PLC变频恒压供水系统设计.docVIP

目 录 TOC \o 1-3 \h \u 19109 摘 要 1 13334 第1章 引 言 2 30123 第2章 系统的理论分析及方案的确定 3 9633 2.1变频恒压供水系统的理论分析 3 11342 2.1.1 电动机的调速原理 3 13962 2.1.2 变频恒压供水系统的节能原理 3 22338 2.2变频恒压供水系统控制方案的确定 5 10304 2.2.1 控制方案的比较和确定 5 1921 2.2.2 变频恒压供水系统的组成及原理图 6 28672 第3章 系统的硬件设计 10 27890 3.1系统主要设备的选型 10 14144 3.1.1 PLC及其扩展模块的选型 10 10135 3.1.2 变频器的选型 11 28862 3.1.3 水泵机组的选型 12 28404 3.1.4 压力变送器的选型 12 11967 3.2系统电路分析及其设计 13 10691 3.3 PLC的I/O端口分配及外围接线图 14 3197 第4章 系统的软件设计 17 8241 4.1系统软件设计分析 17 19417 4.2 PLC程序设计 18 1348 4.2.1控制系统主程序设计 19 4555 4.2.2 控制系统子程序设计 21 14352 4.3 PID控制器参数整定 23 16167 结 论 26 25567 致 谢 27 4270 参考文献 28 7820 附件1：主程序梯形图 29 PAGE PAGE 1 摘 要 本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统, 并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。 关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软件 引 言 本设计是以小区供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，设计一套城市小区恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，本设计中有3个贮水池，3台水泵，采用部分流量调节方法，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵做恒速运行。PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换，并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算，输出给变频器控制其输出频率，调节流量，使供水管网压力恒定。各水泵切换遵循先起先停、先停先起原则。 根据以上控制要求，进行系统总体控制方案设计。硬件设备选型、PLC选型，估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图，分配I/O点数，列出I/O分配表，熟练使用相关软件，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改并设计监控系统。 基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 第2章 系统的理论分析及方案的确定 2.1变频恒压供水系统的理论分析 2.1.1 电动机的调速原理 水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： (2-1) 式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。 从上式可知，三相异步电动机的调速方法有： (l) 改变电源频率 (2) 改变电机极对数 (3) 改变转差率 改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗，且成本高而影响它的推广价值。下面