程序 ............................................................... 31 故障處理 ........................................................................ 31 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................. 32 PLC 程序的運(yùn)行和模擬調(diào)試 .................................................. 32 系統(tǒng)總體調(diào)試 .......................................................................... 32 結(jié) 論 ..................................................................................................... 33 謝 辭 ....................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 35 外文資料翻譯 ........................................................................................ 36 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著各住宅小區(qū)的宿舍樓等一座座高樓拔地而起，相應(yīng)的生活用水量也大幅度增加 。采用變頻器及 PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無(wú)塔恒壓供水系統(tǒng)，不僅能提高供水質(zhì)量，而且在節(jié)約能源和運(yùn)行可靠性具有較好的改善。 變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的 技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的節(jié)省了資金。下面筆者根據(jù)這方面的工作經(jīng)驗(yàn)談?wù)勗诤銐汗┧到y(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐過(guò)程中的一些思路和做法。本課題介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。有如下特點(diǎn)： 1． 可靠性高、 抗干擾能力強(qiáng) 2． 設(shè)計(jì)、安裝容易、 維護(hù)工作量少 3． 通用性好，組合靈活 4． 功能完善，適應(yīng)面廣 5． 體積小、功耗低 6． 開發(fā)周期短、 成功率高等 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品， 與 繼電 器 、接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間??；價(jià)格上能于繼電 器 、接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)和維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)、重要數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 本課題設(shè)計(jì)的 內(nèi)容 本設(shè)計(jì)將在以 下幾個(gè)方面對(duì)恒壓供水控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。 系統(tǒng)的硬 件 設(shè)計(jì) PLC 變頻恒壓供水 控制 系統(tǒng) 由 3 臺(tái)水泵，一臺(tái)智能 型電控柜（包括變頻器、 PLC、交流接觸器、繼電器等），一套壓力傳感器、缺水保護(hù)器，斷相保護(hù)裝置以及供電主回路等構(gòu)成。這里主要討論 plc 的程序設(shè)計(jì)。當(dāng)選擇開關(guān)打到“自動(dòng)”時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，由 plc 和變頻器聯(lián)合控制各臺(tái)電機(jī)的投入或切除、工頻或變頻運(yùn)行方式。 系統(tǒng)控制的原理 通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 的端口進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò) PLC 控制切換器進(jìn)行加減泵。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 系統(tǒng) 的 硬件設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí) PLC 的硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和編程方法以后，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)較大的 PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，要全面考慮多種因素，不管所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的大小，一般都要用以下設(shè)計(jì)步驟來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但是 PLC 還是有最適合它的應(yīng)用場(chǎng)合，所以接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和要求，看看用什么控制設(shè)備來(lái)完成該任務(wù)最合適。所以在很多情況下也可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ IPC）作為主控器 。一般來(lái)說(shuō)，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器直接測(cè)量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都由 PLC 控制來(lái)完成。選擇 PLC 就成為最重要的事情。 對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點(diǎn)找出來(lái)，包括開關(guān)量 I/O 模擬量 I/O 以及這些 I/O 點(diǎn)的性質(zhì)。控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有直流 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點(diǎn)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。 對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，則有以下幾個(gè)方 面要考慮： 1. 功能方面 所有 PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但是對(duì)于某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC 是否有能力完成控制任務(wù)。這洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的 PLC 品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。在使用 PLC 較多的情況下，這樣的 差價(jià)必須是需要考慮的。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和 PLC 的外圍接線來(lái)說(shuō)，只有 I/O 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。配單臺(tái)電機(jī)和水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少 時(shí)開一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水不足。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管 網(wǎng)水 壓 的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速套跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵供電。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī) 配 一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)見可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余水泵 工 頻運(yùn)行，以滿足不同用水 量 的需求。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水 壓升高。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 水 箱 調(diào) 節(jié) 器 　變 頻 器電 動(dòng) 機(jī)水 泵壓 力 傳 感 器用 戶 圖 21 變頻 恒 壓 供水站的基本 組 成 調(diào)節(jié)器是一種電子裝備 ,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能 : 1. 設(shè) 定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值，另外有些供水系統(tǒng)可能有多種供水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以 數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵站控制裝置稱為