變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

電氣自動化論文編號:ZD142   附開題報告,外文翻譯,調(diào)研報告,電路原理圖,程序清單,論文字?jǐn)?shù):32007,頁數(shù):52

西門子S7-200PLC  3臺電機(jī) 

主要內(nèi)容：1）系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理的設(shè)計；
2）多臺水泵工作機(jī)制的設(shè)計；
3）系統(tǒng)工作方式及完善的報警、顯示功能設(shè)計；
4）系統(tǒng)輸入、輸出信號的確定以及I/O分配表的設(shè)計；
5）中心控制單元PLC和變頻器型號的選擇；
6）PLC外部接線圖、控制電路圖、變頻調(diào)速電路圖的設(shè)計；
7）系統(tǒng)抗干擾性能的設(shè)計；
8）系統(tǒng)程序流程圖和梯形圖的設(shè)計；
其創(chuàng)新之處：1）根據(jù)恒壓的需要，對于水泵管理采取無主次切換，即按“先開先停”的原則接入和退出。在PLC的程序中，通過設(shè)置變頻泵的工作號和工頻泵的臺數(shù)來實現(xiàn)泵的輪換工作，根據(jù)給定頻率是否達(dá)到上限頻率或下限頻率來判斷增泵或減泵。為了避免一臺泵長期工作，任一泵不能連續(xù)變頻運行超過3小時。當(dāng)工頻泵臺數(shù)為零，且有一臺泵運行于變頻狀態(tài)時，啟動計時器，當(dāng)達(dá)到3小時時，變頻泵的泵號改變，即切換到另一臺泵。當(dāng)有泵運行于工頻狀態(tài)時，計時器停止計時并清零。
2）系統(tǒng)具有自動聲光報警和壓力顯示功能,實現(xiàn)了生活/消防雙重供水模式.

目  錄
摘　　要 …………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ
第１章  緒論…………………………………………………………………………………1
1.1 引言…………………………………………………………………………………1
  1.2 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義…………………………………………………2
  1.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展…………………………………………………3
    1.3.1國內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀…………………………………………………3
    1.3.2 變頻供水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢……………………………………………………3
  1.4 課題研究內(nèi)容………………………………………………………………………4
第2章  變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析……………………………………………………5
2.1 水泵的調(diào)節(jié)方式……………………………………………………………………5
2.2 供水壓力與變頻器輸出頻率的關(guān)系………………………………………………5
2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)能耗分析………………………………………………………6
2.3.1 調(diào)節(jié)流量的方法及比較………………………………………………………6
2.3.2 從水泵的工作效率分析節(jié)能………………………………………………8
2.3.3 從電動機(jī)的效率分析節(jié)能…………………………………………………8
2.3.4 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析…………………………………………………………9
2.4 變頻恒壓供水系統(tǒng)安全問題的解決………………………………………………9
2.4.1 水錘效應(yīng)的產(chǎn)生與消除……………………………………………………9
2.4.2供水電機(jī)及電網(wǎng)的保護(hù)…………………………………………………10
第3章  系統(tǒng)硬件構(gòu)成、控制方案及其原理………………………………………………11
3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成方案選擇…………………………………………………………11
3.2 系統(tǒng)變頻控制方案選擇……………………………………………………………13
3.3 系統(tǒng)工作原理………………………………………………………………………14
3.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作過程及特點…………………………………………15 
3.5 變頻器的結(jié)構(gòu)、調(diào)速原理及功能設(shè)置……………………………………………19  
第4章  系統(tǒng)硬件設(shè)計……………………………………………………………………23
4.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計……………………………………………………………………23
4.2系統(tǒng)控制電路設(shè)計…………………………………………………………………23
4.3 PLC外圍電路設(shè)計………………………………………………………………25
 4.3.1 系統(tǒng)I/O點數(shù)統(tǒng)計……………………………………………………………25
 4.3.2 PLC的選型…………………………………………………………………26
4.3.3 系統(tǒng)I/O分配表………………………………………………………………29
 4.3.4 PLC外圍接線圖……………………………………………………………30
4.4 壓力變送器選型……………………………………………………………………31
4.5 壓力顯示電路設(shè)計…………………………………………………………………32
4.6 變頻器選型與配置…………………………………………………………………33
4.5.1變頻器的選型………………………………………………………………33
 4.5.2 MM420變頻器技術(shù)參數(shù)………………………………………………33
 4.5.3 MM420變頻器參數(shù)設(shè)置………………………………………………34
 4.5.4 MM420變頻器I/O接線圖………………………………………………35
4.7 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計……………………………………………………………………36
第5章  系統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………………………………………38
5.1 水泵切換流程設(shè)計………………………………………………………………38
5.2 初始化子程序設(shè)計…………………………………………………………………40
5.3壓力顯示子程序設(shè)計………………………………………………………………40
5.4 PID調(diào)節(jié)中斷子程序設(shè)計………………………………………………………42
5.4.1 PID控制的原理和特點……………………………………………………42
5.4.2 PID控制規(guī)律的離散化……………………………………………………42
5.4.3 PID算法在PLC中的實現(xiàn)…………………………………………………44
5.5系統(tǒng)主程序設(shè)計……………………………………………………………………45
5.6小流量停機(jī)休眠程序設(shè)計……………………………………………………48
5.7故障報警處理程序設(shè)計………………………………………………………48
結(jié)    論……………………………………………………………………………………51
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………52
致    謝……………………………………………………………………………………53
附錄A(系統(tǒng)電路圖)………………………………………………………………54
附錄B(梯形圖)……………………………………………………………………55

摘    要
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。城市供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到用戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了供水管理水平的高低。
針對供水系統(tǒng)需降低水泵的能耗和維護(hù)成本等問題，本設(shè)計以生活小區(qū)的恒壓供水系統(tǒng)為例，設(shè)計了一種基于變頻器、PLC和壓力傳感器的恒壓供水系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中， PLC 將壓力設(shè)定值與測量值的偏差經(jīng)PID 運算后得到的控制量作用到變頻器， 從而通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)管網(wǎng)的壓力，實現(xiàn)恒壓供水的目的。本文首先闡明了供水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理；分析了變頻恒水壓供水的工作原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，提出了合理的控制方案。然后詳細(xì)介紹了變頻器和PLC的選型、 I/O口的分配，設(shè)計了主電路、控制電路以及PLC外部硬件接線圖。在系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，設(shè)計了系統(tǒng)主程序、PID算法中斷子程序、壓力顯示子程序等。
該系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的水塔和水泵直接加壓供水方式, 提高了供水質(zhì)量，具有明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益，極具推廣、應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：變頻器；恒壓供水；PLC；PID算法