【正文】 /h,揚(yáng)程范圍為22～300m,～220KW,口徑范圍為φ40～φ200m。（4） 泵功率的計(jì)算： 根據(jù)功率的計(jì)算公式：P=mgh/t =（ρv/t)gh=ρ(v/t)gh =ρQhg （）得出泵的軸功率為：P泵軸=ρQhg/（1000η）其中各參數(shù)的單位如下：功率Kw密度kg/dm3流量l/s揚(yáng)程m經(jīng)過以上的計(jì)算，水泵流量為200m3/h，揚(yáng)程為60m。 ⑶驗(yàn)證水量是否高于市政供水量： 按照GB500152003《國家建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，此處去V=。 則Q=192m3/h，取整為Q=200m3/h 。則該小區(qū)的最大供水量和揚(yáng)程分別計(jì)算如下： ⑴流量Q的計(jì)算： Q={(用水人數(shù)48棟15層8戶小時(shí)變化數(shù)2人均用水標(biāo)準(zhǔn)300L/人)/時(shí)間12小時(shí)}247。 說明：建筑物所需有效供水壓力減除市政供水或外來水壓即為設(shè)備的揚(yáng)程。 其中，K——變化系數(shù)() q——用水標(biāo)準(zhǔn)(華南一般采用300升/，高級(jí)住宅采用400升/) ； t——用水時(shí)間(一般采用12小時(shí)/日)； m——用水人數(shù)(一般一戶按45人計(jì)算)； 1000——升與m3/h之間的單位換算率。Fig. block diagram of control system 水泵與電動(dòng)機(jī)的選取 本控制系統(tǒng)的自動(dòng)模式可實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水功能，現(xiàn)以小區(qū)供水為例選取相應(yīng)的水泵及其電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)。具體可實(shí)現(xiàn)恒壓恒溫或者是恒流量的控制，取決于外部連接變送器的類型，本文中僅采用壓力變送器與溫度變送器示例，用以實(shí)現(xiàn)恒壓供水的控制，溫度變送器用于采集控制柜內(nèi)部的溫度信號(hào)，及時(shí)給控制柜降溫，防止溫度過高影響PLC或是變頻器的控制效果。手動(dòng)變頻控制由PLC外部開關(guān)量的加減操作來實(shí)現(xiàn)頻率的變化，自動(dòng)變頻控制由外部壓力傳感器模塊的壓力采集，送至PLC處理，從而能控制頻率的變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。 本控制系統(tǒng)的控制思路為:基于“PLC+變頻器+觸摸屏”的控制思想，通過PLC來實(shí)時(shí)監(jiān)控與改變變頻器的頻率，從而控制交流異步電動(dòng)機(jī)的速度。 第五章：結(jié)論與總結(jié)。 第三章: 重點(diǎn)介紹控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括用到的通訊協(xié)議、編程算法、PLC程序、變頻器參數(shù)設(shè)置等等。 具體內(nèi)容安排如下：第1章 ：詳細(xì)概述課題研究背景、意義及其國內(nèi)外目前的發(fā)展趨勢(shì)。西門子軟件內(nèi)部自帶的PID指令采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑和穩(wěn)定。⑹、PID連續(xù)調(diào)節(jié)：選用適當(dāng)?shù)膲毫ψ兯推骺蓪?shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒壓力的調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)以某城市生活小區(qū)為例，對(duì)小區(qū)恒壓供水的控制系統(tǒng)做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與介紹。 ⑷、備用工頻切換：當(dāng)變頻模式滿足不了系統(tǒng)要求時(shí)，自動(dòng)將電動(dòng)機(jī)切換至工頻運(yùn)行。 ⑵、手動(dòng)調(diào)整：變頻柜面板上設(shè)置頻率調(diào)整電位器，可以方便手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，用以手動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 。本設(shè)計(jì)基于“PLC+變頻器+觸摸屏”的控制思想，實(shí)現(xiàn)S7200 PLC 對(duì)變頻調(diào)速裝置的控制，上位機(jī)采用 西門子 smart 700觸摸屏 。并且重點(diǎn)對(duì) PLC 和變頻器的通信作了很完整的研究，將通信程序作了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。典型應(yīng)用：恒壓供水、中央空調(diào)、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、港口機(jī)械、機(jī)床、鍋爐、造紙機(jī)械、食品機(jī)械等等?？蓮V泛適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各類建筑的排水、給水、消防、噴淋管網(wǎng)增壓以及暖通空調(diào)冷熱水循環(huán)等多種場(chǎng)合的自動(dòng)控制。變頻控制柜是技術(shù)人員充分吸收國內(nèi)外水泵控制的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多年生產(chǎn)和應(yīng)用，不斷完善優(yōu)化后，精心設(shè)計(jì)制作而成。而我國國內(nèi)也有一個(gè)巨大的市場(chǎng),因此必須大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù),把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個(gè)新的發(fā)展水平,縮小與世界水平的差距,提高自主開發(fā)的創(chuàng)新能力,滿足國民經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)工程建設(shè)和市場(chǎng)的需求。在中小功率變頻技術(shù)方面，國內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是采用普通V/F控制，僅有少量采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)的需要，只能依靠大量進(jìn)口產(chǎn)品滿足市場(chǎng)的需求。我國電氣傳動(dòng)的技術(shù)水平從總體上看較國際先進(jìn)水平差距1015年。但是我國電力半導(dǎo)體器件雖然經(jīng)過好長時(shí)間的發(fā)展，其發(fā)展總體水平仍然很低，幾乎不具備新型高科技產(chǎn)品的獨(dú)立開發(fā)能力。 (4)在產(chǎn)品化生產(chǎn)方面，基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，促進(jìn)了變頻器相關(guān)配套產(chǎn)品的社會(huì)化、專業(yè)化生產(chǎn)。(2)在微電子技術(shù)方面，16位、32位的高速處理器以及DSP技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻器多功能化、高精度提供了硬件基礎(chǔ)。本文中所提到的觸摸屏就是屬于HMI，現(xiàn)在觸摸屏幾乎成為人機(jī)界面的代名詞。它不僅可以用于參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)，還可以以曲線、圖形等形式直觀反映工業(yè)控制系統(tǒng)的流程，其穩(wěn)定性與可靠性可以與PLC相當(dāng)，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長時(shí)間運(yùn)行，是現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中不可或缺的輔助設(shè)備。能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力很強(qiáng)，可靠性很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于其他各種控制機(jī)型。PLC系統(tǒng)構(gòu)成靈活，以開關(guān)量控制尤為突出；同時(shí)能進(jìn)行連續(xù)過程PID的多回路控制；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程綜合自動(dòng)化?？蓮V泛適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各類建筑的給水、排水、消防、冷熱水循環(huán)等多種場(chǎng)合的自動(dòng)控制 。同時(shí)自帶模擬量輸入（速度控制或5 緒論 在工業(yè)生產(chǎn)中各種用電設(shè)備并不是所有時(shí)間都是滿負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)這些用電設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)瞬間產(chǎn)生的大電流，強(qiáng)電壓會(huì)對(duì)設(shè)備的一些精密部件產(chǎn)生損害，甚至影響設(shè)備的使用壽命。同時(shí)自帶模擬量輸入（速度控制或反饋信號(hào)用），PID控制，泵切換控制（用于恒壓），通信功能，宏功能（針對(duì)不同的場(chǎng)合有不同的參數(shù)設(shè)定），多段速等等。本設(shè)計(jì)基于“PLC+變頻器+觸摸屏”的控制思想，實(shí)現(xiàn)SIEMENS S7200 PLC 對(duì)變頻調(diào)速裝置的控制，上位機(jī)采用 SIEMENS smart 700觸摸屏 。并且重點(diǎn)對(duì) PLC 和變頻器的通信作了完整的研究，將通信程序作了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。典型應(yīng)用：恒壓供水、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、中央空調(diào)、港口機(jī)械、機(jī)床、鍋爐、造紙機(jī)械、食品機(jī)械等等?？蓮V泛適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各類建筑的給水、排水、消防、噴淋管網(wǎng)增壓以及暖通空調(diào)冷熱水循環(huán)等多種場(chǎng)合的自動(dòng)控制。變頻控制柜是技術(shù)人員充分吸收國內(nèi)外水泵控制的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多年生產(chǎn)和應(yīng)用，不斷完善優(yōu)化后，精心設(shè)計(jì)制作而成。同時(shí)自帶模擬量輸入（速度控制或 反饋信號(hào)用），PID控制，泵切換控制（用于恒壓），通信功能，宏功能（針對(duì)不同的場(chǎng)合有不同的參數(shù)設(shè)定），多段速等等。目前變頻調(diào)速主要方案有：交流交流變頻，交一直一交變頻，同步電動(dòng)機(jī)自控式變頻，直接轉(zhuǎn)矩控制，正弦波脈寬調(diào)制，矢量控制等，同時(shí)無速度傳感技術(shù)日益的成熟，許多智能技逐漸的滲透到其中，如模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等，與這些控制方式相結(jié)合，提高了變頻器調(diào)速系統(tǒng)的控制效果。基于S7200的變頻調(diào)速控制柜設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文目 錄前 言 1緒論 1 1 2 3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 4 電動(dòng)機(jī)概述與選取 6 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 6 電動(dòng)機(jī)選取 7 PLC概述與選取 7 PLC特點(diǎn)及其工作過程 8 西門子200 PLC組件的選取 9（EM235） 12 16 16 17 MM440變頻器基本操作 19 22 壓力變送器 23 溫度變送器 24 24控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 STEP 7 Micro/WIN 編程軟件介紹 26 USS通訊協(xié)議 26 USS通訊概述 27 USS 通訊的參數(shù)設(shè)置 28 USS庫中指令介紹 28 PID算法介紹 33 PID控制算法 33 PLC中的PID實(shí)現(xiàn) 33 PID參數(shù)的自整定 37 程序設(shè)計(jì) 38 I/O分配及其內(nèi)存地址分配表 38 梯形圖編寫 39 變頻器基本參數(shù)設(shè)置 49 抗干擾措施 50 控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 51 51 51 系統(tǒng)調(diào)試過程 57結(jié) 論 58致　謝 59參考文獻(xiàn) 60V 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)前 言變頻調(diào)速系統(tǒng)具有精度高、范圍寬和效率高的特點(diǎn)，是目前運(yùn)用最廣和最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速方式。交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)種類很多，從上世紀(jì)提出的電壓源型變頻器開始，相繼發(fā)展出了電流源型、脈寬調(diào)制型各種變頻器。變頻控制柜主要用于調(diào)節(jié)設(shè)備的工作頻率，減少能源損耗，能夠平穩(wěn)啟動(dòng)設(shè)備，減少設(shè)備直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流對(duì)電機(jī)的損害?？蓮V泛適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各類建筑的給水、排水、消防、噴淋管網(wǎng)增壓以及暖通空調(diào)冷熱水循環(huán)等多種場(chǎng)合的自動(dòng)控制。變頻控制柜產(chǎn)品具有過載、短路、缺相保護(hù)以及泵體漏水，電機(jī)超溫及漏電 等多種保護(hù)功能及齊全的狀態(tài)顯示，并具備單泵及多泵控制工作模式，多種主備泵切換方式及各類起動(dòng)方式。變頻控制柜內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良，外形美觀耐用，安裝操作方便，是各類水泵安全可靠的伴侶。 本文通過對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括了可編程序控制技術(shù)應(yīng)用、工業(yè)控制技術(shù)應(yīng)用、變頻器技術(shù)應(yīng)用、觸摸屏技術(shù)及組態(tài)軟件技術(shù)的應(yīng)用。有一定適用價(jià)值，縮短了項(xiàng)目開發(fā)的周期。變頻控制柜主要用于調(diào)節(jié)設(shè)備的工作頻率，減少能源損耗，能夠平穩(wěn)啟動(dòng)設(shè)備，減少設(shè)備直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流對(duì)電機(jī)，泵等用電設(shè)備的損害?？蓮V泛適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各類建筑的給水、排水、消防、冷熱水循環(huán)等多種場(chǎng)合的自動(dòng)控制 。變頻控制柜主要用于調(diào)節(jié)設(shè)備的工作頻率，減少能源損耗，能夠平穩(wěn)啟動(dòng)設(shè)備，減少設(shè)備直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流對(duì)電機(jī)，泵等用電設(shè)備的損害。反饋信號(hào)用），PID控制，泵切換控制（用于恒壓），通信功能，宏功能（針對(duì)不同的場(chǎng)合有不同的參數(shù)設(shè)定），多段速等等?？删幊炭刂破?以下簡稱PLC)是一種取代繼電器盤的新的控制裝置，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時(shí)間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。而且使用方便，編程簡單，采用簡單明了的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，通俗易懂，系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。伴隨著可編程序控制器的突飛猛進(jìn)，HMI（人機(jī)界面）也在不停發(fā)展。在價(jià)格方面，隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，各種可編程序控制器與觸摸屏的價(jià)格日趨低廉，但是功能日益強(qiáng)大。 國外交流變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)如今具有以下主要幾點(diǎn)特點(diǎn)：(1)在功率器件方面，近年來高電壓、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產(chǎn)使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)。(3)在控制理論方面，矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、智能控制等新的控制理論為研究高性能變頻器的發(fā)展提供了相關(guān)理論上的基礎(chǔ)。在國家“八五”、“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃中，交流調(diào)速技術(shù)受到重視，被列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。IGBT、GTO器件的生產(chǎn)雖然引進(jìn)了一些國外技術(shù)，但一直未形成規(guī)?；慕?jīng)濟(jì)效益，變頻器產(chǎn)品所使用的半導(dǎo)體功率器件的制造也幾乎是空白，一定程度上影響了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。還有在大功率交交變頻技術(shù)、無換向器電機(jī)等等方面，國內(nèi)雖然已經(jīng)有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)的可靠性方面與國外相比起來，還有相當(dāng)一段差距。同時(shí),國外相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工人成本相對(duì)很高,近幾十年內(nèi),交流調(diào)速的制造業(yè)有向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),對(duì)于我國來說是一個(gè)難得的機(jī)遇。同時(shí)應(yīng)該規(guī)范我國的變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品的可靠性及工藝水平,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；纳a(chǎn)。變頻控制柜產(chǎn)品具有短路、過載、缺相保護(hù)以及泵體漏水，電機(jī)超溫及漏電等多種保護(hù)功能及齊全的狀態(tài)顯示，并具備單泵及多泵控制工作模式，多種主備泵切換方式及各類起動(dòng)方式。變頻控制柜內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良，安裝操作方便，外形美觀耐用，是各類水泵安全可靠的伴侶。 本文通過對(duì)變頻調(diào)速控制柜的設(shè)計(jì)，涵蓋了可編程序控制器技術(shù)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、變頻器技術(shù)及組態(tài)軟件技術(shù)。設(shè)計(jì)主要是針對(duì)小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)所作的一種控制方案，有一定適用價(jià)值，縮短了項(xiàng)目開發(fā)周期。本設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)的功能有： ⑴、啟、?？刂乒δ埽鹤冾l調(diào)速柜面板上設(shè)置變頻啟動(dòng)按鈕，變頻停止按鈕，用于變頻裝置運(yùn)行控制，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。 ⑶、表頭顯示：變頻柜面板上設(shè)置電流表,電壓表和各種指示燈如電源指示，運(yùn)行指示，報(bào)警指示，工頻指示，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸入電壓、輸出電流和各種工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)。⑸、多種控制功能：可根據(jù)系統(tǒng)工況在變頻柜面板上設(shè)置多種控制按鈕和指示燈如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、手動(dòng)/自動(dòng)、電機(jī)增速、電機(jī)減速、變頻/工頻、緊急停止等。供水管道內(nèi)的水壓由壓力傳感器的信號(hào)420mA送入PLC控制器，利用S7200軟件內(nèi)的PID編程向?qū)?，與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并將PID運(yùn)算結(jié)果通過USS協(xié)議傳送到變頻器，以調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵的轉(zhuǎn)速。另外還有一路溫度的采集，用于調(diào)節(jié)變頻控制柜內(nèi)部的溫度，防止溫度過高影響控制效果。 第二章: 主要介紹本次設(shè)計(jì)的具體任務(wù)及硬件的選型部分。 第四章：詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)過程?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的核心技術(shù)部分,包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì),本章討論的是控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。具體可以分為手動(dòng)變頻控制與自動(dòng)變頻控制兩種工作模式。自動(dòng)變頻控制用到了經(jīng)典的PID算法。控制系統(tǒng)中的參數(shù)及其運(yùn)行狀態(tài)都可以通過觸摸屏可視化，而且也可以通過觸摸屏面板直接操作控制系統(tǒng)的運(yùn)行。 水泵選擇 理論依據(jù)：流量Q(m3/h)計(jì)算 Q=[(mq)/t]K （）即最大每小時(shí)流量(m3/h)={【(用水人數(shù)用水標(biāo)準(zhǔn))】/(用水時(shí)間1000)}小時(shí)變化系數(shù) 。 揚(yáng)程H(m)計(jì)算 ： 建筑層數(shù)123456789... 最低水壓1519232731353943...每增加一層揚(yáng)程增加4米 。 驗(yàn)證流量： 在保證計(jì)算不出錯(cuò)的情況下，若計(jì)算出的流量小于自來水管道流量即計(jì)算正確。 假如某城市小區(qū)，共