基于PLC的水塔水位控制系统设计

毕业论文(设计)基于PLC的供水系统设计部门自动控制工程系全行业名称电气自动化技术半级姓氏学号2011年10月27日基于PLC的供水系统设计摘褥子随着社会经济的快速发展，对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高：此外，目前能源短缺、先进自动化技术、控制技术和通信技术的使用、高性能设计、节能、适应各种领域的恒压供水系统是必然趋势。这个设计是为住宅用水设计的。由PLC、变频器、压力传感器等组成，控制泵输出流量。电机泵组由4个泵并行完成，由变频器或工频电网驱动，根据供水系统出口水压和流量控制变频器电机泵组的速度和转换，系统在保证按需供水的最合理状态下运行。本设计利用PLC控制变频调速供水系统、PLC逻辑控制、变频器的压力调节和PID运算，介绍了通过PLC控制变频实现的工频转换、闭环自动调节恒压变量供水。关键字：频率控制；恒压供水；调整PIDPLC；变频器the design of water supply system based on PLCAbstractwith The rapid development of social economy，People water quality and water supply To demand for improved system relieability 3360 coupled wiiththis design is designed for The living Water . by The PLC、inverter、pressure sensors、control system components和Adjusting The puustingThe design introducted with PLC control frequency control water supply system，the PLC logic control，The inverter for pressure regulationkeywords : variable frequency and speed regulation；供水of constant pressurePid控制系统；Programmable Logic Controller收发器目录单线程理论12恒压供水系统方案22.1本设计的内容22.1.1恒压供水系统选择22.1.2变频调速恒压供水系统的优点22.2确定系统控制程序32.3系统控制程序和系统特性43选择系统硬件53.1 PLC选择53.1.1 PLC概述53.1.2 PLC选择53.2变频器选择53.3水计算和泵选择63.3.1用水量计算63.3.2选择泵63.4压力传感器选择74硬件布线图84.1 PLC和逆变控制电路84.1.1供水系统主电路84.1.2系统控制电路84.1.3 PLC接线94 . 1 . 4 PLC I/o指定104.1.5逆变接线115系统编程125.1分析系统工作流程125.1.1手动运行125.1.2自动运行125.1.3安全问题125.1.4管理工作泵组135.2 PID控制和控制算法145.3程序调试15总结19稽核20参考文献21附件22单线程理论该地区的供水系统长期可用于通过二次压力和水塔或天幕台的市政管网，以满足用户对供水压力的需求。现有的恒压供水方式包括水塔，高水池等。公寓小区的高层建筑用水在季节和时机上有很大的不同，所以每天的自来水运行控制包括泵运行方式调整和出口阀的开闭调节等，调节供水水压，大量的能量消耗在出口阀上，浪费在游泳池“二次污染”问题上。随着变压器调速技术的发展和生活用水质量要求的提高，选择适合多种规范和卫生的经济合理的供水方式给我们的供水设计带来了新的挑战。变频恒压供水系统已经逐渐取代了原来的水塔供水系统。变频调速技术的成熟和广泛应用，利用变频器、传感器、PLC等设备的有机结合，组成控制系统，调节泵的输出流量，实现恒压供水。恒压供水是供水管网耗水量变化时出口压力保持不变的供水方式。这项技术已在供水行业普及。设计了PLC和变频器，以控制四个泵，保持恒压供水稳定。目前住宅建筑的区域规划更倾向于人性化的多层住宅组合，不再只追求立面和平面的微妙和合理，而是要贯彻空间布局的流动性和设计上一人文本的概念。尤其是在市场经济的波动中，追求土地利用的最大化。将变频器调速技术应用于水泵站，成功解决了能耗和污染两大问题。2恒压供水系统方案2.1本设计的内容2.1.1恒压供水系统选择该系统由储水系统、动力系统、逆流系统和控制系统(手动控制、自动控制)组成。对象系统由4个不同功率的泵装置组成，是传统的变频循环泵，用于在正常模式下模拟生活用水供应系统。再水系统采用有机玻璃材料结构，使实验系统可观察。2.1.2变频调速恒压供水系统的优点与传统的加压供水方式相比，变频恒压供水系统的优点在以下方面很明显：(1)节能变频恒压供水系统的最大优点是节能，通常节能量为15-40%。从单泵的节能角度来看，流量越小，节能量越大。(2)恒压供水变频恒压供水系统可以稳定系统供水压力，流量可以广泛持续变化，如果用户不能随时正确使用水机组热水器，可以随时保证水压。(3)安全卫生系统实施闭环供水后，用户的水都直接从管道供应，取消了游泳池定期清理工作。(4)自动运行，易于管理新型住宅小区变频恒压供水系统具有过流、超压、低压、缺相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低级保护、主泵定时旋转控制、密码设置等功能，功能齐全、全自动控制、自动运行、泵房位置缺失、定期检查、定期检查、密码设置等功能。(5)延长设备寿命，保护电网稳定性使用变频器，泵速度不能再长期保持额定速度运行，减少机械磨损，降低泵故障率，主泵定时旋转控制功能自动定时更换主泵运行，实现泵软启动，防止电机启动时大电流冲击，消除泵的水锤效应。(6)占用空间小，投资回收时间短新的居住区变频恒压供水系统直接在游泳池安装垂直泵，在控制室只放一两个控制柜，大小就很小，整个系统安装空间很小，可以节省投资。另外，供水塔、天池、控制室没有专人管理、设备故障率很低等发面进一步降低，投资减少、运营管理费低的特点、变频供水的节能优点等，都决定小区变频恒压供水系统的投资回收期短。2.2确定系统控制程序传统的区域供水方式有恒速泵加压供水、水塔高水箱供水、气压槽供水、液压耦合器和电池滑差离合器调速供水方式、单片机变频调速供水系统等，其优越性如下：(1)等速加压供水方式不能正确应对供水管道的压力，泵增减依赖手动操作，自动化水平低，为了确保供水，装置总是满载运转，效率低，功耗高，用水量低，管网长期超压运行，爆炸损失大，电动机硬启动容易产生水锤效果，具有破坏性(2)水塔高水箱供水的优点是控制方式简单，运行经济，短时间维修或停电，可以不停车，但基础设施投资多，安装面积大，维护部方便，泵马达硬启动，启动电流大等缺点，频繁易损坏的耦合主要用于高层建筑。(3)气压罐供水具有体积小、技术简单、高度不受限制的特点，但通过这种方式调节的量小，泵马达硬启动，启动频繁，对电气设备要求高，系统维护工作多，为了减少泵启动次数，泵停止压力高，就会在效率低下的部分启动，流出压力不必要地增加，浪费增加，防止其发展。(4)液压耦合器和电池滑差离合器速度调节供水方式要经常以漏油、散热、效率低、改造繁琐、一对一驱动的方式进行检修；价格低廉，结构简单，维护方便是优点。(5)单片机变频调速供水系统也比变频调速、上述四种供水方法自动化程度好，但系统开发周期长，对操作员的质量要求高，可靠性低，维修方便，不用于恶劣的工业环境。摘要：传统的供水方式一般是水力、电力资源的浪费程度不同。效率低下。稳定性差。自动化的高缺点严重影响了居民的水和产业系统的水。目前的供水方式面向高效、节能、自动可靠性的方向，变频调速技术在相当大的节能效果和风扇、泵、空气压缩机、冷却压缩中采用了稳定可靠的控制方式。2.3系统控制程序和系统特性PLC变频恒压供水控制系统使用PLC作为控制核心，由PLC控制器、变频器、压力传感器等其他电子控制设备和4个泵组成，如图2-1所示。图2-1变频调速恒压供水控制系统的电路图工作过程：设定水压值后，根据变频恒压供水原理，利用供水管网中安装的压力传感器持续收集供水管网中的水压和水压变化率信号，将水压信号转换为电信号，将实际水压值与设定水压值进行比较，经过PID运算，将工作结果转换为电信号，调整泵速度，使供水管网中的水压值保持在设定的水压范围内，当变频器频率达到最大或最大时间时，通过PLC控制加泵或泵减小来调整恒压供水这样还形成了具有以下特征的闭环控制恒压供水系统：(1)在电控自动状态下，4台泵自动旋转变频，实现自动或手动开启、关闭。(2)设备运行、关机、报警标志。3选择系统硬件3.1 PLC选择3.1.1 PLC概述现代社会要求制造快速响应市场需求，生产小批量、多种、多规格、低成本、高质量的产品；为了满足这些要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性；可编程逻辑控制器(PLC)正是按照这些要求出现的3.1.2选择PLC目前全球有数百家生产PLC的制造商，其中包括德国SIE-MENS、美国ROCKWELL自动化公司所属的A-B(ALLEN BRADLY)、GE-France和法国的SCHNEIDER德国西门子公司生产的可编程逻辑控制器在我国也有相当广泛的应用，也应用于冶金、化学、印刷生产线等。SIEMENS (Siemens)公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400、行业网络、HMI人机界面、行业软件等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信功能，功能强大，可靠性高。S7系列PLC产品可以分为小型PLC(例如S7-200)、中型PLC(例如S7-300)和中型高性能需求的PLC(例如S7-400)等。SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是适用于所有行业、所有情况下自动检测、监视和控制的超小型PLC。S7-200 PLC的强大功能可以实现复杂的控制，无论是独立的还是连接的网络。S7-200PLC有4种不同的基本机型和8个CPU可供选择。为