基于PLC的恒壓供水系統設計

電氣自動化論文編號:ZD891    論文字數:28374,頁數:58

目   錄
摘  要 I
ABSTRACT II
目   錄 III
1  緒論 1
1.1  課題來源及其研究意義 1
1.2  變頻恒壓供水系統的國內研究現狀 2
1.3  PLC的特點及應用 4
1.4  變頻恒壓供水系統特點及其安全性討論 9
1.5  本文主要研究內容 10
2  變頻恒壓供水系統理論分析與實現 12
2.1  變頻恒壓供水系統理論分析 12
2.1.1  供水壓力和變頻器輸出頻率的關系 12
2.1.2  變頻恒壓供水系統節能原理 13
2.1.3  變頻恒壓控制的理論模型 16
2.1.4  變頻恒壓控制的數學模型 17
2.2  變頻恒壓供水系統控制方案的確定 18
2.2.1  變頻恒壓控制方案的設計與選擇 18
2.2.2  變頻恒壓供水系統的構成 19
2.2.3  變頻恒壓供水系統的控制流程 22
2.2.4  變頻恒壓供水系統中水泵切換條件分析 23
3  變頻恒壓供水系統的硬件設計 27
3.1  系統主電路分析及設計 27
3.2  系統控制電路分析及設計 27
3.3  主要器件的選取 29
3.3.1  PLC的選取 29
3.3.2  變頻器的選取 29
3.3.3  變送器的選取 29
3.3.4  工控機的選取 30
3.4  PLC的I/O端子分配 30
4  變頻恒壓供水系統的軟件設計 32
4.1  PLC程序結構 32
4.2  系統主程序 33
4.3  子程序簡介 33
4.3.1  初始化子程序FC1 33
4.3.2  故障檢測與報警子程序FC2 34
4.3.3  手動子程序FC3 34
4.3.4  自動子程序FC4 36
4.3.5  中斷服務子程序FC5 41
4.4  PID算法 41
4.5  上位機組態軟件 45
4.5.1泵站監控的功能要求 45
4.5.2  利用組態王建立監控系統的方法 46
4.5.3  設計與實現 47
5  結束語 51
致      謝 52
參 考 文 獻 53

摘  要
 
 隨著社會經濟的迅速發展，人民對供水的質量和供水系統可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網絡技術等應用到供水領域，成為對供水系統的新趨勢。
 本設計系統硬件主要采用SIEMENS S7-300系列PLC，MM440變頻器。壓力傳感器的電壓信號通過PLC的模擬量模塊轉換為數字量信號，并將其作為PID調節器的輸入參數，PID的輸出則通過改變變頻器的頻率來調整電機的旋轉速度，從而實現對壓力的控制。
 PLC的程序編制、調試和運行監控均在Step7編程環境下完成，文章對PLC程序的設計思路和實現方法進行了說明。并對PLC的控制邏輯、PID算法以及人機對話的實現作了詳細研究。
 本文構建了基于“組態王”的泵站監測系統框架，提出了以“組態王”為監控軟件，可編程序控制器(PLC)采用西門子S7-300系列作為下位機的泵站分布式控制系統方案。初步實現了泵站的自動動態采集信號，對監控參數進行趨勢分析、趨勢預報且能實施報警功能。
 

關鍵詞 : PLC;恒壓供水;變頻器;PID;組態王

ABSTRACT
 
 With the rapid development of social economy, it demands the better of water supply’s quality and reliability of water supply system. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication.
 With SIEMENS S7-300 PLC，MM440 inverter and, the analog voltage signal from the pressure sensor is converted to digital signal by  PLC, and is used as the input signal of PID; The output of the PID can change the frequency of inverter，the motor speed and the pressure of water supply are changed.
 The PLC program，monitoring and configuration of HMI are fulfilled by Step7, the design and realization of PLC program are given in this paper. Research of PLC logic control，PID technology and realization of HMI are fully detailed.
 This article establish the frame of pumping station supervisory system based on "King View"，and propose the project to develop the distributed control system of pumping station using "King View" as supervisory software and Siemens S7-300 as hypogynous machine. It can collect signal automatically, execute trend analysis about the supervisory  parameter forecast alarm.
 

Keywords:  PLC; Constant pressure water supply; Inverter; PID; Kingview