变频器与PLC的参考论文

攀枝花学院本科毕业设计（论文）双恒压无塔供水控制系统学生姓名： 青 涛 学生学号： 200910503075 院 （系）： 电气信息工程学院 年级专业： 2009 级自动化 指导教师： 陶文英 副教授 助理指导教师： 二一三年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要I摘 要该毕业设计对环保、节能、自动补压型给水设备作了介绍。从节能科技的实践出发，阐述了双恒压无塔供水系统在给高楼供水设备中的应用。以 PLC 电路控制方式，介绍了智能水压控制系统的工作原理及 PLC 控制系统。在分析水压控制的工作流程的基础上，给出了 PLC 控制系统的硬件和软件设计。智能水压控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制，完成供水压力的恒定控制，当管网流量变化来达到稳定的供水压力和节约电能。系统的控制目标是总泵的出口压力、系统设定的压力值和反馈给水压力实际值进行了比较。处理后的差值输入逆变器，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。关键词：PLC 控制器，压力传感器，变频器 PID 运算，双恒压供水。攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTIIABSTRACTThe graduation design of environmental protection, energy saving, automatic type pressure feed water equipment are introduced. Starting from the practice of energy saving technology, and expounds the double constant pressure no tower water supply system for high-rise buildings water supply equipment application. Circuit with PLC control method, this paper introduces the working principle of hydraulic control system and PLC intelligent control system. On the basis of analyzing the working process of the hydraulic control, PLC control system hardware and software design are given. Intelligent hydraulic pressure control system of the basic control strategy is: USES motor drive device and a programmable controller (PLC) control system, optimization control, complete water pressure constant control, when the network traffic variation to achieve stable water supply pressure and save power. Control objectives of the system is always pump outlet pressure, system pressure set value and feedback feed pressure compares the actual values. After treatment the difference between the input inverter, sends out control instructions, control stations and pump motor was put into operation of variable pump motor speed, so as to achieve stable water supply main pipe pressure on the set pressure value.Keywords PLC controller,pressure sensors,inverter PID arithmetic,the double constant pressure water supply.攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 III目 录 摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 选题的意义和背景 .11.2 双 恒 压 供 水 系 统 简 介 .11.3 本 文 的 主 要 内 容 .22 恒压供水的基本构成 .32.1 总体概述 .32.2 设计内容 .32.3 控制要求 .32.4 变频恒压控制理论模型 .43 变频器与压力传感器的选型 .53.1 变频器的介绍 .53.2 变频器的基本结构 .53.3 变频器的分类和工作原理 .73.4 变频器的操作方法和使用 .73.5 变频器的选型 .83.5.1 变频器的控制方式 .83.5.2 变频器容量的选择 .83.6 压力传感器 .104 PID 控制 .124.1 PID 控制原理 .124.2 PID 控制器的选取 .134.3 电气系统控制原理图 .145 硬件设计 .155.1 PLC 控制器的概述 .155.2 PLC 型号的选择 .155.3 PLC 的 CPU 选择 .165.4 I/O 模块选择 .16攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 IV6 系统软件设计 .196.1 编程软件的选择 .196.2 基本功能 .196.3 程序框图 .196.4 程序框图控制系统的 I/O 及地址分配 .206.5 系统运行 .206.6 PLC 主程序 .22结论 .23参考文献 .24附录:PLC 控制程序 .25致 谢 .38攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论11 绪论1.1 选题的意义和背景水和电是一个重要的和不可或缺的人类生活、生产材料,在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们的国家水资源和电力短缺，很长一段时间,在高层建筑供水、市政供水、工业生产循环的水已经相对落后的技术，自动化程度低。随着中国社会和经济的发展，人民生活水平的不断提高，以及住房制度改革的深化，在发展所有类型的住宅建筑在城市非常迅速，但也把着更高的要求，用于基础设施建设区。小区供水系统建设的一个重要方面，供水的可靠性，稳定性，经济直接影响小区住户的正常工作和生活，但也直接反映了小区物业管理的水平。一般传统的供水存在不同程度的可靠性差，电资源，浪费水，自动化程度不高，效率低下的缺点，严重影响了居民用水和工业用水系统。目前供水朝着节能，高效，自动化和可靠的方向，变频技术，以其显着的节能效果和可靠的控制模式，水泵，风机，制冷压缩机，空气压缩机，广泛使用的高能耗设备，特别是在城市和农村的工业用水压力系统各级，家用净水恒压供水系统，变频调速水泵的节能效果特别突出，其优势在于：首先，显着的节能，其次是开，关机，以减少电流对电网的冲击和水的压力对管道系统的影响，还可以减少水泵，电机的机械冲击损失。供水系统基于 PLC 和逆变技术，变频技术，现代控制技术，电气技术。供水可以提高的稳定性和可靠性的供水系统，和该系统有一个良好的能源，这是特别重要的日益发展的今天的能源短缺，系统的研究设计，该系统中，用于提高效率的企业和人的生活水平，降低能源消耗，具有重要的现实意义。1.2 双 恒 压 供 水 系 统 简 介恒压供水系统的原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器的输出，无级调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内。恒压供水控制系统的基本控制策略是：使用调速装置和一个可编程序控制器(PLC)控制系统，优化运行速度控制泵组，并自动调整泵组运行数据和完整的供应压力闭环控制，网络流量的变化来达到目的的稳定供水压力和节约电能。系统的控制目标是总泵出口压力，系主供水压力和反馈系统设置实际价值，其差额输入 CPU 处理，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到压力稳定在设定的攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论2压力值上。电机在自动恒压供水系统采用交流变频技术、调速装置和系统控制装置与 PLC 控制器或特殊的供水控制系统。由 PLC 不仅可以实现逻辑的泵、阀门、控制，并能完成系统的数字 PID 调节功能，但在各种运行参数，控制系统中的点的实时监控,并完成系统操作条件的 CRT 屏幕显示、故障报警、打印报表等功能，所以在一些高标准控制系统中被广泛使用。在市政供水管网中：自动恒压供水系统具有一个标准的通信接口，可与电脑连接到互联网的城市供水系统，实现最优控制的城市供水系统，为城市供水系统提供了现代化手段的调度，管理、监控、经济运行。随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上住宅区实施某种形式的供水，市政管网供水的可靠性（压力，流量）越来越高，各种分散或集中的压缩设施的需求也逐渐增多。加压设施，空调箱和变频调速恒压供水系统变量供水已经显示出很大的优势。1.3 本 文 的 主 要 内 容本设计是以小区供水系统为控制对象，采用 PLC 和变频技术相结合技术，设计一套城市小区恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。(1) 构筑城镇小区的双恒压供水系统(设计、论证) 。(2) 系统详细的组件(变频器、PLC、水泵、电动机和电气辅助驱动装置等 )，这些构件的理论基础选择。(3) 整个系统调速过程和节能的理论分析。(4) 通信系统的实现，包括逆变器，硬件实现和软件实现 PLC 通信。(5) PLC、变频器、外围接口的连接及 PLC 的编程。(6) 整个系统的调试 (关键设备参数设置、调试问题和解决方案和措施)。本论文在理论分析和解决实际工程问题的设计来实现一个完整的控制系统，并证明是可行的，它是设计和实施城市供水系统提供了一个很好的例子。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 恒压供水的基本构成32 恒压供水的基本构成2.1 总体概述PLC 控制的恒压无塔供水是一种新的控制方式，主要是针对城市高层建筑的供水问题。他一方面能通过变频调速的恒压控制实现供水的水压稳定，提高供水质量，另一方面能保证供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能可靠地供水。双恒压即指的是生活用水的恒压和消防用水的恒压控制。2.2 设计内容图 2-1 为双恒压无塔供水系统的工艺流程。市网自来水用高低水位控制器 EQ来控制注水阀 YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给 PLC，作为水位报警。生活用水和消防用水共用三个泵、电磁阀 YV2 平时的状态损失的电力，关闭消防管网，三个泵根据多少水，按照一定的逻辑控制操作，保持低恒压供水。当有火灾发生时，电磁阀 YV2 得电，打开消防用水管网，三台泵供生活/ 消防用水使用，和维护消防水高恒压值。火灾结束后，三台泵改为生活供水使用。图 2-1 系统工艺流程图2.3 控制要求对三泵消防、生活双恒压供水系统的基本要求是：(1) 生活供水，系统应该是一个低恒压值，消防供水系统应该运行高恒压值；(2) 三台泵根据恒压的需要，采取的接入和退出原则是“先开先停” ；(3) 当用水量小时，如一台水泵连续运行时间超过 3 h，则要切换到下一台泵，攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 恒压供水的基本构成4即系统具有“倒泵功能” ；(4) 要求报警功能完善；(5) 操作泵手动控制功能，只有在紧急或俭修时临时使用。2.4 变频恒压控制理论模型变频恒压控制系统，目的是控制出口的供水管网水压，在实际控制在总出口管道的供水压力设置供应压力。设置供水压力可以是常数，也可以是一个分段函数,在每一段时间是一个常数。因此，在某一段时间，恒压控制的目标是使实际压力的水供应的总出口管道维护一组供水压力。从图 2-2 中可以看出，在系统运行过程中，如果实际的水压力低于设定压力的压力差，控制系统将是之间的差异，计算和转换，计算变频器输出频率的附加价值，价值是为了减少实际压力的水供应和集合之间的差异值，递增和逆变器的输出电流的附加价值，得出的值是逆变器电流应该输出的频率。泵转速的增加，因此，实际的水压力增加，在运行过程这个过程会重复，直到实际供水压力等于设定压力。如果运行过程中的实际供水压力高于设定压力，恰恰相反逆变器的输出频率会降低，泵的速度降低，实际的水压力将相应减少。同时，最后的调整是由于实际供水压力等于设定压力。图 2-2 变频恒压控制原理图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 变频器与压力传感器的选型53 变频器与压力传