PLC控制的恒壓供水系統的設計

電氣自動化論文編號:ZD140   論文字數:20418,頁數:43   西門子S7-200PLC  

三泵生活/消防雙恒壓供水系統的基本要求：
1）生活供水時系統在低恒壓值運行，消防供水時系統在高恒壓值運行；
2）三臺泵根據恒壓的需要，采用“先開先停”的原則接入和退出；
3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續運行是時間超過3h，自動切換到下一臺泵，以防止同一臺泵長時間不用而銹死。
4）要有完善的保護及報警功能。
5）為了檢修和應急，要設有手動功能。
6）三臺泵要在啟動時有軟啟動功能。
7）需要具有水池防抽空功能。

目 錄
摘    要.....................................................................I
Abstract ....................................................................II
第1章 引言 ..................................................................1
1.1應用背景和選題意義 .......................................................1
1.2 恒壓供水系統特點 ........................................................1
1.3 本文的主要工作 ..........................................................2
第2章 恒壓供水自動控制系統的概況 ............................................3
2.1工藝過程和要求 ...........................................................3
2.1.1 工藝過程 ..............................................................3
2.1.2 三泵生活/消防雙恒壓供水系統的基本要求 .................................3
2.2 電氣控制系統原理 ........................................................4
2.2.1 工作原理簡述 ..........................................................4
2.2.2 電氣控制系統主電路圖 ..................................................4
2.2.3 控制系統控制電路圖 ....................................................5
第3章 軟硬件的基本原理介紹...................................................7
3.1PLC可編程控制器簡介 ......................................................7
3.1.1 PLC定義及特點 .........................................................7
3.1.2 可編程控制器的主要技術性能指標.........................................9
3.2 可編程序控制器的基本工作原理............................................10
3.2.1 PLC的工作原理.........................................................10
3.2.2PLC的掃描工作方式與程序執行過程........................................10
3.3PLC的軟、硬件系統........................................................11
3.3.1 PLC的硬件系統組成 ....................................................11
3.3.2PLC的軟件系統組成 .....................................................13
3.4 變頻調速系統............................................................13
3.4.1 變頻調速系統簡介 .....................................................13
3.4.2水泵的基本參數和特性...................................................14
3.4.3水泵的比例定律.........................................................15
3.4.4 水泵變頻調速節電的原理................................................16
3.4.5變頻調速控制方式 ......................................................17
3.5 PID控制規律 ............................................................18
3.5.1 PID簡介 ..............................................................18
3.5.2PID回路控制............................................................19
3.5.3PID算法................................................................19
3.5.4 回路控制的組合選擇 ...................................................20
3.5.5回路輸入量的轉換及歸一化...............................................20
3.5.6將回路控制輸出轉換為按工程量標定的整數值 ..............................21
3.5.7 控制回路參數表 .......................................................21
第4章 系統端口分配及軟硬件選型..............................................23
4.1系統I/O點分配............................................................23
4.1.1控制系統的I/O點及地址分配..............................................23
4.1.2 PLC選型 ..............................................................24
4.1.3 PLC外圍接線圖 ........................................................24
4.2 硬件選型................................................................25
4.2.1 變頻器選型............................................................25
4.2.2傳感器選擇.............................................................26
4.2.3水泵和電動機選型.......................................................26
第5章 程序設計 .............................................................27
5.1系統程序設計 ............................................................27
5.1.1編程語言介紹...........................................................27
5.1.2 PID實現 ..............................................................27
5.2 程序設計................................................................27
第6章 經濟技術分析..........................................................37
第7章 結論 .................................................................38
致    謝 .................................................................. 39
參考文獻 .................................................................. 40

摘    要
本文主要針對當前供水系統中存在的自動化程度不高、能耗嚴重、可靠性低的缺點加以研究，開發出一種新型的并在這三個方面都有所提高的PLC控制的恒壓供水系統。     全文共分為五章。第一章闡明了恒壓供水系統的應用背景、選題意義及主要研究內容。第二章對本系統的總體方案進行了介紹，其中包括系統的工藝要求，系統的組成和基本工作原理以及主要元器件的選型。第三章著重寫控制系統的硬件部分的基本原理。第四章介紹了系統的軟件開發工作，對PLC程序做了詳細描述并介紹了過程控制中占據重要地位的PID調節原理及參數設置依據，方法。第五章是項目調試和小結部分，給出了調試結果。     本論文綜合運用了可編程控制器（PLC）、變頻器、PID調節儀、傳感器等現代工業控制常用的控制部件及其相關程序設計方法。所做的研究對同類系統的研究和開發具有一定的參考價值。

關鍵詞：可編程序控制器；變頻器；PID；

工藝過程:
本系統為一個三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統。由自來水管網或其它水源提供的水用高低水位控制器EQ來控制注水閥YV1，它們自動把水注滿儲水池，只要水位低于高水位，則自動往水池中注水，水池的低水位信號也接送給PLC，作為低水位報警用。為了保證供水的連續性，水位上、下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥YV2處于失電狀態，關閉消防管網，三臺泵根據生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，使生活供水在恒壓狀態（生活用水在低恒壓值）下進行；當有火災發生時，電磁閥YV2得電，關閉生活用水管網，三臺泵供消防用水使用，并根據用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態（消防用水在高恒壓值）下進行。火災結束后，三臺泵再改為生活供水使用。