基于PLC控制的恒压供水系统-毕业论文.doc

摘要通过对变频器的学习和对PLC的了解，是我们了解到变频器在现今的应用越来越普遍，特别是在工厂的电气控制、小区的恒压供水、空调的变频应用等等。本文介于一小区消防、供水的要求，设计出了一套可供使用的方案，首先本文采用的是西门子PLC作为主控单元，利用风光JD-BP32-XF型供水变频器根据系统的状态可快速调节供水系统的恒压性达到恒压供水的目的，但出现火灾时，生活用水的系统低恒压供水，而消防系统则高恒压供水，这样就保证了居民生活财产的安全在该系统中，PLC系统共有开关量输入点8个，开关量输出点10个,选用西门子主机CPU222（8入继电器出）1台，加上扩展模块EM222（8继电器输出）1台。关键词：西门子PLC , 西门子主机CPU222 ,扩展模块EM222 ,风光JD-BP32-XF型变频器 ，供水、消防双恒压供水。目录绪论11、引言22、用户现场情况33系统控制要求44设备选型5（1）风光JD-BP32-XF型供水变频器5（ 2 ）PLC 选型5（3）压力传感器65、电气控制系统原理图7（1）主电路图7（2）控制电路图8（3）PLC接线图96系统程序设计9（1）程序中使用的PLC内部器件及功能，如下表2所示：9（2）系统PLC流程图及程序：117结束语208致谢21参考文献22A绪论变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其电路由整流、中间直流环节、逆变和控制四个部分组成。我们现在使用的变频器主要采用交-直-交方式（VVVF变频或矢量控制变频）。在工业控制领域，变频调速普遍适用于各种调速系统中，为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电机进行转速调节，考虑到电机的启动、运行、调速和控制的特性，系统中由PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。现代电力电子技术、交流调速技术的发展使得交流电动机变频调速在频率范围、动态响应、精度要求和使用效果等方面发生了巨大的发展。现在凡是可变调速的拖动电动机都可以采用变频调速从而达到节能降耗的目的。在国外，从1968年丹佛斯VLT5作为世界上第一大批生产的AC变频器面世，现在变频器的发展已经很成熟了，但在中国的发展却是从上世纪七八十年代起步，到了九十年代才有我们国内自行生产的变频器。随着科技的发展，PLC也得到了很大发展，同变频器一样，PLC也越来越多的被应用到各种生产设备中，由于PLC体积小、精确等优点，被广泛的应用在各种变频器的控制中，并取得了很好的效果，也越来越多的收到青睐。 1、引言 本文是针对某生活小区的实际情况，结合用户生活/消防双恒压供水系统控制的要求，我们进行改造的一些心得。现将改造情况介绍如下。众所周知，恒压供水系统对一个小区的居民生活是非常重要的，例如在生活小区的供水过程中，若自来水的供应因故压力不足或短时断水，可能影响居民的生活。又如当发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能就会引起重大损失和人员伤亡。所以一个小区采用生活/消防双恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义的。基于上述情况，我们对某小区供水系统进行了一次改造，采用西门子PLC作为主控单元。利用风光供水变频器，根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的。改造提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效果。同时也解决了上述在供水中遇到的一些紧急情况，使小区供水得到了正常化。采用生活消防合用供水的优点和应注意的地方： 生活消防水泵组定时轮换运行，不会因消防水泵长期不用或管理不善而使水泵锈死，机组机组时刻处在工作状态。 生活水泵组和消防水泵组合用，基本可节省一套消防水泵组，且便于设备管理和维护。 设备自动化程度高，供水稳定可靠，且水质无二次污染。 水泵可实现软启动，软停车，无冲击和超压危害。 系统可按循环变频供水系统或带小流量泵循环变频供水系统的设备选型。主泵流量按生活、消防两者最大来选择，并保留一台备用水泵，扬程一般按消费设计压力选择，另外还应注意以下几点： 应社消防接口，如有消防报警系统，应设24V DC无源启停接口，如为消防按钮开关控制，则宜留交流200V有源接口。 应设有在消防时确保消防用水的技术措施，如在生活总管上安装电磁阀，消防时关闭生活用水。 应设水位接口，消防低水位报警，并关闭生活用水。 应有双恒压功能，即平时低恒压生活供水，消防时自动转入高恒压消防供水。 消防时应限制退泵操作，以防止压力不稳。 2、用户现场情况如图1所示，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。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用二台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，二台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，二台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，二台泵改为生活供水使用。图 1 生活 / 消防双恒压供水系统示意图现场设备参数如下:型号 65-315(I)A流量 56m3/h扬程 110m效率 56%转速 2900r/min电机功率 37KW3系统控制要求用户对二泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行。二台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出。在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过1天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长。二台泵在启动时都要有软启动功能。要有完善的报警功能。对泵的操作要有手动控制功能；手动只在应急或检修时使用。4设备选型（1）风光JD-BP32-XF型供水变频器JD-BP32-XF型是山东新风光电子公司推出的专用于供水变频器，使用空间电压矢量控制技术适用于各类自控场合。在恒压供水中可以采用这类变频器。JD-BP32-XF型变频器除具有变频器的一般特性外，还具有以下特性：水压高、水压低输出接口，变频器运行上限、下限频率（可以任意设定），可以方便地进行双压力控制，内置智能PI控制，以上功能非常适用于供水控制要求。在本例中选用JD-BP32-37F（37KW）风光供水变频器拖动用户水泵。（ 2 ）PLC 选型 控制系统的 IO 点及地址分配 根据图 1 所示及控制要求 , 统计控制系统的输入、输出信号的名称 ， 代码及地址编号如下表 1 所示。水位上 、 下限信号分别为 I0.1 、 I0.2 。名称代码地址编码输入信号手动和自动消防信号SA1I0.0水池下限信号SLLI0.1水池上限信号SLHI0.2变频器报警信号SUI0.3消铃按钮SB7I0.4试灯按钮SB8I0.5水压低信号SY1I0.6水压高信号SY2I0.7输出信号1#泵工频运行接触器及指示灯KM1、HL1Q0.01#泵变频运行接触器及指示灯KM2、HL2Q0.12#泵工频运行接触器及指示灯KM3、HL3Q0.22#泵变频运行接触器及指示灯KM4、HL4Q0.3变频器开停机控制KA1Q0.5生活/消防供水转换电磁阀、压力转换YV2KA1Q1.0水池水位下限报警指示灯HL5Q1.1变频器报警指示灯HL6Q1.2火灾报警指示灯HL7Q1.3报警电铃HAQ1.4PLC系统选型系统共有开关量输入点8个，开关量输出点10个,选用西门子主机CPU222（8入继电器出）1台，加上扩展模块EM222（8继电器输出）1台。即可满足用户供水控制要求（3）压力传感器在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可以采用远传压力表。在本例中采用远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板3脚、4脚、5脚即可。5、电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及PLC外围接线图三部分。（1）主电路图如图2所示为电控系统主电路。二台电机分别为M1、M2。接触器KM1、KM3，分别控制M1、M2的工频运行；接触器KM2、KM4，分别控制M1、M2的变频运行；FR1、FR2分别为二台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2和Q分别为变频器和二台泵电机主电路的隔离开关；FU1、FU2为主电路的熔断器；BPQ为风光供水专用变频器。图2主电路（2）控制电路图如图3所示为电控系统电路。图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1的位置为手动控制状态，打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1SB6控制二台泵的起/停和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。图中的HL8为自动运行状态电源指示灯。（3）PLC接线图下图4所示为PLC及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号SA1被触动，I0.0为1。图 4 双恒压供水控制系统及扩展模块的外围接线图6系统程序设计（1）程序中使用的PLC内部器件及功能，如下表2所示：表2 器件地址功 能器件地址功 能VB400变频工作泵的泵号M0.4复位当前变频泵运行脉冲VB401工频运行泵的台数M0.5当前泵工频运行启动脉冲VD410倒泵时间存储器M0.6新泵变频启动脉冲T33工/变频转换逻辑控制M2.0泵工/变频转换逻辑控制T34工/变频转换逻辑控制M2.1泵工/变频转换逻辑控制T37工频泵增泵判断时间控制M2.2泵工/变频转换逻辑控制T38工频泵减泵判断时间控制M3.0故障信号汇总T39工/变频转换逻辑控制M3.1水位下限故障逻辑M0.0故障结束脉冲信号M3.2水位下限故障消铃逻辑M0.1泵变频启动脉冲M3.3变频器故障消铃逻辑M0.2-M3.4火灾消铃逻辑M0.3倒泵变频启动脉冲生活/消防双恒压的两个恒压值是国产供水专用变频器直接设定的。在本实例中，根据用户要求，生活压力设定为0.35MPa,消防压力设定为0.60MPa。压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板14脚、15脚给出。供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为20Hz, 运行上限频率设为50Hz。（2）系统PLC流程图及程序： 7结束语随着变频调速技术的飞速发展，变频调速恒压供水技术在小区已普遍使用。用变频器来实现恒压供水，与其它供水方式相比较而言，其优点是非常明显的。节能效果十分显著，启动平稳，启动电流小，避免了电机启动时对电网的冲击，延长了泵和阀门等的使用寿命，消除了启动和停机时的水锤效应。供水控制系统提高了小区的供水质量。各项控制指标达到了用户的要求。风光变频器在小区恒压供水改造效果是明显的，改造是成功的。8致谢 岁月荏苒，三的大学时光竟然就这样匆匆而过，我要开始写毕业论文的谢辞了，心中真是感慨万千。论文的完成标志着我的大学生涯即将结束，也意味着，新的生活即将拉开序幕。最近的半年忙着找工作和写论文，其间的起起伏伏、悲喜得失，今天想来仍旧唏嘘不已，所幸我在生活经验中不断成长，也为大学时光画下了还算完满的句点。 这篇论文所涉及的议题是和老师交流后定下的，我也很希望能够尽自己最大的努力，写出一篇具有现实意义的文章。努力最后的结果就是这篇论文，虽然不尽完美，但是阅读，思考，写作的过程真的并不轻松，偶尔会灵光乍现，欢欣鼓舞，但更多的时候则是对着电脑屏幕，冥思苦想，有时甚至可以说是身心俱疲。 论文得以顺利完成，要感谢的人实在是太多了。首先要衷心地感谢我的导师彭XX老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的启发。当我对论文的思路感到迷茫时，您为我指点迷津并借给我许多论文的参考材料；当我怀疑自己能否把论文写好时，你热忱的鼓励让我重塑信心。唯一的遗憾是我不够主动，错失了许多跟您交流的机会。 我还要感谢学校对我的栽培，三来尽力 我提供良好的学习和生活环境，撰写论文时为我提供免费的数据库以查询资料。 感谢所有在大学期间传授我知识的老师，您们的悉心教导让使我掌握了良好的专业课知识，这也是论文完成的基础。 最后要深深地感谢我的父母亲和家人，我永远都不会忘记你们的良苦用心和对我一如既往的支持与鼓励。快的事情因为有你们的分享而更快乐