变频恒压供水系统的PLC控制（全套含CAD图纸）
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毕业设计（论文）任务书 填表时间： （指导教师填表） 学生姓名 专业班级 指导教师 课题类型 控制设计 题目 变频恒压供水系统的 制 主要研究 目标 (或研 究内容 ) 1. 课题概述： 制的恒压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。双恒压即指生活 用水的恒压和消防用水的恒压控制。 2. 设计内容： 变频恒压供水系统的 制 课 题 要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明 书 页数、论文字数等） 1. 本设计主要目标是恒压供水的实现，第一章介绍恒压供水的原理及要求，第二章简要介绍变频器的原理，第三章介绍 理和参数设定，第四章系统硬件的设计及元器件的选型第五章是软件的设计，总共字数两万多， 2. 两 张 纸，一 张 纸 进度计划 熟悉课题，准备资料； 计硬件； 图，编制程序； 写毕业设计论文； 备毕业答辩。 主要参 考文献 1 陈宇 广州 :华南理工大学出版社 ,1999 2 现代电气控制及 用技术，北京航空航天大学出版社， 2005 3 霍彩萍 用技术 民邮电出版社， 4 崔坚西门子 编程序控制器 程指南北京机械工业出版社，2007 5 用开发技术与工程实践，人民邮电出版社 6 张万忠可编程控制器入门与应用实例北京：中国电力出版社， 2005 7 8 指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 变频恒压供水系统的 制 摘 要 本论文在分析了供水自动控制系统的发展现状和特点的基础上，结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套以变频调速技术为基础的恒压供水计算机监控系统。该系统综合运用计算机技术、变频调速技术以及自动控制技术，实现了恒压供水的参数整定自动控制，保证了随时 供水系统 维持在 最佳运行 状况。 论文对变频调速恒压供水系统的节能原理做了较详细的分析和研究，运用最新的变频器技术设计了本系统的生活泵主电路部分，在此基础上设计了整个系统的控制电路，实现了变频器通过自带的 序和 制器对 建筑小区进行恒压供水的目的。为了防止自动系统发生故障，本设计做了手动控制器。 关键词： 供水系统，变频器，节约电能，可编程控制器 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 Y n of of of in of in a of on of by of It on in of of of on in LC ID in th to of ， 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 前 言 . 1 第 1 章 恒压供水原理及系统设计要求 . 5 统设计原理 . 5 统设计要求 . 6 第 2 章 变频器的原理与特性（ . 7 频器简介 . 7 频与变压 (理 . 7 频调速的基本原理 . 8 特性 . 9 第 3 章 理及参数设置 . 12 节原理 . 12 数设置 . 13 定值的调整 . 13 第 4 章 系统硬件设计 . 16 压供水系统的基本构成 . 18 统控制要求 . 19 统选型 . 21 统的选择 . 21 主要元器件的选型 . 22 拟量控制单元的配置以及应用 . 25 拟量工作单元性能指标 . 25 校准及配置 . 26 安装使用 . 26 电气控制系统原理图 . 27 第 5 章 系统软件设计 . 30 压供水的实现原理 . 30 统多组泵的控制方法 . 30 写控制系统程序 . 30 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 论 . 42 谢 辞 . 43 参考文献 . 44 附 录 . 46 外文资料翻译 . 47 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 前 言 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的制的恒压供水系统。 设计要实现的基本要求是： 防供水时系统高恒压值运行。 取“先开先停”的原则接入和 运行。 ：变频器故障指示，变频运行指示，工频运行指示。 5 在应急或临时检修时，对泵的操作有工频手动控制功能。恒压供水的基本思路是当用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，当用水量小时作出相反的动作。 系统主要由变频器， 泵，压力传感器四部分组成。压力传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给 块，转换成数字量信号后送给 过 制，输出送给 块，转换成模拟量信号后，送给 变频器，由变频器来控制水泵的转速。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 第 1 章 恒压供水原理及系统设计要求 统设计原理 随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。以方面要求提高供水质量，并且不因压力的波动造成供水的障碍；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是 制的恒压无塔供水系统。恒压无塔供水系统包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制 即双恒压系统。恒压供水保证了供水的质量，以 主机的控制系统丰富了系统的 控制功能，提高了系统的可靠性。 通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成 420模拟信号，通过变频器内置的 制器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力定在设定压力上，反之亦然。 目前交流恒压无塔供水技术是一项已广泛应用的节能技术，由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软起软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅度减少电耗，确保系统安全，稳定，长周期运行。 长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或水池来满足用户对供水压力的要求，在高楼供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量的变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时间段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。 以一个三泵生活 /消防双恒压无 塔供水系统为例来说明其工艺过程，市购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 网来水用高低水位控制器 控制注水阀 们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高 /低水位信号也直接送给 为底水位报警用。为了保障供水的持续性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀 于失电状态，关闭消防管网，三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活用水的恒压状态（生活用水底恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀 电，关闭生活用水管网，三台泵共消防用水使用，并根据用 水量的大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水高恒压值）下进行。火灾结束后三台泵再改为生活供水使用 统设计要求 对三泵生活 /消防双恒压供水系统的基本要求是： 1水时，系统应底恒压值运行，消防供水时系统应高恒压值运行； 2据恒压的需要，采用“先开先停”的原则介入和退出； 3量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过 3H，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长； 4在启动时要又软启动功能； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 第 2 章 变频器的原理与特性（ 频器简介 变频器的功能是将频率固定的 (通常为 50交流电变换成频率连续可调的三相交流电源。变频器的输入端接至频率固定的三相交流电，输出端输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电。 变频器主要分为间接变频和直接变频两大类，而间接变频又根据中间直流环节的主要储能元件的不同可分为电压型和电流型。电压型变频器主回路由相控整流器，中间直流环节和逆变器三个部分组成。 相控整流器将交流电压整流为可控的直流电压，经滤波由电容 出直流电压 变器将直流 换成频率可调的交流电源供给电机进行变频调速 。由于中间直流环节是 阻抗输出相当于是恒压源，故称电压型。 电流型交一直一交变频器与电压型变频器的差别仅在于中间直流环节中的储能元件用的是电感而不是电容。由于中间直流环节是高阻抗输出相当于电流源，故称电流型。 频与变压 (理 当在实际利用变频器调节电机转速的过程中，当频率 f 下降时，定子绕组的反电动势 E 有所下降，定子电流增大，但是转子侧的负载并未增加，故转子段电流不变，根据电流平衡方程可知，励磁电流比增大，因而磁通 m增大。 m 增加将导致铁芯的饱和，进而引起励磁电流波形的畸变，这是不希望的结果，因此希望 m 可以保持基本不变。要实现这个目标，只要在变频过程中使变频器输出电压 Ul/f=磁通 m 可保持基本不变。因此变频的同时也要变压，常用 示。怎样实现 变频器必须解决的重要课题之一。 施的基本方法包括 :脉幅调制 (脉宽调制 ( 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 1脉幅调制 (实现方法就是调节频率的同时，也改变直流电压的振幅值。 要同时调节两个部分 :整流部分和逆变部分，两者之间还必须满足一定的关系，故控制电路比较复杂，因此比较少用。 2脉宽调制 (实现方法就是在每半个周期内，把输出电压的波形分割成若干个脉冲波，每个脉冲的宽度为 个脉冲间的间隔宽度为 脉冲的占空比 =t2+这时电压的平均值和占空比成正比，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，同样可以实现变频也变压的效果。 需控制逆变电路便 可实现，与 比控制电路简化了许多，因此在变频调速中比较常用。 频调速的基本原理 1. 异步电动机的等效变换如图 2示 图 2步电动机的等效变换 异步电动机的电磁转矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 ( ) ( ) mp s r s r r s x x 其中 :P 为旋转磁场的磁极对数， S 为转差率。 2. 变频调速的原理 异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生。异步电动机的定子主磁通是以一定的转速 旋转，旋转磁场实际是三个交变磁场合成的结果。旋转磁场的转速 0n =60f/p，其中 f 是电流频率， P 是旋转（式 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 磁场的磁极对数。产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线。因此转子的转速 1n 必须低于定子磁场的转速 0n (即所谓的“异步， )。两者之间的差异可由转差率表示，转差率 s=( 0n - 1n )/0n 根据 0n =60f/p 可知，当频率 f 连续可调时，电动机的同步转速 0n 也连续可调，而异步电机的转子转速 1n ，总是比同步转速略低一点，所以当 0n 连续可调时， 1n 也是连续可调。 的特性 我们采用的变频器是安川（ 司的 步电动机变频器，简称 一种用于三相异步电动机的变频器，由 200 V 至 400 V 三相电源供电，功率范围 300 计用于工业或商用建筑中的加热、通风以及空气调节 (方面的现代化应用场合。 过对能耗进行优化可以降低运行成本，同时提高了用户的舒适程度。大量的集成化选件可让它与电气设备和复杂的控制系统进行适配 和集成。变频器在最初设计中就已经考虑了电磁兼容性的要求。 成品可直接用于泵类和通风应用中。它有一个操作盘可用于修改编程、调整、控制或检测功能，以便适应和优化应用以满足不同客户的要求。 保护功能有：使用 传感器的电机和风扇热保护、连续运行中防过载和过电流的保护、通过频率跳跃功能进行的对设备的机械保护、通过多重故障状态管理和可配置警报进行的保护。变频器输入输出接线图如图 2示。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 图 2频器输入输出接线图 变频器在接线时，必须接地。动力电缆和设备中的弱电信号（如 路要保持分隔，以免干扰。 变频器的接线方式如上图 2示。 输入方面，主电路的电源端子 过线路带漏电保护的断路器连接至 380V 的三相交流电源。对于压力信号，则通过 输入。对所有位于变频器附近的或连接在同一电路上的专门电路如继电器、接触器、电磁阀、荧光灯等均应安装干扰抑制器。 输出方面，变频器的输出端子（ U， V， W）按正确的相序连接至交流接触器的输入电源端子上。如果电机旋转方向不对，则说明连接相序有错，则改变 U、 V、 W 中的任意两相的接线。 接电动机频率输出。 本系统中主要应用其进行变频调速，主要是根据 节仪计算后的输出值作为输入来控制电机的转速。本系统中对变频器的一些参数进行设定，通过设定的参数完成一些功能。有频率的上限和下限及其电机的参数设定，加减速的时间和外部端子的的功能等。具体的改动的参数如下表 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 所示，其它的参数以出厂值为准： 表 2频器参数设定 参数 名称 出厂值 设定值 减速时间的设定单位 1 30 减速时间的切换频率 0 30 率指令上限值 100 100 率指 令下限值 0 50 入电压设定 200 380 择 V/F 曲线 F 5 高输出频率 60 50 大电压 200 380 频 60 50 机额定电流 02 择端子 功能 1 0 择端子 功能 2 E 功能模拟量输出 2 端子 益 频器的故障说明 1 在运行中可能会出现一些过电流故障（显示 ，如果出现就适当的把电机额定电流放大 原来的 这样就不会出现这种情况了。 2 变频器的参数设置不当会出现 于操作不当，这样就会根据参数说明去查找相应的参数。 如图 2示。 图 2阳理工学院毕业设计（论文） 12 第 3 章 理及参数设置 节原理 仅用 P 动作控制，不能完全消除偏差。为 了消除残留偏差，一般采用增加 I 动作的 P+I 控制。用 制时，能消除由改变目标值和经常的外来扰动等引起的偏差。但是， I 动作过强时，对快速变化偏差响应迟缓。对有积分元件的负载系统可以单独使用 P 动作控制。 对于 制，发生偏差时，很快产生比单独 D 动作还要大的操作量，以此抑制偏差的增加。偏差小时， P 动作的作用减小。控制对象含有积分元件的负载场合，仅 P 动作控制，有时由于此积分元件的作用，系统发生振荡。在该场合，为使 P 动作的振荡衰减和系统稳定，可用 制。换言之，该种控制方式适用于过程本身没有制动作用的 负载。 利用 I 动作消除偏差作用和用 D 动作抑制振荡作用。在结合 P 动作就构成了 制，本系统就是采用了这种方式。采用 制较其它组合控制效果要好，基本上能获得无偏差、精度高和系统稳定的控制过程。这种控制方式用于从产生偏差到出现响应需要一定时间的负载系统（即实时性要求不高，工业上的过程控制系统一般都是此类系统，本系统也比较适合 节）效果比较好。 D 调节器的动作规律是 01 e e d t TT d t 或 011e e d t TT d t 式中 调节器的比例系数 ：调节器的积分时间 ：调节器的微分时间 ：比例带，它是惯用增益的倒数 e : 调节器的偏差信号 U ：输出 节器的传递函数是 11( ) 1 s T （式 3 （式 3 （式 3 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 不难看出，由上式表示的调节器动作规律在物理上是不能实现的。工业上实际采用的 节器的传递函数一 般为 11() 11i s KT s K其中 T F 式中带 的量是调节器参数的实际值，不带的为参数的刻度值。 F 成为相互干扰系数： 积分增益； 微分增益。 数设置 P 增益：设定范围： 这是操作量和偏差之间有比例关系的动作。增益取大时，响应快，但过大将产生振荡。增益取小时，响应迟后。实际中我们取 10。 积分时间：设定范围： 3600s， 动作。 操作量（输出频率）的变化速度和偏差成比例关系的动作，即输出按偏差积分的动作。积分时间大时，响应迟后，另外，对外部扰动的控制能力变差。积分时间小时，响应速度快，但过小将产生振荡。实际中我们取150s。 微分时间： 设定范围： 001 动作。 操作量（输出频率）和偏差的微分值成比例动作（ D 动作）。微分时间大时，能使发生偏差时 P 动作引起的振荡很快衰减。微分时间小时，发生偏差时的衰减作用小。但一般的滞后系统不需要设定微分值，因为微分对系统调试很难，所以我们不取微分值，实际中我们取 定值的调整 整前后响应速度和时间的关系如图 3示。 （式 3 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 图 3调整 可以在用示波器监视响应波形的同时进行调整。可作如下总体调整：P 增益，在不发生振荡条 件下增大其值 I 积分时间，在不发主振荡条件下减小其值 D 微分时间，在不发生振荡条件下增大其值 对于加快响应速度，如果允许有小量超调的话，可以减小积分时间，增大微分时间，抑制比积分时间长的周期振荡，增大积分时间，抑制大约和微分时间同样长周期的振荡，减小微分时间。设定 有振荡时，减小增益 节仪根据压力传感器采集来的信号进行 算，并将其运算的结果送给变频器作为给定，该 节仪带有上下限报警的功能。良好的人机界面。可以对其参数进行设定。通过其参数设定 P I D 的值。在本系统中 因为要求是滞后的系统。所以只采用 节就可以，因为有了 个系统中 节仪直接决定整个系统的好坏，它也影响整个系统的使用寿命。该调节仪可以对用户需要的压力设定给定值，具体的设定参数如下表 3阳理工学院毕业设计（论文） 15 表 3数设定 定值 比例值 10 I 积分值 150 D 微分值 0 L 下限值 上限值 波时间 3 其它值均以出厂值为准。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 第 4 章 系统硬件设计 随着 能的不断完善和提高， 乎可以完成工业领域的所以控 制任务。但是 是有最适合它的应用场合，所以接到一个控制任务以后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制设备来完成该任务最合适。其实现在的可编程不仅处理开关量，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下也可以取代工业控制计算机（ 为主控器 控制对象以及控制装置确定后，还要进一步确定 控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由 制来完成。 当某一个控制任务决定由 完成后。选择 成为最重要的事情。一方面是选择多 大容量的 一方面是选择什么公司的 及外设。 设计步骤如图 4示。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 分 析 评 估 控 制 任 务P L C 机 选 型 , I / O 设 备 选 择I / O 地 址 分 配程 序 设 计 电 气 系 统 安 装检 查 修 改 程 序 调 试 程 序 设 计 硬 件 系 统 接 线 图 和 控 制 柜满 足 要 求检 查 硬 件 接 线连 机 调 试满 足 要 求编 制 技 术 文 件现 场 安 装 调 试交 付 使 用制系统设计步骤 输入 /输出信号在 线端子上的地址分配是进行 制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O 地址分配以后才可以进行编程；对控制柜和 外围接线来说，只有 I/O 地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 压供水系统的基本构成 恒压 供水泵站一般需设多台水泵及电机，这比设单台水泵及电机节能而可靠。配单台电机和水泵时，它们的功率必须足够的大，在用水量少十开一台大电机肯定是浪费，电机选小了用水量大时供水不足。而且水泵和电机都有维修的时候，备用泵是必要的。恒压供水的主要目标是保持管压网水呀的恒定，水泵电机的转速套跟随用水量的变化而变化，这就要用变频器为水泵供电。这也有两种配置方式，一是为每台水泵电机配一台变频器，这当然方便，电机与变频器间不需要切换，但是购买变频器的费用较高。另一种方案是数台电机陪一台变频器，变频器与电机见可以切换，供水运行时 ，一台水泵变频运行，其余水泵共频运行，以满足不同用水两的需求。 下面以一个三泵生活 /消防双恒压无塔供水系统为例来说明其工艺过程，如图 10 所示，市网来水用高低水位控制器 控制注水阀 们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高 /低水位信号也直接送给 为底水位报警用。为了保障供水的持续性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀 于失电状态，关闭消防管网，三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活用水的恒压状态 （生活用水底恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀 电，关闭生活用水管网，三台泵共消防用水使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水高恒压值）下进行。火灾结束后三台泵再改为生活供水使用，如图 4示。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 水 池y v 11 #2 #3 #消 防 用 水生 活 用 水市 网 来 水E 活消防双恒压供水系统构成图 统控制要求 对三泵生活 /消防双恒压供水系统的基本要求是： 1生活供水时，系统应底恒压值运行，消防供水时系统应高恒压值运行； 2三台泵根据恒压的需要，采用“先开先停”的原则介 入和退出； 3在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过 3H，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长； 4三台泵在启动时要又软启动功能； 5要有完整的报警功能； 6对泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。 能够识别和接受描述现场设备的开关量，同时要能够发出控制信号控制一些执行设备，以便对现场设备进行控制。 通过 I/O 单元完成此工作的。 I/O 单元是 外部设备相互联系的通道，能输入 /输出多种形式和驱动能力的信号，以实现被控设备与 I/O 接口之间的电平转换、电气隔离、串 /并转换、 A/D 与 D/A 转换等功能。输入单元接受现场设备向 供信号，包括人为的控制信号和能描述现场状态的开关量信号，例如由按钮、限位开关、继电器触点、接近开关、拨码器等提供的开关量。这些信号经过输入电路进行滤波、光电隔离、电平转换等处理后，变成 够接受和处理的信号。输出单元将经过 理的弱电信号洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 通过光电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元器件，如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等。 根据图 4以上控制 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 4示。水位上下限信号分别位 们在水淹没时为 0，露出时为 1。 表 4输入输出点代码及地址编号 名 称 代 码 地址编号 输 入 信 号 手动和自动消防信号 池水位下限信号 池水位上限信号 频器报警信号 铃按钮 灯按钮 程压 力表模拟量变压值 U 出 信 号 1#泵工频接触器及指示灯 #泵变频接触器及指示灯 #泵工频接触器及指示灯 #泵变频接触器及指示灯 #泵工频接触器及指示灯 #泵变频接触器及指示灯 活 /消防供水转换电磁阀 出 信 号 水池水位下限报警指示灯 频器故障报警指示灯 灾报警指示灯 阳理工学院毕业设计（论文） 21 报警电铃 频器频率复位控制 制变频器频率用电电压 统选型 统的选择 从上面分析可知，系统共有开关量输入点 6 个、开关量输出点 12 个；模拟量输出点 1 个、模拟量输出点 1 个。如果选用 24 需要扩展单元；如果选用 价格较高，浪费较大。参照 200的产品目以及市场实际 价格，选用主机为 8 入 /6 继电器输出）一台，加上一台扩展模块 8 继电器输出），再扩展一台模拟量模块4这样的配置是最经济的。整个 统的配置如图4示。 图 4统组成 德国西门子公司生产德一种小型 许多功能达到大、中型 水平，而价格却和小型 样，因此，它一经退出，即受到了广泛的关注。特别是 列 于它具有多种功能模块和人机界面（ 供选择，所以系统的 集成非常方便，并且可以很容易的组成 络。 610图 4示。 主机单元 C/电器 扩展单元 点继电器 模拟量单元 O 洛阳理工学院毕业设计（论文） 22 图 4610 主要元器件的选型 1水泵的选取 本系统的 3 台水泵型号均为： 级单吸管道离心泵，水泵扬程为 80m，电动机功率为 11够满足大部分高层建筑的需求。 水泵的额定电流：根据 3 c o I ，而电动机的功率因素 一般为 = 11000 2 0 . 93 c o s 3 3 8 0 0 . 8U 额 水泵 数如表 4示。 表 4号 牌 格 量 方时 扬程 80 米 功率 1K 口径 50速 900 4博双工泵业有限公司 （式 4 洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 2泵主电路中的断路器 水泵主电路中的断路器，对水泵起着控制、保护、安全隔离等作用，是重要设备。而施耐德 动机短路器带热磁保护 就具有 隔离、短路保护、过载保护、缺相保护和直接控制功能 。 因此，选用断路器的型号为 参数说明 温度补偿的环境温度： +60； 额定工作电压： 690V ；整定电流范围： 脱扣等级： 10A(符合 ； 使用类别：A(符合 合 高分断能力：分断能力高达 10长寿命：电寿命高达 10104 次，是普通断路器寿命的 5 3接触器 用于水泵的接触器一般为不频繁动作，其额定电流按电动机的额定电流选择。 助触点额定电流选 30A，型号为施耐德 4热继电器 热继电器的额定电流按电动机的额定电流选择，并留有上下调节的余地。热继电器的整定电流可为电动机的额定电流的 。 热继电器：（ 1 22 A 因此选施耐德 4T），额定电流为 20 25 A 11000 2 0 . 93 c o s 3 3 8 0 0 . 8U 额 门子 00 频器： 安川 ) 压力传感器： 大利） 其他低压配件选择施耐德品牌为主 5 节仪： 33A（日本神港） 能数显调节仪是日本 司研制的实用型高性能价格比智能调节仪，仪表的精度等级为 ，采样周期 250有 自由（式 4 洛阳理工学院毕业设计（论文） 24 输入， 整定，双回路输出，双设定值，多种报警，手动输出等功能。 自由输入：用户通过操作键自由选择 10 种热电偶（ K、 J、 R、 S、 B、E、 T、 N、 CW/）、 2 种热电阻（ 输入类型，另外可选择 4 种直流电压输入 (0 10 51 5010 2 种直流电流输入 (4 200 20 6压力传感器： 大利） 单路 0 15号输入， 时显示 显示范围： 9999 报警方式：上下限带回差或带差自由设定 四组继电器输出及蜂鸣器报警（可选） 任意时刻峰值保持及显示值清零功能 0 5V 或 4 20拟量输出（可选） 支持 讯数据采集（可选） 采样速度 2 次 /秒 面板尺寸 16080140型） 9648105孔尺寸 15276型） 9245变频器的技术参数如表 4示。 表 4频器的技术参数 洛阳理工学院毕业设计（论文） 25 拟量控制单元的配置以及应用 普通输入输出端口均为开关量处理端口，为了使 完成模拟量的处理 ,常见的方法是为整体式 配模拟量扩展单元。模拟量扩展单元可将外部模拟量转化为 处理的数字量及将 部运算结果数字量转换为机外可以使用的模拟量。模拟量扩展单元有单独用于模 /数转换的，单独用于数 /转换的，也兼有模 /数和数 /模两种功能的，以下介绍 列 模拟量扩展模块 具有四路模拟量输入及一路模拟 量输入，可以用于恒压供水控制中。 拟量工作单元性能指标 表 4拟量扩展模块 入 /输出技术规范 输 入 技 术 规 范 输 出 技 术 规 范 最大输出电压 30离（现场到逻辑） 无 最大输入电压 32号范围 电压输出 电流输出 10 020 入滤波衰减 辨率 12 位 A/D 转换器 隔离 否 分辨率，满量程 电压 电流 12 位 11 位 输入类型 差分 输入范围 电压单极性 010V， 05V 01V， 0500压 电流 32000 0+32000 电压双极性 电流 01005010V， 5V， 1V， 5002501005025度最差情况055 电压输出 电流输出 2%满量程 2%满量程 洛阳理工学院毕业设计（论文） 26 020度 最差情况055 电压输出 电流输出 典型， 25 电压输出 电流输出 2%满量程 2%满量程 5%满量程 5%满量程 输入分辨率 换时间 250 s 模入阶跃响应 1.5 95% 共模抑制 4C 到 60莫电压 信号电压加共加模电压12V 24压范围 置时间 电压输出 电流输出 100 s 2数据字格式 双极性， 单极性， 32000 032000 为能适用各种规格的输入、输出两，模拟量处理模块都设计成可编程，而转换生成的数字量一般具有固定的长度及格式。模拟量输出则希望将一定范围的数字量转换为标准电流量或标准电压量以方便与其他控制接口。上表中，输入、输出信号范围栏给出了 输出、输入信号规格，以供选用。 校准及配置 模拟量模块在接入电路工作前需完成配置及校准，配置指根据实际需接入的信号类型对模块进行一些设定。校准可以简单的理解为仪器仪表使用前的调零以及调满度 。 安装使用 关，完成模块的配置工作。必要时进行校准工作。 意输入、输出信号的类型不同，采用不同的接入方式。为防止空置端对接线端的干扰，空置端应短接。接线还应注意传感器的线路尽可能短，且应使用屏蔽双绞线，要保证 24感器电洛阳理工学院毕业设计（论文） 27 源无噪声、稳定可靠。 由安装位置确定模块的编号。展单元安装时在主机的右边依次排列，并从模块 0 开始编号。模块安装完毕后，将模块自带的接线排插入主机上的扩展总 线插口。 电气控制系统原理图 电气系统控制原理图包括主电路图、控制电路图以及 围接线图。 1主电路图 如下图 4为电控系统主电路图。三台电机分别为 触 别控制 工频运行；接触器 别控制 变频运行， 别为三台水泵电机过载保护用的热继电器； 别为变频器喝三台水泵电机主电路的隔离开关； 主电路的熔断器， 简单的一般变频器。主电 路如图 4示。 图 4 电控系统主电路 2控制电路图 图 4示电控系统控制电路图。图中 手动 /自动转换开关， 文） 28 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 制三台泵的启 /停和电磁阀 通 /断；自动运行时，系统在 序控制下运行。 图 4的 自动运行状态的电源指示灯。对变频器频率进行复位时只提供一个干触点信号，由于 4 个输出点为一组共用一个，而本系统又没有剩下单独的 输出组，所以通过一个中间继电器 触点对变频器进行复位控制。图中的 出继电器触点，它们旁边的 4、 6、 8 等数字为接线编号可结合 围 接 线 图 一 起 读 图 。 控 制 电 路 图 如 图 4示洛阳理工学院毕业设计（论文） 29 图 4电控系统控制电路 洛阳理工学院毕业设计（论文） 30 第 5 章 系统软件设计 硬件条件确定后，系统得控制功能主要通过软件实现，结合前述泵站的控制要求，对泵站软件设计分析如下 压 供水的实现原理 为了恒定水压，在水压降落时要升高变频器的输出频率，且在一台泵不能满足要求时，需启动第 2 台或第 3 台泵。判断需启动新泵的标准是变频器的输出频率达到设定的上限值。这一功能可以同过比较指令来实现。为了判断变频器的工作频率达到上限的确定性，应该滤去偶然的频率波动引起的频率达到上限情况，在程序中考虑采取时间滤波。 统多组泵的控制方法 由于变频器泵站希望每一次启动电机都为软启动，又规定各台水泵必须交替使用，多泵组泵站泵组的投运要有一个管理规范。控制要求中规定任意一台泵连续运行时间不得超过 3h，因此每次需要启动新泵或切换变频泵时，以新运行泵为变频泵是合理的。具体的操作时，将现行运行的变频泵从变频器上切除，并接上工频电源运行，将变频器复位并用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控制，这里我们使用泵号加 1 的方法来实现变频泵的循环控制（ 3 加 1 等于零），用工频泵的总数结合泵号实现工频泵的轮换工作。 写控制系统程序 由于 恒压供水系统中的功能比较多，本程序可分为 3 部分：主程序、子程序和中断程序。系统的一些初始化的工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时 间。主程序的功能最多，如泵切换信号的生成、洛阳理工学院毕业设计（论文） 31 泵组接触器逻辑控制信号的综合以及报警处理都在主程序。 逻辑运算及报警处理等放在猪程序。利用定时器中断功能实现 制的定时采 外文资料翻译 LC t in LC LC a of as of of of on is in of in of in of So on in by of as LC to of It of on s by a of of S s on to is a 960s to to in of At s in on of in of LC is no to a of as in to 990s 980s, in LC to an 0% 0%. in LC in in LC in of in LCs 004 of LC 0,000,000,000 in of a by of in 970s, LC of in To of of to of of to LC by by of to to s to of in in of , by to of ND to of LC a of as a of to in a of in to of in of K It as a to 162a of a to of of to LC / O LC be 0% of to it so of LC / O up to 000 I / O). If is a of LC to As a LC in of to be 0 LC to a of to LC s of of in of in LC to LC be in it is an in LC to a of of of or LC to LC . (I) 7PU is a s , in s on to in in LC to (1) 28 (2) to 6 3) to 4) to . Q) 7PU is a s (28 in s s by to (1) 28 (2) to 6 3) to 4) to to . I 7PU is a a 2 W) 6 6 is . Q 7PU is a 2 16) in or W) 6 6 s in to s or he is of as s in LC to to be is is is is on in is LC to my A is of LC on 1. n s to so on on or as . of on so on s s s at s so on to s as as . LC s As . 2. s in so on s by 10V/5V 20mA As a of of LC to s is LC s LC is s 10V, LC is 5V; Or LC s 10V, s is 5V, as a of so on s on on LC In to to s 10V/5V 20mA of of LC s s in do s s s is to LC on PU on to to in to LC so on LC to (1) on LC to in to as as (2), is in LC on so if in (3) as LC in LC as as (4) 3. LC to to to s LC or s 制系统 目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器、微机控制和 种。由于 制系统与继电器控制系统及微机控制系统相比，具有设计、安装、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点。而继电器控制系统因技术性能差，功能单一，在机械控制系统中很少使用。微机控制系统因抗干扰能力较差，对工作环境要求高，设计研制周期较 制系统长，因此，在自动化控制领域的应用呈逐年下降趋势。 随着信息化产业的高速发展，数控机床的功能日趋完善，数控机床已经完全取代 了普通机床，而数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的刻心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平。今后数控技术又将向着高进化，高速化，高效化，系统化，自动化，智能化，集体化方向发展，并注重工艺适用性和经济性。 由于 摇臂钻床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点 ,本文提出了用 摇臂钻床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造 ,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性 ,更好地满足了实际生产的需要 ,提高了经济效益。 什 么是 制系统？ 自 60 年代以来，美国推出可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器，可编程控制器） ，以取代传统的控制设备，因为中继，公司一直在快速发展中世界各地区都得到广泛应用。 同时， 功能也有所改善。 随着计算机技术，信号处理技术，控制技术，网络技术的发展和用户需求的不断提高， 处理开关量的基础上增加了模拟量处理和运动控制功能。 今天，该公司已不再局限于逻辑控制，运动控制，过程控制及其他领域也发挥了非常重要的作用。 离散控制系统的首选产品， 二十世纪 90 年代和 80 年代，取得了长足的发展在世界上的 持年均增长 20 至 30 。 随着工厂自动化和持续改进的 市场基础扩大最近几年在 工业增速下降趋势，发达国家。 然而，中国和其他发展中国家的公司的发展十分迅速。 全面的信息， 2004 年全球销售的 一百万点零零零万美元，在自动 化 领域发挥了非常重要的地位。 触摸的仿原继电器控制原理研制在上世纪 70 年代，只有 辑控制开关，首先应用在汽车制造业。 在执行其存储业务的逻辑，顺序控制，定时，计数和计算，和其他业务的指示 ;和数字音频输入和输出操作，控制所有类型的机器和生产工艺。 编写控制程序 的用户表示，生产过程的要求和进入 用户程序存储器。 运行时存储的内容逐一执行程序，以完成该过程所需的操作。 可编程控制器的 示一步一步进程存储地址的程序计数器，运行在这个过程中，每个步骤的执行情况自动计数器加 1 ，循序渐进的过程从一开始（零步数） ，其次是最后一步的执行（通常最终命令） ，然后返回到开始逐步循环作业。 每个公司完成一个周期所需的时间的运作被称为扫描周期。 不同型号的 循环扫描周期在微秒之间的分数微秒。 形图程序中使用的计算逻辑，显示快速的优点，在微秒量级，计算逻辑 1000 程序小于 1 毫秒。 这一切都已经投入作为一个开关来处理量， 16 位（也 32 位）的模拟交通。 大规模使用一个 完成模拟的数额计算。 结果发送给 制器。相同的 I / 统与 比，成本应该更低（约 40 左右的省） 。 以维修费用远远低于发展中国家。 一个 制器，您就可以收到数以千计的 I / O 点（最多超过 8000 的 I / O ） 。 如果对象是一个链的设备，小环，临立会通过更为恰当。 由于一般的 制软件的设计，管理信息系统，将更加容易。 在过去 10 年中，与 较低的价格和日益增加的用户需求，越来越多的中小型设备，开始使用 制， 我国迅速发展。 随着我国经济的快速发展和基础自动化水平和持续改进在未来一段时间内的 继续保持我们的增长势头一般 可
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